專利名稱：靜態(tài)混成自動電壓控制最高層安全性調(diào)控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本技術(shù)發(fā)明屬于電力系統(tǒng)的大型區(qū)域電網(wǎng)、省級電網(wǎng)和地區(qū)電網(wǎng)中的電壓無功自動控制方法。

背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)的發(fā)展促使人們不斷努力改善電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，尤其是電力市場的出現(xiàn)對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出了更高的要求，并使電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行問題帶有新的特點(diǎn)。一般發(fā)電廠站遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，但由于經(jīng)濟(jì)以及環(huán)境保護(hù)等的因素，一方面，某些電力網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展跟不上電力負(fù)荷快速增長的需要，使得一些傳輸線路處于重載或超載運(yùn)行狀態(tài)；另一方面，電力市場的實(shí)施將會使負(fù)荷的起落量以及變化的無序性加大。因此維持系統(tǒng)電壓水平，提高電壓質(zhì)量和保持系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性成為一個極具挑戰(zhàn)性的問題。
正是在這樣的背景下，本發(fā)明將混成自動控制系統(tǒng)的理念引入電壓控制，以離散事件為驅(qū)動，提出了靜態(tài)混成自動電壓控制最高層安全性調(diào)控方法，實(shí)現(xiàn)對電壓的安全性控制。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的特征在于提供了靜態(tài)混成自動電壓控制最高層安全性調(diào)控方法。
本發(fā)明的特征在于，該方法在靜態(tài)混成自動電壓控制最高層安全性調(diào)控計算機(jī)依次按照以下步驟實(shí)現(xiàn)的 步驟(1)初始化 設(shè)定①電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，其中包括輸電線路的串聯(lián)電阻、串聯(lián)電抗、并聯(lián)電導(dǎo)和并聯(lián)電納；變壓器的變比和阻抗；并聯(lián)在輸電線路上的電容器和電抗器的阻抗；電力系統(tǒng)的母線節(jié)點(diǎn)的名稱； ②在所有母線節(jié)點(diǎn)中設(shè)定關(guān)鍵母線節(jié)點(diǎn)P的個數(shù)αP、對應(yīng)的母線名，以及各關(guān)鍵母線節(jié)點(diǎn)的電壓控制量ΔVPi[k]，其中i為關(guān)鍵母線節(jié)點(diǎn)的序號，i＝1，…，αP，k為采樣時刻的序號，下同； ③電力系統(tǒng)的靜態(tài)電壓最小安全性指標(biāo)λminref[k]，以及該系統(tǒng)的最小差異值Δλsafe，還有各關(guān)鍵母線節(jié)點(diǎn)的電壓值相對電力系統(tǒng)潮流計算Jacobian矩陣的最小模特征值λmin的靈敏度

其中VPi為關(guān)鍵母線節(jié)點(diǎn)i的電壓，i＝1，…，αP， 給定電力系統(tǒng)的實(shí)時量測數(shù)據(jù)，其中包括各母線節(jié)點(diǎn)的電壓、電流、有功功率和無功功率； 步驟(2)在第k個采樣間隔后的當(dāng)前時刻，根據(jù)給定的電力系統(tǒng)各母線節(jié)點(diǎn)的電壓電壓、電流和有功功率和無功功率的數(shù)值，以及電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)形成當(dāng)前電力系統(tǒng)進(jìn)行潮流計算時所用的Jacobian矩陣， 步驟(3)計算步驟(2)所述的Jacobian矩陣的最小模特征值的幅值λmin[k]，這個數(shù)值即為當(dāng)前電力系統(tǒng)電壓安全性指標(biāo)， 步驟(4)根據(jù)步驟(3)所述的λmin[k]與已經(jīng)設(shè)定的靜態(tài)電壓安全性指標(biāo)λminref[k]之間的差值，通過如下的邏輯條件來構(gòu)成電壓安全判斷環(huán)節(jié)的輸出事件Esafe[k]，自動判斷是否應(yīng)該形成事件去驅(qū)動控制。
其中Pscon代表當(dāng)前需要進(jìn)行電壓安全控制， Psnon代表當(dāng)前不需要進(jìn)行電壓安全控制； 步驟(5)當(dāng)時，設(shè)定Jacobian矩陣需要增加的的最小模特征值的幅值為 Δλmin[k]＝2×Δλsafe； 步驟(6)設(shè)各個關(guān)鍵母線節(jié)點(diǎn)的電壓P的為VPi[k]，根據(jù)設(shè)定的所述各關(guān)鍵母線節(jié)點(diǎn)相對Jacobian矩陣最小模特征值λmin的電壓靈敏度

通過求解下面的優(yōu)化問題得到所述各關(guān)鍵母線節(jié)點(diǎn)的控制量ΔVPi[k] 其中i＝1，…，αP， VPiref[k]為各個關(guān)鍵母線節(jié)點(diǎn)的修改的設(shè)定參考值，i＝1，…，αP， VPi[k]為各個關(guān)鍵母線節(jié)點(diǎn)的電壓實(shí)測值，i＝1，…，αP； 步驟(7)把步驟(6)中得到的電壓控制量ΔVPi[k]做為控制指令輸出。
本發(fā)明根據(jù)電力系統(tǒng)中連續(xù)運(yùn)行的動態(tài)過程與離散控制指令、離散操作相互作用的特點(diǎn)，將混成控制系統(tǒng)引入電力系統(tǒng)的靜態(tài)電壓控制，提出了靜態(tài)混成自動電壓控制最高層安全性調(diào)控方法。本發(fā)明以離散事件作為驅(qū)動，邏輯指令與連續(xù)動態(tài)過程相交互，可以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)電壓安全性的自動協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，從而保證電壓安全性。具體而言，有以下優(yōu)點(diǎn) 1)本發(fā)明提出的靜態(tài)混成自動電壓控制最高層安全性調(diào)控方法是事件(Events)驅(qū)動的，控制指令直接響應(yīng)于事件并達(dá)到消除這一事件的目的，而現(xiàn)有其它的電壓控制方案都是以設(shè)定時間來啟動的； 2)本發(fā)明提出的靜態(tài)混成自動電壓控制最高層安全性調(diào)控方法在系統(tǒng)的任何時刻都確保電力系統(tǒng)電壓安全性指標(biāo)λmin[k]與靜態(tài)電壓最小安全性指標(biāo)λminref[k]之間的差異都超過Δλsafe，這意味著電力系統(tǒng)在任何時刻距離靜態(tài)電壓安全穩(wěn)定域的距離都超過Δλsafe； 本發(fā)明提出的靜態(tài)混成自動電壓控制最高層安全性調(diào)控方法可以實(shí)用于我國各大區(qū)域和省級以及地區(qū)電力系統(tǒng)的靜態(tài)混成自動電壓控制系統(tǒng)之中，并產(chǎn)生重大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。



圖1.本發(fā)明所述方法的硬件平臺。
圖2.本發(fā)明所述方法的程序流程框圖。
圖3.6機(jī)22母線系統(tǒng)接線圖。

具體實(shí)施例方式 本發(fā)明以離散事件作為驅(qū)動，在靜態(tài)混成自動電壓控制最高層可以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)電壓的安全性協(xié)調(diào)優(yōu)化控制(如圖1所示)，并且可以通過計算機(jī)進(jìn)行自動計算與調(diào)控。
該發(fā)明包含以下的步驟(流程參見圖2) 步驟1在離線狀態(tài)下，給出電力系統(tǒng)有關(guān)電壓安全等方面的指標(biāo)以及系統(tǒng)的參數(shù)，具體包括(a)電力系統(tǒng)的靜態(tài)電壓最小安全性指標(biāo)λminref[k]；(b)電力系統(tǒng)所設(shè)定的最小差異值Δλsafe；(c)給定的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)P的個數(shù)αP以及對應(yīng)的母線名；(d)給出各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)相對最小模特征值λmin的電壓靈敏度

(e)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。
步驟2給定電力系統(tǒng)各母線節(jié)點(diǎn)的電壓電壓、電流和有功功率、無功功率的實(shí)時數(shù)值； 步驟3根據(jù)給定的電力系統(tǒng)各母線節(jié)點(diǎn)的電壓電壓、電流、有功功率和無功功率的數(shù)值，以及電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，形成當(dāng)前電力系統(tǒng)潮流計算使用的Jacobian矩陣； 步驟4然后計算得到此矩陣的最小模特征值的幅值λmin[k]，這個數(shù)值即為當(dāng)前電力系統(tǒng)電壓安全性指標(biāo)； 步驟5根據(jù)λmin[k]與已經(jīng)設(shè)定好的靜態(tài)電壓最小安全性指標(biāo)λminref[k]之間的差別大小，通過給出的邏輯條件來構(gòu)成“事件”，自動判斷是否應(yīng)該形成事件去驅(qū)動控制； 步驟6如果形成的事件為Psnon，則靜態(tài)混成自動電壓控制最高層安全性控制環(huán)節(jié)輸出的控制指令為0； 步驟7如果形成的事件為Pscon，則靜態(tài)混成自動電壓控制最高層安全性控制環(huán)節(jié)進(jìn)行計算并形成各個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)P的控制量ΔVPi[k]； 步驟8各個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)P的控制量ΔVPi[k]作為控制指令的輸出； 為了驗證所提出的靜態(tài)混成自動電壓控制方法的效果，我們進(jìn)行計算機(jī)仿真研究，仿真測試系統(tǒng)采用6機(jī)22母線系統(tǒng)(如圖3所示)。
設(shè)定在k＝0時刻，(a)仿真測試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)見表1，(b)電力系統(tǒng)的靜態(tài)電壓最小安全性指標(biāo)(c)電力系統(tǒng)所設(shè)定的最小差異值Δλsafe＝0.2；(d)給定的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)個數(shù)為2，分別為11號節(jié)點(diǎn)母線和16號節(jié)點(diǎn)母線；(e)給出11號關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)相對最小模特征值λmin的電壓靈敏度16號關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)相對最小模特征值λmin的電壓靈敏度 給定該系統(tǒng)各母線節(jié)點(diǎn)的電壓電壓、電流和有功功率和無功功率的實(shí)時數(shù)值見表2； 系統(tǒng)進(jìn)入靜態(tài)混成自動電壓控制最高層安全性調(diào)控環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)采用“靜態(tài)混成自動電壓控制最高層安全性調(diào)控方法”對電壓安全性進(jìn)行判斷和處理。(a)經(jīng)計算得到k＝0時刻電力系統(tǒng)電壓安全性指標(biāo)λmin
＝5.08；(b)由于所以靜態(tài)混成自動電壓控制最高層安全性調(diào)控環(huán)節(jié)形成的事件為Pscon；(c)因此需要增加的最小模特征值的幅值為Δλmin
＝2×Δλsafe；(d)系統(tǒng)安全性調(diào)控環(huán)節(jié)進(jìn)行計算并得到11號關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的控制量ΔVP-11
＝0.0528，16號關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的控制量ΔVP-16
＝0.0414。
控制指令下發(fā)后，電力系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行調(diào)整。在k＝1時刻得到11號關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的電壓VP-11[1]＝1.06053，16號關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的電壓VP-16[1]＝1.03934。系統(tǒng)再次進(jìn)入靜態(tài)混成自動電壓控制最高層安全性調(diào)控環(huán)節(jié)。(a)經(jīng)計算得到k＝1時刻電力系統(tǒng)電壓安全性指標(biāo)λmin[1]＝5.41；(b)由于所以靜態(tài)混成自動電壓控制最高層安全性調(diào)控環(huán)節(jié)形成的事件為Psnon；(c)靜態(tài)混成自動電壓控制最高層安全性調(diào)控環(huán)節(jié)輸出的控制指令為0； 仿真測試結(jié)果表明靜態(tài)混成自動電壓控制最高層安全性調(diào)控方法使得電力系統(tǒng)的任何時刻的電壓安全性指標(biāo)λmin[k]與靜態(tài)電壓最小安全性指標(biāo)λminref[k]之間的差異都超過Δλsafe，保證了系統(tǒng)的安全性。
表1.線路參數(shù) 表2.潮流數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1、靜態(tài)混成自動電壓控制最高層安全性調(diào)控方法，其特征在于，該方法在靜態(tài)混成自動電壓控制最高層安全性調(diào)控計算機(jī)中依次按以下步驟實(shí)現(xiàn)
步驟(1)初始化
設(shè)定①電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，其中包括輸電線路的串聯(lián)電阻、串聯(lián)電抗、并聯(lián)電導(dǎo)和并聯(lián)電納；變壓器的變比和阻抗；并聯(lián)在輸電線路上的電容器和電抗器的阻抗；電力系統(tǒng)的母線節(jié)點(diǎn)的名稱；
②在所有母線節(jié)點(diǎn)中設(shè)定關(guān)鍵母線節(jié)點(diǎn)P的個數(shù)αP、對應(yīng)的母線名，以及各關(guān)鍵母線節(jié)點(diǎn)的電壓控制量ΔVPi[k]，其中i為關(guān)鍵母線節(jié)點(diǎn)的序號，i＝1，…，αP，k為采樣時刻的序號，下同；
③電力系統(tǒng)的靜態(tài)電壓最小安全性指標(biāo)λminref[k]，以及該系統(tǒng)的最小差異值Δλsafe，還有各關(guān)鍵母線節(jié)點(diǎn)的電壓值相對電力系統(tǒng)潮流計算Jacobian矩陣的最小模特征值λmin的靈敏度λmin/VPi，其中VPi為關(guān)鍵母線節(jié)點(diǎn)i的電壓，i＝1，…，αP，
給定電力系統(tǒng)的實(shí)時量測數(shù)據(jù)，其中包括各母線節(jié)點(diǎn)的電壓、電流、有功功率和無功功率；
步驟(2)在第k個采樣間隔后的當(dāng)前時刻，根據(jù)給定的電力系統(tǒng)各母線節(jié)點(diǎn)的電壓電壓、電流和有功功率和無功功率的數(shù)值，以及電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)形成當(dāng)前電力系統(tǒng)進(jìn)行潮流計算時所用的Jacobian矩陣，
步驟(3)計算步驟(2)所述的Jacobian矩陣的最小模特征值的幅值λmin[k]，這個數(shù)值即為當(dāng)前電力系統(tǒng)電壓安全性指標(biāo)，
步驟(4)根據(jù)步驟(3)所述的λmin[k]與已經(jīng)設(shè)定的靜態(tài)電壓安全性指標(biāo)λminref[k]之間的差值，通過如下的邏輯條件來構(gòu)成電壓安全判斷環(huán)節(jié)的輸出事件Esafe[k]，自動判斷是否應(yīng)該形成事件去驅(qū)動控制。
其中Pscon代表當(dāng)前需要進(jìn)行電壓安全控制，
Psnon代表當(dāng)前不需要進(jìn)行電壓安全控制；
步驟(5)當(dāng)時，設(shè)定Jacobian矩陣需要增加的的最小模特征值的幅值為
Δλmin[k]＝2×Δλsafe；
步驟(6)設(shè)各個關(guān)鍵母線節(jié)點(diǎn)的電壓P的為VPi[k]，根據(jù)設(shè)定的所述各關(guān)鍵母線節(jié)點(diǎn)相對Jacobian矩陣最小模特征值λmin的電壓靈敏度λmin/VPi，通過求解下面的優(yōu)化問題得到所述各關(guān)鍵母線節(jié)點(diǎn)的控制量ΔVPi[k]
其中i＝1，…，αP，
VPiref[k]為各個關(guān)鍵母線節(jié)點(diǎn)的修改的設(shè)定參考值，i＝1，…，αP，
VPi[k]為各個關(guān)鍵母線節(jié)點(diǎn)的電壓實(shí)測值，i＝1，…，αP；
步驟(7)把步驟(6)中得到的電壓控制量ΔVPi[k]做為控制指令輸出。
全文摘要
本發(fā)明屬于電網(wǎng)電壓無功自動控制技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于在第k個采樣間隔后，以電力系統(tǒng)的靜態(tài)電壓最小安全性指標(biāo)λminref[k]做給定值，對電力系統(tǒng)Jacobian矩陣的最小模特征值λmin[k]作定值控制，當(dāng)λmin[k]－λminref[k]小于設(shè)定的該系統(tǒng)的最小差異值Δλsafe時啟動基于設(shè)定的各關(guān)鍵母線節(jié)點(diǎn)的電壓值相對最小模特征值λmin的靈敏度λmin/VP－i的優(yōu)化控制，根據(jù)修正后的Δλmin[k]調(diào)整各關(guān)鍵母線節(jié)點(diǎn)的變化量ΔVPi[k]，使得λmin[k]－λminref[k]大于該系統(tǒng)的最小差異值Δλsafe，從而在靜態(tài)混成自動電壓控制最高層實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)母線電壓的安全性的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制，提高電壓的安全水平。
文檔編號H02J3/46GK101034811SQ20071009878
公開日2007年9月12日 申請日期2007年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月27日
發(fā)明者胡偉, 張雪敏, 陳穎, 梅生偉, 盧強(qiáng) 申請人:清華大學(xué)