大规模电网的分区d-statcom综合优化配置方案的确定方法
【专利摘要】本发明公开了一种大规模电网的分区D-STATCOM综合优化配置方案的确定方法。本发明首先从非解析复变电力系统的动态分析方法理论出发，建立电力系统非线性等值模型，快速准确计算研究区域负荷节点的系统综合动态等值阻抗和负荷静态等值阻抗得到极限裕度；然后以研究网络潮流计算分析结果以总负荷排名靠前的区域为薄弱区域，以薄弱区域内的调度分区为研究对象，比较各分区的电压稳定性强弱指标确定薄弱分区作为配置研究的对象，利用分区各子站阻抗模裕度的平均值为阀值确定无功补偿配置的待选点集，缩小配置点搜索范围，再综合利用轨迹灵敏度指标最大点确定配置点；最后以考虑电压暂降风险费用的最优模型定优化容量。
【专利说明】大规模电网的分区D-STATCOM综合优化配置方案的确定方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统及其自动化【技术领域】，提出了大规模电网的分区D-STATC0M综合优化配置方案确定方法。
【背景技术】
[0002]随着我国电网500KV坚强网架的初步形成，大多数省份电网已经完成了 220KV电压等级层面的电磁环网方式到分层分区方式运行的转变，而且各个分区网架结构相对稳定，这就给负荷侧的无功补偿规划带来了有利因素。目前理论上采用基于暂态或动态的分析方法确定动态无功补偿装置的安装地点更加合适，但此类方法还很难给出非常精确的极限边界值，大多都有研究的局限性和片面性，而且计算相对量大。因此动态无功补偿装置的配置方案得到生产部门认可的大多仍然采用静态分析方法，例如以VQ曲线无功储备的裕度、雅可比矩阵的最小特征值、节点电压非线性参与因子等静态参数得出的静态电压稳定裕度指标确定最薄弱环节为配置点；另外，以VQ灵敏度、电压-无功轨迹灵敏度、主导节点法、VQ改进轨迹灵敏度等配置前后补偿效应量化指标确定补偿方案。但是，无功补偿装置优化配置问题无论从上述两个方面的哪一个方面为单独的优化目标得到配置方案，都具有片面性，不是全局最优的结果。而且电力系统稳定本质上是个动态的问题，静态分析方法很难反映系统各元件动态的实际过程，所以有些学者提出采用追踪戴维兰等值参数的方法，类似动态的更新系统静态等值参数，一定程度上提高了分析的准确度，但仍然难以达到全面准确快速的优化目标。
【发明内容】
[0003]为更快速的确定电力系统分区的无功补偿装置配置方案，改进现有D-STATC0M优化配置方法的准确性。`
[0004]本发明的目的通过如下方式实现的，一种大规模电网的分区D-STATC0M综合优化配置方案的确定方法，包括下列步骤::
[0005]I)确定研究的非解析复变电力系统运行方式，利用电力系统综合分析软件BPA计算系统功率同步扰动下得到系统运行各时段的仿真结果数据；计算各PQ节点系统综合动态等值阻抗ZiTHEV、负荷静态等值阻抗Zmi和阻抗模裕度μ ；
[0006]2)确定配置的范围根据非解析复变电力系统电网的要求和投资额度确定，以网络潮流计算分析结果以总负荷排名前3的区域为薄弱区域，定义各分区的电压稳定性强弱指标为Lp Lj值最小的5个分区定为薄弱分区，然后以薄弱区域内的调度分区为研究对象；
[0007]3)利用薄弱分区各子站阻抗模裕度的平均值?为阀值确定无功补偿配置的待选点集Bj(j = 1,2,..., m),缩小配置点搜索范围。
[0008]4)基于非解析复变电力系统的运行方式，对系统进行时域扫描，确定威胁系统暂态电压稳定的关键故障集合Ai,分别在各个待选节点安装静止同步补偿装置，对关键故障Ai再次进行时域仿真，计算节点B」的改进轨迹灵敏度指标TSIp根据TSL对待选安装节点进行排序，确定每轮搜索的TSj最大为配置点；
[0009]5)满足安装容量选择范围的原则:容量选择在不改变已有或规划配置固定无功补充容量的情况下，以主变1 / 3容量与低压配置无功总量的差值作为STATC0M选择容量的上限；为充分发挥动态无功补偿装置的性能，实现动/静态无功补偿无差调节以配置电容的单个组块容量± IOMvar为最小配置容量，从而将待选节点配置容量按照生产规格分为Al=±10Mvar、A2 = ±20Mvar、A3=±30Mvar的3种配置容量，首先从最大的A3配置，校对配置后仿真计算是否符合设定的暂态目标O，暂态目标根据各调度中心已调度分区电网规划目标要求确定；
[0010]6)如不满足则跳至第4步，在确定了本轮配置点和配置容量的情况下重新进行新状态下的优化配置点搜索；如满足则减小一个配置容量等级An-1，直至找到满足暂态目标的最小容量；得出研究电力系统的分区D-STATC0M综合优化配置方案。
[0011]本发明首先从非解析复变电力系统的动态分析方法理论出发，建立电力系统非线性等值模型，快速准确计算研究区域负荷节点的系统综合动态等值阻抗和负荷静态等值阻抗得到极限裕度；然后以研究网络潮流计算分析结果以总负荷排名靠前的区域为薄弱区域，以薄弱区域内的调度分区为研究对象，比较各分区的电压稳定性强弱指标确定薄弱分区作为配置研究的对象，利用分区各子站阻抗模裕度的平均值为阀值确定无功补偿配置的待选点集，缩小配置点搜索范围，再综合利用轨迹灵敏度指标最大点确定配置点；最后以考虑电压暂降风险费用的最优模型定优化容量。本发明的数学模型不仅详细考虑了D-STATC0M装置的实际特性，而且实现了区域电网电压稳定强度和动态电压支撑量化指标综合分析确定配置方案，更能充分的发挥动态无功补偿装置作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是电力系统PQ节点的非线性动态等值电路；
[0013]图2是本发明方法的流程图；
【具体实施方式】
[0014]本发明根据研究网络潮流计算分析结果以总负荷排名靠前的区域为薄弱区域，然后以薄弱区域内的调度分区中电压稳定性指标较小的分区为研究对象；结合时域仿真计算数据求出分区内各点的阻抗模裕度指标排出系统电压薄弱节点顺序，再综合反映暂态支撑效果的轨迹灵敏度指标，确定动态无功补偿装置布点；最后以满足暂态目标的最小容量建立补偿容量的优化算法，求出最优配置容量，确定分区的配置方案。
[0015]下面参照附图，对本发明方法进行详细描述。
[0016]大规模电网的分区D-STATC0M综合优化配置方案确定方法流程图如图2所示。
[0017]I)非解析复变电力系统电压稳定的动态分析方法，以某个仅带恒功率负荷节点往系统看，将系统简化为如图1(a)所示的2节点等值系统。图1(a)所示简单非线性系统，假定电流正方向是从电源流向负荷，系统线性化动态等值电路见图1(b)。图1(b)中所示电力系统综合动态等值电路，易知动态等值电势为:
[0018]Eimev =Vj + ZiTHEy(.Sj / Vj)(I)[0019]其中电力系统综合动态等值阻抗定义为:
【权利要求】
1.一种大规模电网的分区D-STATCOM综合优化配置方案的确定方法，包括下列步骤: 1)确定研究的非解析复变电力系统运行方式，利用电力系统综合分析软件BPA计算系统功率同步扰动下得到系统运行各时段的仿真结果数据；计算各PQ节点系统综合动态等值阻抗ZiTHEV、负荷静态等值阻抗Zmi和阻抗模裕度μ ； 2)以网络潮流计算分析非解析复变电力系统电网的总负荷，以总负荷排名前3的区域为薄弱区域，定义薄弱区域各分区的电压稳定性强弱指标为Lph值最小的5个分区定为薄弱分区，然后以薄弱区域内的调度分区为研究对象； 3)利用薄弱分区各子站阻抗模裕度的平均值 为阀值确定无功补偿配置的待选点集Bj(j=l,2,..., m),缩小配置点搜索范围。 4)基于非解析复变电力系统的运行方式，对系统进行时域扫描，确定威胁系统暂态电压稳定的关键故障集合Ai,分别在各个待选节点安装静止同步补偿装置，对关键故障Ai再次进行时域仿真，计算节点B」的改进轨迹灵敏度指标TSIp根据TSL对待选安装节点进行排序，确定每轮搜索的TSL最大为配置点； 5)满足安装容量选择范围的原则:容量选择在不改变已有或规划配置固定无功补充容量的情况下，以主变I / 3容量与低压配置无功总量的差值作为STATC0M选择容量的上限；为充分发挥动态无功补偿装置的性能，实现动/静态无功补偿无差调节以配置电容的单个组块容量± IOMvar为最小配置容量，从而将待选节点配置容量按照生产规格分为Al=±10Mvar、A2=±20Mvar、A3=±30Mvar的3种配置容量，首先从最大的A3配置，校对配置后仿真计算是否符合设定的暂态目标O，暂态目标根据各调度中心已调度分区电网规划目标要求确定； 6)如不满足则跳至第4步，在确定了本轮配置点和配置容量的情况下重新进行新状态下的优化配置点搜索；如满足则减小一个配置容量等级An-1，直至找到满足暂态目标的最小容量；得出研究电力系统的分区D-STATC0M综合优化配置方案。
【文档编号】H02J3/18GK103457279SQ201310433657
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月23日 优先权日:2013年9月23日
【发明者】李剑辉, 辛拓, 杨银国, 林建熙, 李帅虎, 曹一家 申请人:广东电网公司电力调度控制中心, 湖南大学