一种基于合作对策的二级电压协调控制方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统控制领域，尤其是一种基于合作对策的二级电压协调控制方 法及系统。
【背景技术】
[0002] 电力系统的电压控制，是保障电网安全可靠运行，提高系统经济性的重要手段。分 级电压控制自20世纪70年代由法国电力公司（EDF)于提出，已被意大利、比利时、西班牙等 国采用。随着系统规模的扩大及广泛互联，计算机与通信技术的发展，我国大多数的区域电 网及省级电网已建设了自动电压控制系统(Automatic Voltage Control JVChAVC系统是 基于现代电网SCADA(数据采集与监视控制系统）与EMS系统（能量管理系统）的电压自动闭 环控制，基本原理是通过协调电网控制发电机的无功出力、无功补偿设备等无功控制手段， 调节系统或中枢节点的电压水平，以保证电力系统运行的安全性和经济性。
[0003] AVC采用分级电压控制模式，其中二级电压控制（Secondary Voltage Control， SVC)根据三级电压控制下达的先导节点（Pilot Bus)电压值，以预定的协调规律改变一级 电压控制器的设定参考值，其响应周期为数十秒到几分钟。电厂作为重要的无功电压控制 手段，不仅担负着电压调整，改善系统无功潮流分布以降低网损的任务，以及保证电力系统 的运行电压稳定任务，也要求电压控制过程中能保留发电机组充足的无功裕度和维持电厂 间无功出力的均衡程度。
[0004] 目前很多关于二级电压控制的研究，如协调二级电压控制（Coordinated Secondary Voltage Control，CSVC)，注重通过合理的分区减少区域间无功親合，保持区域 内电压控制精度和无功出力的均衡程度，但其没有涉及到电厂之间多种形式的协调。在 CSVC的传统方法下，所有电厂不进行区分就进行全局优化，这样即使能集中所有无功资源 将中枢节点电压控制在设定值上，也会使得电厂的无功出力分配不均，使得部分发电机运 行在恶劣的工况下，缺乏充足的无功备用裕度。
[0005] 在电力系统实际运行中，电厂需要接受调度指令，配合电网的电压调控，但作为相 对独立的主体，电厂有必要主动地选择合作的方式，与其他电厂结成理性的联盟进行控制， 从而既能实现电压调控的目标，又使电厂内的机组运行在更好的状态。
【发明内容】
[0006] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于:提供一种控制效果好且可靠的，基于合 作对策的二级电压协调控制方法。
[0007] 本发明的另一目的在于：提供一种控制效果好且可靠的，基于合作对策的二级电 压协调控制系统。
[0008] 本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
[0009 ] -种基于合作对策的二级电压协调控制方法，该方法包括以下步骤：
[0010] A、以电网中参与电压控制的电厂作为理性的对策主体，枚举对策主体合作的所有 联盟结构，所述联盟结构内的对策主体共同优化无功控制策略；
[0011] B、对每个联盟结构，根据全网的拓展潮流方程，获得节点电压关于无功功率的灵 敏度矩阵，并根据获得的灵敏度矩阵建立联盟内电厂优化无功控制策略的二级电压控制子 丰旲型；
[0012] C、对二级电压控制子模型进行求解，然后根据求解的结果以所有电厂分立进行控 制的情形为基准，从所有联盟结构中选择符合个体理性的联盟结构作为最优联盟结构，所 述符合个体理性的联盟结构能使所有电厂的控制效果均得到提升；
[0013] D、选择最优联盟结构下各个对策主体的无功调整策略，并使AVC子站根据选择的 无功调整策略进行电压控制。
[0014]进一步，所述步骤A，其包括：
[0015] 在AVC主站控制中心，根据电网拓扑和各个电厂的信息，选定电网中参与电压控制 的电厂作为理性的对策主体；
[0016] 使各个对策主体以结成联盟的方式进行不同方式的合作，枚举对策主体合作的所 有联盟结构，形成联盟结构集，其中，N为所有对策主体的集合，联盟C为N的任一非 空子集，Ν= {1，2,. . .，n}，为对策主体的个数，1 n，m和η均为正 整数，且满5
〗￡{1，2，"_，!11}4矣」，所述联盟结构集中的一 个联盟结构对应着对策主体间进行二级电压协调控制的一种合作方式。
[0017] 进一步，所述步骤Β，其包括：
[0018] 根据全网的拓展潮流方程，获得节点电压关于无功功率的灵敏度矩阵；
[0019] 根据获得的灵敏度矩阵，SCADA采集的中枢节点和控制发电机高压侧的母线电压 实际值，以及三级电压控制下发中枢节点的电压参考值，建立联盟内电厂优化无功控制策 略的二级电压控制子模型，所述二级电压控制子模型为：
[0020]
[0021]其中，fk为二级电压控制子模型的目标函数，s.t.表示约束条件，Ck是由电厂结合 而成的第k个联盟，C是一个合作方式下所有联盟的集合，VjPK；^分别为二级电压控制范 围内的先导节点电压测量值和设定值，A Qg(k)为联盟k内可控发电机的无功出力调整量向 量，CPg(k)为联盟k内先导节点电压关于可控发电机无功调整量的灵敏度矩阵，eq( ·)为联盟 k内发电机的无功协调函数;Ak和Bk分别为联盟k的系数矩阵和边界向量。
[0022]进一步，所述步骤C，其包括：
[0023] C11、采用内点法对二级电压控制子模型的二次规划问题进行求解，得到任一联盟 结构内对策主体的最优策略，并根据得到的最优策略计算各个电厂在该联盟结构下的控制 效果；
[0024] C12、以所有电厂分立进行控制的情形为基准，根据得到的最优策略和计算出的控 制效果从所有联盟结构中选择出最优联盟结构。
[0025]进一步，所述步骤C12,其具体为：
[0026]以所有电厂分立进行控制的情形为基准，从所有联盟结构中选择符合个体理性的 一个联盟结构作为最优联盟结构;若不存在符合个体理性的联盟结构，则保留所有电厂不 合作的联盟结构;若存在多个符合个体理性的联盟结构，则以使得所有对策主体性能之和 最佳的佳联盟结构作为唯一选择的最优联盟结构。
[0027]进一步，所述步骤D，其包括：
[0028] 选择最优联盟结构下的无功调整策略；
[0029] 将选择的无功调整策略以发电机无功调整量的形式下发至AVC子站；
[0030] AVC子站将发电机无功调整量转化为发电机机端的电压参考值调整量，然后根据 转化后的电压参考值调整量修改励磁调节器参数，以实现电压控制。
[0031] 本发明解决其技术问题所采取的另一技术方案是：
[0032] -种基于合作对策的二级电压协调控制系统，该系统包括以下模块：
[0033] 联盟结构枚举模块，用于以电网中参与电压控制的电厂作为理性的对策主体，枚 举对策主体合作的所有联盟结构，所述联盟结构内的对策主体共同优化无功控制策略；
[0034] 二级电压控制子模型构建模块，用于对每个联盟结构，根据全网的拓展潮流方程， 获得节点电压关于无功功率的灵敏度矩阵，并根据获得的灵敏度矩阵建立联盟内电厂优化 无功控制策略的二级电压控制子模型；
[0035] 最优联盟结构选择模块，用于对二级电压控制子模型进行求解，然后根据求解的 结果以所有电厂分立进行控制的情形为基准，从所有联盟结构中选择符合个体理性的联盟 结构作为最优联盟结构，所述符合个体理性的联盟结构能使所有电厂的控制效果均得到提 升；
[0036] 电压控制模块，用于选择最优联盟结构下各个对策主体的无功调整策略，并使AVC 子站根据选择的无功调整策略进行电压控制；
[0037] 所述联盟结构枚举模块的输出端依次通过二级电压控制子模型构建模块和最优 联盟结构选择模块进而与电压控制模块的输入端连接。
[0038] 进一步，所述联盟结构枚举模块包括：
[0039] 对策主体确定单元，用于在AVC主站控制中心，根据电网拓扑和各个电厂的信息， 选定电网中参与电压控制的电厂作为理性的对策主体；
[0040] 联盟结构集生成单元，用于使各个对策主体以结成联盟的方式进行不同方式的合 作，枚举对策主体合作的所有联盟结构，形成联盟结构集{(#，<)}，其中，N为所有对策主体 的集合，联盟C为N的任一非空子集，N={1，2, . . .，η}，Γ = ，n为对策主体的 个数，1 和η均为正整数，且满足
j，所述联盟结构集中的一个联盟结构对应着对策主体间进行二级电压协调控制的一种合 作方式；
[0041] 所述对策主体确定单元的输出端通过联盟结构集生成单元进而与二级电压控制 子模型构建模块的输入端连接。
[0042] 进一步，所述二级电压控制子模型构建模块包括：
[0043] 灵敏度矩阵获取单元，用于根据全网的拓展潮流方程，获得节点电压关于无功功 率的灵敏度矩阵；
[0044] 二级电压控制子模型建立单元，用于根据获得的灵敏度矩阵，SCADA采集的中枢节 点和控制发电机高压侧的母线电压实际值，以及三级电压控制下发中枢节点的电压参考 值，建立联