专利名称：静态混成自动电压控制最高层安全性调控方法
技术领域：
本技术发明属于电力系统的大型区域电网、省级电网和地区电网中的电压无功自动控制方法。
背景技术：
电力系统的发展促使人们不断努力改善电力系统的安全性和稳定性，尤其是电力市场的出现对电力系统的稳定性提出了更高的要求，并使电力系统的安全稳定运行问题带有新的特点。一般发电厂站远离负荷中心，但由于经济以及环境保护等的因素，一方面，某些电力网络的发展跟不上电力负荷快速增长的需要，使得一些传输线路处于重载或超载运行状态；另一方面，电力市场的实施将会使负荷的起落量以及变化的无序性加大。因此维持系统电压水平，提高电压质量和保持系统的电压稳定性成为一个极具挑战性的问题。
正是在这样的背景下，本发明将混成自动控制系统的理念引入电压控制，以离散事件为驱动，提出了静态混成自动电压控制最高层安全性调控方法，实现对电压的安全性控制。
发明内容
本发明的特征在于提供了静态混成自动电压控制最高层安全性调控方法。
本发明的特征在于，该方法在静态混成自动电压控制最高层安全性调控计算机依次按照以下步骤实现的 步骤(1)初始化 设定①电力系统的网络参数，其中包括输电线路的串联电阻、串联电抗、并联电导和并联电纳；变压器的变比和阻抗；并联在输电线路上的电容器和电抗器的阻抗；电力系统的母线节点的名称； ②在所有母线节点中设定关键母线节点P的个数αP、对应的母线名，以及各关键母线节点的电压控制量ΔVPi[k]，其中i为关键母线节点的序号，i＝1，…，αP，k为采样时刻的序号，下同； ③电力系统的静态电压最小安全性指标λminref[k]，以及该系统的最小差异值Δλsafe，还有各关键母线节点的电压值相对电力系统潮流计算Jacobian矩阵的最小模特征值λmin的灵敏度
其中VPi为关键母线节点i的电压，i＝1，…，αP， 给定电力系统的实时量测数据，其中包括各母线节点的电压、电流、有功功率和无功功率； 步骤(2)在第k个采样间隔后的当前时刻，根据给定的电力系统各母线节点的电压电压、电流和有功功率和无功功率的数值，以及电力系统的网络参数形成当前电力系统进行潮流计算时所用的Jacobian矩阵， 步骤(3)计算步骤(2)所述的Jacobian矩阵的最小模特征值的幅值λmin[k]，这个数值即为当前电力系统电压安全性指标， 步骤(4)根据步骤(3)所述的λmin[k]与已经设定的静态电压安全性指标λminref[k]之间的差值，通过如下的逻辑条件来构成电压安全判断环节的输出事件Esafe[k]，自动判断是否应该形成事件去驱动控制。
其中Pscon代表当前需要进行电压安全控制， Psnon代表当前不需要进行电压安全控制； 步骤(5)当时，设定Jacobian矩阵需要增加的的最小模特征值的幅值为 Δλmin[k]＝2×Δλsafe； 步骤(6)设各个关键母线节点的电压P的为VPi[k]，根据设定的所述各关键母线节点相对Jacobian矩阵最小模特征值λmin的电压灵敏度
通过求解下面的优化问题得到所述各关键母线节点的控制量ΔVPi[k] 其中i＝1，…，αP， VPiref[k]为各个关键母线节点的修改的设定参考值，i＝1，…，αP， VPi[k]为各个关键母线节点的电压实测值，i＝1，…，αP； 步骤(7)把步骤(6)中得到的电压控制量ΔVPi[k]做为控制指令输出。
本发明根据电力系统中连续运行的动态过程与离散控制指令、离散操作相互作用的特点，将混成控制系统引入电力系统的静态电压控制，提出了静态混成自动电压控制最高层安全性调控方法。本发明以离散事件作为驱动，逻辑指令与连续动态过程相交互，可以实现对系统电压安全性的自动协调优化控制，从而保证电压安全性。具体而言，有以下优点 1)本发明提出的静态混成自动电压控制最高层安全性调控方法是事件(Events)驱动的，控制指令直接响应于事件并达到消除这一事件的目的，而现有其它的电压控制方案都是以设定时间来启动的； 2)本发明提出的静态混成自动电压控制最高层安全性调控方法在系统的任何时刻都确保电力系统电压安全性指标λmin[k]与静态电压最小安全性指标λminref[k]之间的差异都超过Δλsafe，这意味着电力系统在任何时刻距离静态电压安全稳定域的距离都超过Δλsafe； 本发明提出的静态混成自动电压控制最高层安全性调控方法可以实用于我国各大区域和省级以及地区电力系统的静态混成自动电压控制系统之中，并产生重大的经济和社会效益。
图1.本发明所述方法的硬件平台。
图2.本发明所述方法的程序流程框图。
图3.6机22母线系统接线图。
具体实施例方式 本发明以离散事件作为驱动，在静态混成自动电压控制最高层可以实现对系统电压的安全性协调优化控制(如图1所示)，并且可以通过计算机进行自动计算与调控。
该发明包含以下的步骤(流程参见图2) 步骤1在离线状态下，给出电力系统有关电压安全等方面的指标以及系统的参数，具体包括(a)电力系统的静态电压最小安全性指标λminref[k]；(b)电力系统所设定的最小差异值Δλsafe；(c)给定的关键节点P的个数αP以及对应的母线名；(d)给出各关键节点相对最小模特征值λmin的电压灵敏度
(e)系统网络参数。
步骤2给定电力系统各母线节点的电压电压、电流和有功功率、无功功率的实时数值； 步骤3根据给定的电力系统各母线节点的电压电压、电流、有功功率和无功功率的数值，以及电力系统网络参数，形成当前电力系统潮流计算使用的Jacobian矩阵； 步骤4然后计算得到此矩阵的最小模特征值的幅值λmin[k]，这个数值即为当前电力系统电压安全性指标； 步骤5根据λmin[k]与已经设定好的静态电压最小安全性指标λminref[k]之间的差别大小，通过给出的逻辑条件来构成“事件”，自动判断是否应该形成事件去驱动控制； 步骤6如果形成的事件为Psnon，则静态混成自动电压控制最高层安全性控制环节输出的控制指令为0； 步骤7如果形成的事件为Pscon，则静态混成自动电压控制最高层安全性控制环节进行计算并形成各个关键节点P的控制量ΔVPi[k]； 步骤8各个关键节点P的控制量ΔVPi[k]作为控制指令的输出； 为了验证所提出的静态混成自动电压控制方法的效果，我们进行计算机仿真研究，仿真测试系统采用6机22母线系统(如图3所示)。
设定在k＝0时刻，(a)仿真测试系统网络参数见表1，(b)电力系统的静态电压最小安全性指标(c)电力系统所设定的最小差异值Δλsafe＝0.2；(d)给定的关键节点个数为2，分别为11号节点母线和16号节点母线；(e)给出11号关键节点相对最小模特征值λmin的电压灵敏度16号关键节点相对最小模特征值λmin的电压灵敏度 给定该系统各母线节点的电压电压、电流和有功功率和无功功率的实时数值见表2； 系统进入静态混成自动电压控制最高层安全性调控环节。该环节采用“静态混成自动电压控制最高层安全性调控方法”对电压安全性进行判断和处理。(a)经计算得到k＝0时刻电力系统电压安全性指标λmin
＝5.08；(b)由于所以静态混成自动电压控制最高层安全性调控环节形成的事件为Pscon；(c)因此需要增加的最小模特征值的幅值为Δλmin
＝2×Δλsafe；(d)系统安全性调控环节进行计算并得到11号关键节点的控制量ΔVP-11
＝0.0528，16号关键节点的控制量ΔVP-16
＝0.0414。
控制指令下发后，电力系统进行运行调整。在k＝1时刻得到11号关键节点的电压VP-11[1]＝1.06053，16号关键节点的电压VP-16[1]＝1.03934。系统再次进入静态混成自动电压控制最高层安全性调控环节。(a)经计算得到k＝1时刻电力系统电压安全性指标λmin[1]＝5.41；(b)由于所以静态混成自动电压控制最高层安全性调控环节形成的事件为Psnon；(c)静态混成自动电压控制最高层安全性调控环节输出的控制指令为0； 仿真测试结果表明静态混成自动电压控制最高层安全性调控方法使得电力系统的任何时刻的电压安全性指标λmin[k]与静态电压最小安全性指标λminref[k]之间的差异都超过Δλsafe，保证了系统的安全性。
表1.线路参数 表2.潮流数据
权利要求
1、静态混成自动电压控制最高层安全性调控方法，其特征在于，该方法在静态混成自动电压控制最高层安全性调控计算机中依次按以下步骤实现
步骤(1)初始化
设定①电力系统的网络参数，其中包括输电线路的串联电阻、串联电抗、并联电导和并联电纳；变压器的变比和阻抗；并联在输电线路上的电容器和电抗器的阻抗；电力系统的母线节点的名称；
②在所有母线节点中设定关键母线节点P的个数αP、对应的母线名，以及各关键母线节点的电压控制量ΔVPi[k]，其中i为关键母线节点的序号，i＝1，…，αP，k为采样时刻的序号，下同；
③电力系统的静态电压最小安全性指标λminref[k]，以及该系统的最小差异值Δλsafe，还有各关键母线节点的电压值相对电力系统潮流计算Jacobian矩阵的最小模特征值λmin的灵敏度λmin/VPi，其中VPi为关键母线节点i的电压，i＝1，…，αP，
给定电力系统的实时量测数据，其中包括各母线节点的电压、电流、有功功率和无功功率；
步骤(2)在第k个采样间隔后的当前时刻，根据给定的电力系统各母线节点的电压电压、电流和有功功率和无功功率的数值，以及电力系统的网络参数形成当前电力系统进行潮流计算时所用的Jacobian矩阵，
步骤(3)计算步骤(2)所述的Jacobian矩阵的最小模特征值的幅值λmin[k]，这个数值即为当前电力系统电压安全性指标，
步骤(4)根据步骤(3)所述的λmin[k]与已经设定的静态电压安全性指标λminref[k]之间的差值，通过如下的逻辑条件来构成电压安全判断环节的输出事件Esafe[k]，自动判断是否应该形成事件去驱动控制。
其中Pscon代表当前需要进行电压安全控制，
Psnon代表当前不需要进行电压安全控制；
步骤(5)当时，设定Jacobian矩阵需要增加的的最小模特征值的幅值为
Δλmin[k]＝2×Δλsafe；
步骤(6)设各个关键母线节点的电压P的为VPi[k]，根据设定的所述各关键母线节点相对Jacobian矩阵最小模特征值λmin的电压灵敏度λmin/VPi，通过求解下面的优化问题得到所述各关键母线节点的控制量ΔVPi[k]
其中i＝1，…，αP，
VPiref[k]为各个关键母线节点的修改的设定参考值，i＝1，…，αP，
VPi[k]为各个关键母线节点的电压实测值，i＝1，…，αP；
步骤(7)把步骤(6)中得到的电压控制量ΔVPi[k]做为控制指令输出。
全文摘要
本发明属于电网电压无功自动控制技术领域，其特征在于在第k个采样间隔后，以电力系统的静态电压最小安全性指标λminref[k]做给定值，对电力系统Jacobian矩阵的最小模特征值λmin[k]作定值控制，当λmin[k]－λminref[k]小于设定的该系统的最小差异值Δλsafe时启动基于设定的各关键母线节点的电压值相对最小模特征值λmin的灵敏度λmin/VP－i的优化控制，根据修正后的Δλmin[k]调整各关键母线节点的变化量ΔVPi[k]，使得λmin[k]－λminref[k]大于该系统的最小差异值Δλsafe，从而在静态混成自动电压控制最高层实现对电力系统母线电压的安全性的协调优化控制，提高电压的安全水平。
文档编号H02J3/46GK101034811SQ20071009878
公开日2007年9月12日 申请日期2007年4月27日 优先权日2007年4月27日
发明者胡伟, 张雪敏, 陈颖, 梅生伟, 卢强 申请人:清华大学