TCSC，控制量为多台 TCSC的电抗值，数学模型为：
式中，u为控制向量，Us(U)为控制量的容许集。
[0057] 优化约束条件:l)X's(u)e Qf表示控制后系统运行在可行域内，满足潮流约束;2)
X为状态向量，Um(X)为状态量的容许集。
[0058] 控制的性能指标为：
式中，Su为SVC对监测点的灵敏度，R为控制量加 权对角矩阵。考虑控制目标和性能指标，形成控制策略的增广函数：
[0060]稳态条件下以提高系统运行经济性为目标的潮流优化的目的就是通过求解一组 最优解满足增广函数的要求。
[0061 ]在步骤C所述对参数进行优化采取了粒子群优化算法(PSO)，PS0算法中，目标搜索 空间中的每一个粒子都是一个优化问题的解，k个粒子组成一个群体。每个粒子性能的优劣 程度取决于待优化问题目标函数确定的适应值，每个粒子由一个速度决定其飞行的方向和 速率的大小，粒子群追随当前的最优粒子在解空间中进行搜索。为了考虑各个节点的控制 量不等式约束，随机初始化和寻优过程中，粒子的数值取值始终受到该节点的控制量约束。
[0062] 设粒子群为S = {Xl，X2，…，Xi，…，Xk}，其中Xi = (Xil，Xi2，…，XiD)为一组解。将Xi代 入目标函数，即可计算出相应的适应值。用，…，plD)记录第i个粒子自身搜索到 的最优位置，即适应值最好，记为Pbesti。种群搜索到的最优值记为gbest。此外，每个粒子还有 一个速度变量，可以用Vi= (Vil，Vi2，···，ViD)表示第i个粒子的速度。
[0063] PSO通过以下公式对粒子的位置进行更新：
[0064] vid(t+l)= ω Xvid(t)+ciXriX (pid(t)-Xid(t))+C2Xr2X (pgd(t)-Xid(t)) (2)
[0065] Xid(t+l)=Xid(t)+Vid(t+l) (3)
[0066] 式中，ci、C2为两个加速常量，一般取值为2;ri、r2为均匀分布在[0，1]之间的两个 随机数。ω为惯性因子，取值决定了解空间的搜索范围。
[0067] 粒子群算法的整个流程图如图1所示。
[0068] 最后计算得到的最优解为公式（1)的一组可行解，通过计算该组解的系统网损，可 知优化后系统的网损降低，有效提高系统的运行经济性。
[0069] 实施例
[0070] 本实施例以华北-华中等值电网互联电网仿真算例进行说明。
[0071] 本发明的实施例在特高压等值电网上进行，500kV及以上电压等级网架结构如图2 所示，对特高压电网进行了等值，保留晋长治、豫南阳、豫豫北和豫驻马四个特高压站点，重 点考虑河南电网主网架。以特高压等值电网稳态条件下SVC和TCSC的配置为本发明的示例， 通过证明SVC和TCSC配置后系统网损得到了有效降低，验证本发明的合理性。
[0072] 第一步:SVC可以在一定范围内对电压进行控制，提高系统运行经济性的SVC配置 主要考虑到在电网中电压偏低的节点加装SVC JCSC的容抗值在其容性最小值和容性最大 值之间可调，在稳态过程中，可调节容抗值使系统的潮流得以合理分布、降低网损，选在潮 流较重的线路上装设TCSC。根据配置原则，SVC预计配置五台，TCSC配置七台。初步选择两套 方案如下：
[0073] I) SVC:豫嘉和、豫牡丹、豫陕州、豫郑州、豫官渡
[0074] TCSC:豫北-洹安，香山-邵陵，获嘉-塔铺，郑州-嘉和，香山-白河，牡丹-陕州
[0075] 2) SVC:豫金岱、豫栾川、豫寥城、豫潢川、豫官渡
[0076] TCSC:豫北-洹安，香山-邵陵，获嘉-塔铺，郑州-嘉和，香山-白河，牡丹-陕州
[0077] 通过仿真对比两套方案，方案1)使得初始潮流系统的网损达到723MW，潮流收敛特 性变差;方案2)中初始潮流系统网损为640MW，因此选择方案2)作为参数优化的配置方案。
[0078] 第二步：在豫金岱、豫栾川、豫寥城、豫潢川、豫官渡分别装设一台SVC。分别在 500kV线路豫北-洹安(两回），香山-邵陵，获嘉-塔铺，郑州-嘉和，香山-白河，牡丹-陕州加 装七台TCSC。
[0079] 通过协调控制SVC的输出电压和TCSC的电抗值对该网络下潮流进行优化计算。优 化前后SVC参考电压为：
[0080] 表1优化前后SVC参考电压
[0082]表2优化前后TCSC电抗
[0084] 第三步:计算优化前后的系统经济性指标，即系统网损，优化计算后的网损明显降 低，经济性得到提高。
[0085] 表3优化前后特高压等值电网网损
[0087] 从以上算例可以得到结论，通过协调配置多个SVC和TCSC设备可以改善系统潮流， 提尚稳态运彳丁时系统的经济性。
[0088] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对 本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的【具体实施方式】进 行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请 待批的本发明的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1. 一种稳态条件下SVC和TCSC的协调配置方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤： 步骤A:设定被研究电力系统的SVC和TCSC设备配置方案，计算电力系统的初始潮流选 择配置地点； 步骤B:建立多个SVC和TCSC设备协调配置的数学模型；以电力系统的网损最小为控制 目标，选择SVC和TCSC设备控制器需要优化的参数，SVC选择设备参考电压，TCSC选择可调节 电抗值为优化参数，将一组参数作为数学模型的可行解； 步骤C:根据数学模型对参数进行优化，并计算优化前后电力系统的运行经济性指标， 得到稳态条件下SVC和TCSC的协调配置方案。2. 如权利要求1所述的SVC和TCSC协调配置方法，其特征在于，所述步骤A包括下述步 骤： A-1、根据计算的电网进行初始潮流确定节点电压和网络潮流及配置数量了； A-2、在电网中电压低的节点加装静止无功补偿器SVC，在潮流重的线路上装设可控串 联补偿器TCSC，视具体电网和所投设备的数量； 所述静止无功补偿器SVC是通过提高节点的电压来改变输电线路的传输能力，所述可 控串联补偿器TCSC是直接参与补偿线路串联电抗来提高线路传输功率;把二者结合起来， 并入到电力系统的节点导纳矩阵为： '0 0 ·· 0 0' .〇 麵 " ?: ￥'^￥+ ? I I I I (1) 0 -Ayv &y if Q 一 0 ο ·· ο ο 其中：分别为引入SVC和TCSC前后网络的节点导纳阵，i、j表示安装SVC和TCSC装置 相关节点； 引入SVC和TCSC装置后节点功率平衡方程为 P(ll -Ρ,； -ΚΣvicos^ + sin^) = o a) .,=1 sin θη -Bf cos By) = 0 (3) 尸1. 式中:PGi，QGi，PLi，QLi--发电机i的有功、无功功率和各支路i j上的有功、无功功率； Vi,9i--节点i的电压幅值和相角； Gij,Bij--引入FACTS装置后系统节点导纳矩阵Y的对应元素； N--节点总数。3. 如权利要求1所述的SVC和TCSC协调配置方法，其特征在于，所述步骤B包括下述步 骤： B-1、以电力系统的网损最小为控制目标，即minf(u)，f(u)为电力系统的网损，u为控制 量，即SVC和TCSC控制器需要优化的参数，SVC选择设备参考电压，TCSC选择可调节电抗值为 优化参数，将一组参数作为数学模型的可行解； B-2、将多个SVC和TCSC设备协调配置的控制量为设备的参考量，不改变设备的运行参 数； 设电力系统中有η个静止无功补偿器SVC，控制量为多个节点静止无功补偿器SVC的参 考电压，m个TCSC，控制量为多台可控串联补偿器TCSC的电抗值，数学模型如下所示： Vue"?; 式中，u为控制向量，Us(u)为控制量的容许集，包括SVC的参考电压约束和TCSC的补偿电 抗值约束； 约束条件包括：1)公式(2)和(3)的等式约束，表示控制后电力系统运行在可行域内，满 足潮流约束； 2. VX e t/m(x)，X为状态向量，Um(X)为状态量的容许集，包括发电机出力的约束、线路 有功和无功功率约束、节点电压幅值和相角的约束； 控制的性能指标为：J(u) = ，式中，Su为SVC对监测点的灵敏度，R为控制量加权对 角矩阵;J(u)为控制的性能指标，能够反映出不同控制点和控制量的控制效果； 结合控制目标和性能指标，形成控制策略的增广函数： min F = /(n) -r/LS'RS, (.2 ) 稳态条件下以提高电力系统运行经济性为目标的潮流优化的目的是通过求解一组最 优解满足增广函数的要求。4.如权利要求1所述的SVC和TCSC协调配置方法，其特征在于，所述步骤C包括下述步 骤： C-1、米用粒子群优化算法对参数进行优化，式S = {Χι，X2，…，Xi，…，Xk}，Χι，X2，…， Xi，…，Xk表粒子群，其中k表示组优化算法的解，粒子群即是k个解组成的解空间，寻优计算 从初始的粒子群开始； 其中：Xi = (Xil，Xi2,…，XiD)为一组解；将Xi代入目标函数，计算适应值；用Pi = (Pil， Pi2,…，PiD)表不第i个粒子自身搜索到的最优位置，用pbesti表不;gbest表种群搜索到的最优 值;每个粒子速度变量用式Vi = (Vil，Vi2,…，ViD)表，其中Vil，Vi2,…，ViD表示第i个粒子的速 度； 按下式对粒子群的位置进行更新优化： Vid(t+1)= ω Xvid(t)+ciXriX (pid(t)-Xid(t))+C2Xr2X (pgd(t)-Xid(t)) (4) xid(t+l) = xid(t)+vid(t+l) (5) 式中，ci、C2为两个加速常量，取值为2;ri、r2为均匀分布在[0，1]之间的两个随机数；ω 为惯性因子，取值决定解空间的搜索范围； C-2、计算得到的个体最优粒子即为最优解，每次迭代后得到一组最优解，通过计算该 组解的网损，得到网损最低的一组解，即SVC和TCSC的一组控制量，结合步骤Α中SVC和TCSC 的配置地点和数量，得到稳态条件下SVC和TCSC的协调配置方案。
【专利摘要】本发明提供一种稳态条件下提高系统运行经济性的SVC和TCSC协调配置方法。本发明基于SVC和TCSC的物理等效模型，通过初始潮流计算选择SVC和TCSC的配置地点，建立稳态运行条件下满足系统运行经济性指标的优化数学模型和优化算法模型，最后通过计算优化前后的网损确定了优化后的配置方案。本发明可运用于电力系统的理论和仿真分析，给出稳态条件下适用于任一电网的SVC和TCSC的协调配置方法，利于电力系统运行分析人员合理安排SVC和TCSC的运行参数，充分发挥FACTS设备改善系统潮流、提高电力系统运行经济性的特点。
【IPC分类】H02J3/18
【公开号】CN105470976
【申请号】CN201510996665
【发明人】王安斯, 易俊, 张健, 赵兵, 罗煦之
【申请人】中国电力科学研究院, 国家电网公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年12月25日