一種輸電網無功優化調控系統及方法
2023-07-09 01:09:46 1
一種輸電網無功優化調控系統及方法
【專利摘要】本發明公開了一種輸電網無功優化調控系統及方法。所述無功優化調控系統包括SCADA系統接口模塊、PAS系統接口模塊、無功優化控制策略形成模塊、人機互動模塊、控制對象選擇模塊、控制命令下發通信接口模塊，同時，本發明提出了基於支路電流的電網計算模型及Kuhn-Tucker條件下的輸電網無功優化計算模型，並利用所述兩種計算模型進行無功優化計算，形成了無功優化控制策略的調控方法，以此調控方法可使本發明快速計算並形成輸電網無功優化控制策略，從而提高了所述輸電網無功優化系統的求解效率，提高運算速度，最終達到降低電網網損，提高輸電系統安全經濟運行的目的。
【專利說明】-種輸電網無功優化調控系統及方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及輸電網的無功優化【技術領域】，特別是涉及一種輸電網無功優化調控系 統及方法。
【背景技術】
[0002] 目前，許多專家和學者對輸電網無功優化問題進行了大量的研究，建立了一些數 學模型，採用了不同的優化算法進行研究。關於數學模型的建立主要包括兩個部分，一是目 標函數的建立，一是約束函數的建立。目標函數的建立主要分為W下4個方面：一是W經濟 性為目標建立目標函數，包括有功網損最小，無功注入總成本最小，發電總成本最小；一是 W電壓質量為目標函數，選定節點的電壓值與給定電壓值偏差的平方作為目標函數，其值 最小；一是W安全性為目標函數，獲得最大的電壓穩定裕度；一是兼顧W上3個方面的性能 指標，建立多目標函數，可W在多個性能指標之間取得平衡。而對於約束函數的建立，主要 包括等式約束和不等式約束兩個方面。關於無功優化算法的研究包括一些傳統優化算法， 例如非線性規劃法、混合整數規劃法、動態規劃法、線性規劃法，及一些智能優化算法，例如 模擬退火算法、禁忌搜索算法、遺傳算法、蟻群算法、組合智能算法等。上述該些方法都是基 於節點電壓方程建模的，節點電壓分析方法是有效的，但也存在一些問題：1)作為電力網 絡中最明顯的特徵，潮流量並沒有直接體現出來，在進行電力網絡分析時，許多網絡流的成 功理論並沒有被利用；2)由於大量的不等式約束，存在"維數災"的問題，因此，有必要改善 其計算效率。如何提高解的質量，是現在研究的一個發展趨勢。
【發明內容】
[0003] 為克服上述現有技術存在的不足，本發明之目的在於提供一種輸電網無功優化調 控系統及方法，其可有效地提高無功優化系統的無功優化解的計算效率及解的質量，從而 提高了所述輸電網無功優化調控系統的整體工作效果。
[0004] 為達到上述目的，本發明提供一種輸電網無功優化調控系統，包括：
[0005] SCADA系統接口模塊，用於獲取典型運行日下電網歷史運行數據值及當前時刻下 電網的實時運行數據；
[000引 PAS系統接口模塊，用於獲取電網支路參數；
[0007] 輸電網無功優化控制策略形成模塊，接收該SCADA系統接口模塊獲取的典型運 行日下電網各節點電壓歷史數據值、各節點注入的有功功率值及無功功率值作為輸電網 無功優化控制策略形成模塊的電壓初始計算值，利用基於支路電流的電網計算模型及電 壓初始值計算電網各條支路的電流初始值，利用電壓初始值、電網各支路電流初始值、 Kuhn-Tucker條件求解的無功優化計算模型及牛頓拉夫遜迭代算法計算出各支路電流的新 值，並依據各支路電流新值與各支路電流初始值之間的差值利用基於支路電流的電網計算 模型形成無功優化調控策略；
[0008] 人機互動模塊，輸出計算出的無功優化控制策略及各仿真信息；
[0009] 控制對象選擇模塊，用於提供調度人員對操作對象進行選擇，發出控制命令；
[0010] 控制命令下發通信接口模塊，提供與SCADA系統之間的通信接口，將控制命令傳 遞給該SCADA系統。
[0011] 進一步地，所述典型運行日下電網歷史運行數據包括典型運行日典型時刻對應的 電網各節點電壓歷史運行值、電網各節點注入有功功率值、無功功率值，所述電網當前時刻 下電網的實時運行數據包括當前時刻下電網各節點電壓運行值、各節點注入有功功率數 值。
[0012] 進一步地，所述電網支路參數包括電網各節點類型、電網各節點有功電源出力最 大、最小值，各節點無功電源出力最大、最小值，節點編號，支路編號。
[0013] 進一步地，所述基於支路電流的電網計算模型包括支路電流方程及有功功率方 程，所述支路電流方程為：
【權利要求】
1. 一種輸電網無功優化調控系統，包括： SCADA系統接口模塊，用於獲取典型運行日下電網歷史運行數據值及當前時刻下電網 的實時運行數據； PAS系統接口模塊，用於獲取電網支路參數； 輸電網無功優化控制策略形成模塊，接收該SCADA系統接口模塊獲取的典型運行日下 電網各節點電壓歷史數據值、各節點注入的有功功率值及無功功率值作為輸電網無功優化 控制策略形成模塊的電壓初始計算值，利用基於支路電流的電網計算模型及電壓初始值計 算電網各條支路的電流初始值，利用電壓初始值、電網各支路電流初始值、Kuhn-Tucker條 件求解的無功優化計算模型及牛頓拉夫遜迭代算法計算出各支路電流的新值，並依據各支 路電流新值與各支路電流初始值之間的差值利用基於支路電流的電網計算模型形成無功 優化調控策略； 人機互動模塊，輸出計算出的無功優化控制策略及各仿真信息； 控制對象選擇模塊，用於提供調度人員對操作對象進行選擇，發出控制命令； 控制命令下發通信接口模塊，提供與SCADA系統之間的通信接口，將控制命令傳遞給 該SCADA系統。
2. 如權利要求1所述的一種輸電網無功優化調控系統，其特徵在於：所述典型運行日 下電網歷史運行數據包括典型運行日典型時刻對應的電網各節點電壓歷史運行值、電網各 節點注入有功功率值、無功功率值，所述電網當前時刻下電網的實時運行數據包括當前時 刻下電網各節點電壓運行值、各節點注入有功功率數值。
3.如權利要求1所述的一種輸電網無功優化調控系統，其特徵在於：所述電網支路參 數包括電網各節點類型、電網各節點有功電源出力最大、最小值，各節點無功電源出力最 大、最小值，節點編號，支路編號。
4.如權利要求3所述的一種輸電網無功優化調控系統，其特徵在於，所述基於支路電 流的電網計算模型包括支路電流方程及有功功率方程，所述支路電流方程為： -/,義"一Ki cos(9; +匕cos#,. = O /?+?sin^.+FiSin^=O 所述有功功率方程為：
其中，C.為1支路電流的實部；/；為1支路電流的虛部；Vi,\為i、j節點的電壓有效 值；θi，θ^為i、j節點的電壓相角；Pi為i節點的有功注入功率；RmXu為1支路的電阻 及電抗。
5.如權利要求4所述的一種輸電網無功優化調控系統，其特徵在於，該Kuhn-Tucker條 件求解的無功優化計算模型如下： fmin |.vi.h(x,u)< 〇 其Kuhn-Tucker條件為， L=Q h(x,u) O h(x,u)aT =O 其中，
s.t.h(x,u) <O含義為，
其中，B1為線路電感，為無功設備所能發出的最大無功功率。
6. -種輸電網無功優化調控方法，包括如下步驟： 步驟一，利用SCADA系統接口模塊獲取典型運行日下電網歷史運行數據值及當前時刻 下電網的實時運行數據，利用PAS系統接口模塊獲得電網支路參數，並設定無功優化迭代 計算的終止判斷參數值ε; 步驟二，將獲取的典型運行日下電網各節點電壓歷史數據值、各節點注入的有功功率 值及無功功率值，傳遞給輸電網無功優化控制策略形成模塊，作為輸電網無功優化控制策 略形成模塊電壓初始計算值； 步驟三，利用基於支路電流的電網計算模型及步驟二中獲得的電壓初始值，計算電網 各條支路的電流初始值； 步驟四，利用電壓初始值、電網各支路電流初始值、Kuhn-Tucker條件求解的無功優化 計算模型及牛頓拉夫遜迭代算法計算出各支路電流的新值； 步驟五，計算各支路電流新值與各支路電流初始值之間的差值，判斷該差值是否小於 給定的ε值，如果差值小於給定的ε值，則轉到步驟七，若差值大於給定的ε值，則轉到 步驟六； 步驟六，將步驟四中各支路電流的新值作為無功優化計算各支路電流的初始值，並利 用基於支路電流的電網計算模型計算出對應於各支路電流初始值的節點電壓的初始值，轉 到步驟四； 步驟七，依據基於支路電流的電網計算模型計算出對應於各支路電流的各節點電壓及 各節點的最優無功功率，並形成無功優化調控策略。
7. 如權利要求6所述的一種輸電網無功優化調控方法，其特徵在於，在步驟七之後，還 包括如下步驟： 依據獲取的輸電網實時運行電網各節點電壓數據、各節點注入的有功功率、無功功率 數值對所述無功優化調控策略進行輸電網潮流計算、網損計算，從而對所述調製策略進行 安全性及輸電網經濟性校驗，並將調控策略及校驗結果輸出；通過控制命令下發通信接口 模塊將調控命令傳遞給SCADA系統，由SCADA系統傳遞控制信息到控制對象，從而完成無功 優化控制的執行工作。
8. 如權利要求7所述的一種輸電網無功優化調控方法，其特徵在於：所述典型運行日 下電網歷史運行數據包括典型運行日典型時刻對應的電網各節點電壓歷史運行值、電網各 節點注入有功功率值、無功功率值；所述電網當前時刻下電網的實時運行數據包括當前時 刻下電網各節點電壓運行值、各節點注入有功功率數值；所述電網支路參數包括：電網各 節點類型、電網各節點有功電源出力最大、最小值，各節點無功電源出力最大、最小值，節點 編號，支路編號。
9.如權利要求8所述的一種輸電網無功優化調控方法，其特徵在於，所述基於支路電 流的電網計算模型包括支路電流方程及有功功率方程，所述支路電流方程為：
所述有功功率方程為：
其中，C為1支路電流的實部K為1支路電流的虛部；Vi, '為i、j節點的電壓有效 值；Θi，Θ^為i、j節點的電壓相角；Pi為i節點的有功注入功率；RmXu為1支路的電阻 及電抗。
10.如權利要求9所述的一種輸電網無功優化調控方法，其特徵在於，該Kuhn-Tucker 條件求解的無功優化計算模型如下：
其Kuhn-Tucker條件為，
其中，
其中，B1為線路電感，^Tax為無功設備所能發出的最大無功功率。
【文檔編號】H02J3/18GK104466979SQ201410727498
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月3日 優先權日:2014年12月3日
【發明者】王豔傑, 陸忠東, 吳軍民 申請人:上海電機學院