一种基于多馈入短路比的动态无功补偿选点方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种基于多馈入短路比的动态无功补偿 选点方法。
【背景技术】
[0002] 我国华东长三角等负荷中心地区受本地常规电源发展的限制，未来将呈现多直流 集中馈入结构，系统故障可能导致多回直流发生连锁反应，引发电压稳定问题。国内外电网 运行经验表明，凡是涉及无功/电压控制问题的，动态无功补偿装置是比较理想的解决方 案，动态无功补偿装置控制策略灵活，响应速度快，多直流馈入受端电网的电压稳定问题可 考虑采用动态无功补偿装置，提高特高压电网的电压支撑能力，特别是在系统出现故障扰 动后，帮助实现系统薄弱点电压的快速恢复。
[0003] 考虑到受端电网网架密集，土地资源稀缺，在变电站内安装动态无功补偿装置容 易受到站址的限制，所以，其动态无功补偿配置方案能够在达到同样效果的情况下，应选择 容量最小或者配置站点最少的方案，需要通过优化来确定。
[0004] 多馈入短路比是比较常见的用于多直流馈入电网中衡量交流对于直流支撑能力 的指标，应用广泛，但其定义为静止指标，仅能反映网络拓扑结构，无法计及动态元件模型。 而电力系统稳定性注重动态过程中各元件响应下的系统特性，各种动态元件如发电机模 型、负荷模型、直流控制模型、动态无功补偿模型等对电压稳定性的影响较大。目前，国内外 已有的动态无功补偿装置配置方法一般基于静态电压稳定的薄弱区域进行选点，尚未综合 考虑多直流馈入系统特性与动态元件模型特性。
【发明内容】
[0005] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于多馈入短路比的动态无功补 偿选点方法，选点方法更切合实际，具备工程应用价值。
[0006] 为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
[0007] 本发明提供一种基于多馈入短路比的动态无功补偿选点方法，所述方法包括以下 步骤：
[0008] 步骤1 :建立雅可比矩阵并求解电压影响因子；
[0009] 步骤2 :根据电压影响因子确定多馈入短路比；
[0010] 步骤3:建立各站点安装动态无功补偿装置效果评价目标函数和对应的约束条 件；
[0011] 步骤4 :采用遗传算法优选动态无功补偿装置安装点。
[0012] 所述步骤1包括以下步骤：
[0013] 步骤1-1:考虑动态元件模型，建立功率平衡方程；
[0014] 步骤1-2 :建立雅可比矩阵，并求解电压影响因子。
[0015] 所述步骤1-1中，动态元件模型包括发电机模型、负荷模型、直流控制模型和动态 无功补偿装置模型。
[0016] 所述步骤1-1中，建立如下功率平衡方程：
[0018] 其中，Δ Ρρ Δ Qi分别表示节点i注入的有功功率变化量和无功功率变化量， 分别表示发电机注入节点i的有功出力和无功出力，Pu、Qu分别表示节点i的有功负荷和 无功负荷，PDl表示节点i的直流功率，QDl表示直流滤波电容注入节点i的无功功率，upUj 分别表示节点i、j的电压，QSl表示动态无功补偿装置注入节点i的无功出力，GlP 分别 表示节点i、j之间的电导和电纳，Θ^表示节点i、j之间的电压相角差，i= 1，2,......，n， j=1, 2,......,η，η为节点总数。
[0019]所述步骤1-2中，建立如下雅可比矩阵方程：
[0021]其中，MIIFi^示母线1相对母线k的电压影响因子，且MIIFlk=AlVAUk，ΔΙ^表示母线1的电压变化量，A14表示母线k的电压变化量；
[0022] 雅可比矩阵元素呒^化^^山尨照下式计算：
[0023]
[0024] 其中，表示节点i的电导，B"表示节点i的电纳；
[0027] 其中，Ei"表示发电机电势，θδι表示Ε/ΑΑ的相角差，X"dl表示发电机d轴超 暂态电抗；若节点i为恒定电流负荷节点，
[0029] 其中，IPl、h分别表示恒定电流负荷节点的有功电流和无功电流；
[0030] 若节点i为恒定阻抗负荷节点，
分别表示为：
[0032] 其中，&、别表示恒定阻抗负荷节点的电导和电纳；
[0033] 若节点i为直流线路接入节点，
_分别表示为：
[0035] 其中，1,表示直流电流，η,表示六脉动换流器串联个数，k1表示换流变压器变比， kY表示换流变压器等效变比，Θd表示整流侧的直流换相角或逆变侧的熄弧角，X。表示等效 换相电抗；0表示等效功率因数角
[0036] 若节点i为动态无功补偿装置安装节点，
表示为：
[0038] 其中，表示动态无功补偿安装节点的电纳，且B1=-KAUf-KO^-Ud， 示安装动态无功补偿装置前后的电压偏差，Α。表示动态无功补偿装置安装节点的初始电 压，K表示比例系数。
[0039] 所述步骤2中，第p回直流线路的落点为母线1，第q回直流线路的落点为母线k， 根据电压影响因子确定多馈入短路比，有：
[0041] 其中，MISCR'p表示第p回直流线路的多馈入短路比，S1表示母线1的系统短路 容量，Pp表示第P回直流线路的功率，Pq表示第q回直流线路的功率，MIIF114表示母线1相 对母线k的电压影响因子，且MIIFlk=AlVAUk，示母线1的电压变化量，&1^表示 母线k的电压变化量，m表示直流多馈入电网中直流线路的回数。
[0042] 所述步骤3中，建立各站点安装动态无功补偿装置效果评价目标函数，有：
[0044] 其中，f表示各站点安装动态无功补偿装置效果评价目标函数，兮表示第p回直流 线路的等效权重系数，有：
[0046]其中，ωρ表示第p回直流线路的权重系数，ωq表示第q回直流线路的权重系数， ωρ、wq分别反映第p、q回直流线路对直流多馈入电网中其他直流的影响，有：
[0049] 其中，Zpq表示第p回直流线路换流母线与第q回直流线路换流母线之间的等效阻 抗，Zpp表示第p回直流线路换流母线的等效阻抗，Zqq表示第q回直流线路换流母线的等效 阻抗；
[0050] 各站点加装动态无功补偿装置效果评价目标函数对应的约束条件如下：
[0052] 其中，PpQi分别表示母线1的有功功率和无功功率，UpUk分别表示母线1、k的 电压，[7Γ和t/,_分别表示母线k的电压上限和下限，Glk、Blk分别表示母线1、k之间的电 导和电纳，Θlk表示母线1、k之间的电压相角差，I,表示母线k的短路电流，/fx表示母线 k的短路电流上限，&表示支路r的功率，表示支路r的功率上限。
[0053] 所述步骤4中，采用遗传算法优选动态无功补偿装置安装点，包括：
[0054] (1)设置进化代数t为0,并设置最大进化代数T和群体中个体数目Μ;
[0055] (2)在η个节点内选择S个节点作为动态无功补偿装置安装点，则共有$个可能 存在的动态无功补偿装置选点策略，并对无功补偿装置选点策略进行基因编码，基因编码 长度L满足>C:，基因编码长度的每一位bit的值为0或1 ;
[0056] (3)随机生成Μ个个体作为初始群体P。，每个动态无功补偿装置选点策略作为一 个个体；
[0057] (4)计算每个个体的适应度，即各站点安装动态无功补偿装置效果评价目标函数 值；
[0058] (5)为每个父代个体分配一个随机数，并按照相应的随机数对父代个体按照从大 到小的顺序进行排序，相邻两个父代个体进行杂交，随机选择基因序列上的某个bit，两个 父代个体将bit的0或1进行互换，产生子代个体，计算子代个体的适应度，并将子代个体 加入到父代个体组成父代群体中；
[0059] (6)对父代群体进行筛选，按照个体适应度大小保留前Μ个个体；
[0060] (7)随机选择某个个体，并随机选择该个体基因序列上的一个bit，进行翻转，得 到下一代群体；
[0061] (8)若t=T，则以进化过程中具有最大适应度的个体作为最优解输出，即完成动 态无功补偿装置安装点的优选；若t〈T，则重复（4)~（8)。
[0062] 与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
[0063] 1.本发明利用多馈入短路比作为无功投入的衡量指标，对于直流多馈入电网中动 态无功补偿装置安装点进行优选，考虑了多回直流线路之间的交互影响，对于我国直流多 馈入地区的动态无功补偿装置安装点的选取提供了有效方法和技术支撑；
[0064] 2.本发明综合考虑多直流馈入系统特性与动态元件模型特性，将发电机、负荷、直 流、动态无功补偿装置等动态元件