電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行一直是電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度關(guān)注的重點(diǎn),自動電壓無功控制系統(tǒng)也在各國電網(wǎng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前影響電壓無功控制功能實(shí)用性的主要問題有以下幾點(diǎn):一是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,這是一切后續(xù)分析和優(yōu)化的基礎(chǔ);二是電網(wǎng)不確定性所造成的電網(wǎng)斷面相對于靜態(tài)優(yōu)化斷面的偏離,對此不作處理,優(yōu)化結(jié)果也可能不適宜實(shí)際控制執(zhí)行;三是各地新能源場站的陸續(xù)接入對電網(wǎng)的運(yùn)行控制挑戰(zhàn),一方面新能源場站的接入對原有的無功分區(qū)產(chǎn)生影響,另一方面,區(qū)域電網(wǎng)原先的調(diào)節(jié)手段主要以變壓器擋位、容抗器投切等離散控制為主,當(dāng)前則需要考慮它們與新能源場站無功連續(xù)量調(diào)節(jié)的協(xié)調(diào);四是工程實(shí)踐環(huán)節(jié)的處理,要保證電壓無功控制系統(tǒng)的模型能時刻和電網(wǎng)物理實(shí)際保持一致,不能因?yàn)榫S護(hù)的錯誤和新模型的發(fā)布造成控制的軟件運(yùn)行的中斷。只有解決了上述問題,電壓無功控制系統(tǒng)才能真正成為可實(shí)際運(yùn)行的可靠系統(tǒng),為電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行保駕護(hù)航,讓其成為電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的可信賴的控制手段和工具。針對以上影響電壓無功優(yōu)化控制實(shí)用化的關(guān)鍵問題,本文分別從數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性處理、考慮不確定因素的優(yōu)化潮流、無功分區(qū)、協(xié)調(diào)新能源廠站的區(qū)域電網(wǎng)電壓無功控制、更新的電網(wǎng)模型即插即用和軟件不間斷運(yùn)行等幾個方面進(jìn)行了深入研究:研究提升斷面基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的方法。采用基于WAMS數(shù)據(jù)相關(guān)性識別的量測時差補(bǔ)償混合狀態(tài)估計和基于AGC鏡像系統(tǒng)的調(diào)度員潮流計算方法,來獲取與真實(shí)系統(tǒng)更為一致的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)斷面。對采集周期中SCADA數(shù)據(jù)和WAMS數(shù)據(jù)的相關(guān)性進(jìn)行計算,以相關(guān)性最大的WAMS數(shù)據(jù)時標(biāo)作為電網(wǎng)斷面時間,依據(jù)相關(guān)性將SCADA量測節(jié)點(diǎn)安裝有PMU節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分區(qū),同分區(qū)的采集數(shù)據(jù)用相同的時差補(bǔ)償,可以有效處理混合數(shù)據(jù)的同時性問題;此外,設(shè)計了鏡像AGC系統(tǒng),可以真實(shí)體現(xiàn)發(fā)電機(jī)的一次調(diào)頻和二次調(diào)頻的實(shí)際影響,在潮流計算中考慮系統(tǒng)的頻率調(diào)整效應(yīng),尤其是AGC二次調(diào)頻對潮流的影響,可以在擾動情況下計算出更符合實(shí)際物理斷面的潮流分布;這兩方面的工作為獲取電網(wǎng)準(zhǔn)確的潮流斷面打下了堅實(shí)的基礎(chǔ),讓電壓無功控制有一個更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)斷面。研究基于不確定性理論的三級電壓優(yōu)化控制算法。由于電網(wǎng)始終處于動態(tài)變化中,即使是采用了相對準(zhǔn)確的電網(wǎng)數(shù)據(jù)斷面進(jìn)行優(yōu)化計算,由于計算結(jié)束后電網(wǎng)的運(yùn)行斷面已經(jīng)偏離了之前優(yōu)化時刻的斷面,優(yōu)化結(jié)果也可能不適宜實(shí)際控制執(zhí)行。因此,本文基于負(fù)荷無功和PV節(jié)點(diǎn)電壓幅值的不確定性建模,采用場景分析法來描述電網(wǎng)實(shí)際狀態(tài)相對基礎(chǔ)斷面的隨機(jī)性,利用正態(tài)分布計算各典型場景發(fā)生的概率,并建立全場景下以網(wǎng)損最小和電壓調(diào)節(jié)方向偏差最小為目標(biāo)函數(shù)的無功優(yōu)化模型;通過引入模糊集理論來模糊化確定性問題,之后采用最大滿意度法把多目標(biāo)模型轉(zhuǎn)化成單目標(biāo)模型,并使用改進(jìn)了的粒子群優(yōu)化算法進(jìn)行問題的求解。研究電壓無功實(shí)時動態(tài)分區(qū)方法。從實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行需求出發(fā),在最短路徑算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了研究,并提出了基于圖論的電壓無功控制實(shí)時動態(tài)分區(qū)算法,對新能源場站的等效外特性進(jìn)行了分析,將其作為一個無功調(diào)節(jié)控制的常規(guī)調(diào)節(jié)源考慮,與電網(wǎng)調(diào)度中對其定位保持一致,從而可以繼續(xù)沿用相關(guān)的電氣距離求解算法,再通過實(shí)時分析參與控制的電源點(diǎn)無功特性對電壓的影響進(jìn)行分區(qū),更能體現(xiàn)無功控制源對分區(qū)的作用。本文的廣度優(yōu)先搜索算法時間復(fù)雜度為O(n),成功地把搜索單源結(jié)點(diǎn)的最短路徑時間復(fù)雜度從O(n2),縮小到O(n)量級,顯著地提高了計算效率;此外,對邊界節(jié)點(diǎn)按靈敏度進(jìn)行校核和分區(qū)調(diào)整,可以避免純圖論算法不考慮潮流分布影響的缺陷,使得分區(qū)結(jié)果和傳統(tǒng)理論更具可比性,也更合理。研究協(xié)調(diào)新能源場站的地區(qū)電網(wǎng)電壓無功控制系統(tǒng)。在預(yù)測風(fēng)光輸出特性和負(fù)荷量的基礎(chǔ)上,提出了一種采用模糊邏輯算法的地區(qū)電網(wǎng)電壓無功協(xié)調(diào)控制方法,分別設(shè)計了離散量和邏輯量的模糊控制邏輯和規(guī)則,將綜合電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的控制策略轉(zhuǎn)換成一種層次型模糊推理,既可以對離散量進(jìn)行控制也可以對新能源廠站的連續(xù)量進(jìn)行控制,同時,設(shè)計了離散量和連續(xù)量的協(xié)調(diào)層,可以在實(shí)際運(yùn)行中對兩者進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。該控制系統(tǒng)既可以處理擋位調(diào)節(jié)、容抗器投切等離散量,也可以對新能源場站的無功出力連續(xù)量進(jìn)行調(diào)節(jié),有著很好的實(shí)用價值。從計算機(jī)內(nèi)存管理和模型維護(hù)兩個維度研究控制軟件的不間斷運(yùn)行問題。大型控制軟件在實(shí)際運(yùn)行中需要解決模型的在線更新問題,要求電網(wǎng)模型改變時重要的控制進(jìn)程不能中斷運(yùn)行。本文提出源端維護(hù)技術(shù)來解決變電站模型變化后新模型的“即插即用”難題,通過擴(kuò)展了二次設(shè)備的全景模型,可以實(shí)現(xiàn)IEC61850模型到CIM模型的唯一轉(zhuǎn)換,此外還定義了主站和子站源端維護(hù)的完整流程,并擴(kuò)展了IEC60870-5-104協(xié)議來傳輸交換文件,使得該技術(shù)具備使用價值。本文還在計算機(jī)內(nèi)存管理技術(shù)的基礎(chǔ)上給出了在線裝庫的原理,通過計算機(jī)進(jìn)程的指針切換來訪問新的電網(wǎng)模型,達(dá)到運(yùn)行不中斷的目的。離線維護(hù)、在線裝庫從計算機(jī)操作系統(tǒng)調(diào)度角度解決軟件的不間斷運(yùn)行問題,通過這兩方面的工作,可以使得無功電壓控制軟件在實(shí)際系統(tǒng)中真正做到不間斷運(yùn)行,有著重要的工程價值。
【學(xué)位單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM732
【部分圖文】：

[4]也采用了相似的模式開展了電壓控制。法國電力公司所提出的二級電壓控制模型如圖1-1：圖 1-1 法國電力公司提出的二級電壓控制示意圖在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)分析方面，為了描述不同電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)在電氣角度的相對遠(yuǎn)近，有學(xué)者在靈敏度矩陣的基礎(chǔ)上定義了“電氣距離”的概念[2,5]從信息論角度分析電氣距離的定義與條件熵之間的等價性。在此基礎(chǔ)上，利用凝聚的層次聚類方法對電網(wǎng)進(jìn)行控制分區(qū)，并從中選取處于中心位置的節(jié)點(diǎn)作為中樞母線。法國電力公司于二十世紀(jì) 80 年代中期開始協(xié)調(diào)二級電壓控制(CSVC，Coordinated Secondary Voltage Control)方法的相關(guān)研究。和二級電壓控制(SVC,Secondary Voltage Control)相比，CSVC 有以下不同[6-9]：CSVC 所控制的電網(wǎng)范圍更大。單一 CSVC 控制區(qū)域包含了之前的多個 SVC控制區(qū)域。對于 SVC，單個控制區(qū)域僅設(shè)有一個中樞母線；而對于 CSVC，單個區(qū)域控制器無功控制AVR區(qū)域控制中心Vp給定值(Vpset)Vp無功功率 Q發(fā)電機(jī)單元電力網(wǎng)絡(luò)發(fā)電機(jī)(i)發(fā)電機(jī)(i+1)發(fā)電機(jī)(i+2)設(shè)定值 U0參與因子關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)機(jī)端電壓 V

( )如圖3-1所示:圖 3-1 約束費(fèi)用變量定義一組數(shù)據(jù)( )，j = 0…n，和 = , j = 1…n (3.2)其中 ， 。引入輔助變量 ： ≥ ( ) , j = 1…n (3.3)由上式可見，變量 的分段線性特性已經(jīng)被輔助變量 的約束代替，將其增廣至原有方程之中即可。2)可調(diào)度負(fù)荷對于可調(diào)度負(fù)荷，或者說對價格因素敏感的負(fù)荷，可以認(rèn)為是一臺有功出力為負(fù)的機(jī)組。下圖是一個價格敏感負(fù)荷的邊際效益曲線：

邊際收益函數(shù)將其轉(zhuǎn)換為費(fèi)用曲線如圖3-3：

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2811251