一種高壓配網(wǎng)動態(tài)無功補償裝置容量的優(yōu)化配置方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高壓配網(wǎng)動態(tài)無功補償裝置容量的優(yōu)化配置的方法。高壓配網(wǎng)動態(tài)無功補償裝置優(yōu)化配置容量的選擇是在高壓配網(wǎng)中，結(jié)合敏感負荷特性，引入電壓暫降風險作為電壓穩(wěn)定的考慮對象。建立無功優(yōu)化的單目標函數(shù)模型，將電壓暫降損失、線路有功損耗、動態(tài)無功補償裝置費用經(jīng)濟量化相加。設(shè)定多組無功容量并求取相應(yīng)的總支出費用。通過MATLAB軟件對費用和容量進行曲線擬合，以計算最優(yōu)容量。該方法考慮了高壓配網(wǎng)電壓敏感負荷目前正在持續(xù)增長的現(xiàn)代電網(wǎng)特征、電網(wǎng)發(fā)生電壓暫降概率遠遠大于電壓崩潰或電壓失穩(wěn)的概率和目前動態(tài)無功補償裝置配置費用相對較高等實際影響因素，從理論和工程角度上反映了其優(yōu)越性。因此，該方法具有較好的實際指導意義。
【專利說明】—種高壓配網(wǎng)動態(tài)無功補償裝置容量的優(yōu)化配置方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)及其自動化【技術(shù)領(lǐng)域】，提出了一種高壓配網(wǎng)動態(tài)無功容量優(yōu)化配置的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)型負荷只考慮電壓斷電與否，而隨著科技高速發(fā)展，敏感負荷越來越多，這對電壓質(zhì)量也提出了更高要求。電壓暫降作為目前最受關(guān)注的動態(tài)電能質(zhì)量問題之一，不僅發(fā)生頻率高，而且對系統(tǒng)尤其是敏感負荷造成巨大的經(jīng)濟損失?；诖蠊β孰娏﹄娮拥娜嵝越涣鬏旊娤到y(tǒng)(Flexible AC Transmission System, FACTS)技術(shù)廣泛應(yīng)用于電力工業(yè)，對增強電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性、提高輸電能力和用電效率、在節(jié)能及改善電能質(zhì)量等方面都發(fā)揮越來越重要的作用。與傳統(tǒng)無功補償設(shè)備相比，以靜止無功補償器(staticvar compensator, SVC)和靜止同步補償器(static synchronous compensator, STATCOM)為代表的動態(tài)無功補償裝置具有快速響應(yīng)特性，可以有效提高系統(tǒng)的動態(tài)無功儲備，改善系統(tǒng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性，減少電壓暫降對系統(tǒng)尤其是敏感負荷造成的巨大經(jīng)濟損失。在安裝地點確定的情況下，動態(tài)無功容量的優(yōu)化配置具有很重要的現(xiàn)實意義。
[0003]動態(tài)無功補償裝置(STATCOM、SVC)作為一種典型的FACTS裝置，具有以下作用:①當系統(tǒng)發(fā)生故障或突增負荷時，動態(tài)地提供電壓支撐，確保母線電壓的穩(wěn)定性，提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定水平，減少低壓釋放負荷數(shù)量，并防止因暫態(tài)電壓崩潰導致的大面積惡性停電事故動態(tài)地維持輸電線路端電壓，提高輸電線路穩(wěn)態(tài)傳輸功率極限(每kvar的輸出約能提高0.5?0.7kff的暫態(tài)穩(wěn)定極限值)，提高交直流遠距離輸電能力抑制系統(tǒng)過電壓，改善系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性；④阻尼電力系統(tǒng)功率振蕩；⑤在負荷側(cè)，抑制電壓閃變、補償負荷不平衡、提高功率因數(shù)、改善電能質(zhì)量。
[0004]動態(tài)無功補償可實時響應(yīng)系統(tǒng)的無功需求，動態(tài)無功補償裝置最佳配置地點和配置容量隨著場景(包括方式和擾動)不同而變化，而且裝置的配置必須考慮對暫態(tài)過程的控制效果。動態(tài)無功補償裝置設(shè)備造價昂貴，但配置結(jié)論具有強烈的特定性，難以廣泛、大容量采用。在配置點以確定的情況下如何確定最佳的配置容量是關(guān)鍵，因此提出一種高壓配網(wǎng)動態(tài)無功容量優(yōu)化配置的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明根據(jù)高壓配網(wǎng)中存在的暫態(tài)電壓安全風險，結(jié)合敏感負荷特性建立無功優(yōu)化的單目標函數(shù)模型，將電壓暫降損失、線路有功損耗、動態(tài)無功補償裝置費用經(jīng)濟量化相力口。設(shè)定多組無功容量并求取相應(yīng)的總支出費用。通過MATLAB軟件對費用和容量進行曲線擬合，以計算最優(yōu)容量。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是采取以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的，該技術(shù)方案包括下列步驟:
[0007]I)在高壓配網(wǎng)中，考慮對各節(jié)點電壓的影響因素，建立包括線路故障類型，故障地點，故障持續(xù)時間等隨機模型。
[0008]2)通過MATLAB軟件進行大量仿真，列舉所有故障地點，故障位置，并求取相應(yīng)故障狀態(tài)下負荷節(jié)點的電壓暫降情況，得出暫降電壓發(fā)生概率表。
[0009]3)定義年總支出費用作為系統(tǒng)研究的單目標函數(shù)。其組成部分包括年電壓暫降損失費用，線路有功損耗費用和STATCOM投資裝置費用。提出以年總支出費用最小為目標的優(yōu)化模型。
[0010]4)將敏感負荷等效為一個綜合性的敏感負荷進行處理。根據(jù)暫降電壓發(fā)生概率表設(shè)定當電壓暫降值大于0.9時，敏感負荷正常運行，為正常區(qū)；當暫降值小于0.6時，敏感負荷全部脫扣，為故障區(qū)；當電壓暫將值大于0.6小于0.9時，為不確定區(qū)。
[0011]5)對于不確定區(qū)，考慮到故障發(fā)生的嚴重程度與暫降時間和暫降電壓值密切相關(guān)，定義故障嚴重程度，得出故障嚴重程度表，不同故障嚴重程度下，電壓暫降引起的經(jīng)濟損失值不一樣。采用質(zhì)量工程理論中的質(zhì)量損失函數(shù)對電壓暫降經(jīng)濟損失進行評估。
[0012]6)定義年暫降總經(jīng)濟損失。電壓暫降造成的年經(jīng)濟損失與暫降發(fā)生的年次數(shù)，暫降電壓概率分布和對應(yīng)的經(jīng)濟損失有關(guān)。
[0013]7)確定有功損耗費用與STATCOM裝置投入費用。
[0014]8)設(shè)定安裝不同STATCOM容量，進行仿真。
[0015]9)采用MATLAB (矩陣實驗室)中的CFTOOL (曲線擬合工具箱)對第8步得到的數(shù)據(jù)進行擬合，求出年電壓暫降費用與安裝STATCOM容量的函數(shù)關(guān)系。
[0016]10)分別計算步驟8中配置不同STATCOM容量時對應(yīng)的年總支出費用，列出年總支出費用與配置容量的函數(shù)關(guān)系，畫出圖形并求出年總支出費用最小下對應(yīng)的STATCOM最優(yōu)容量。
[0017]本發(fā)明公開了一種高壓配網(wǎng)動態(tài)無功補償裝置容量的優(yōu)化配置方法?；诟邏号渚W(wǎng)的電壓暫降風險建立了無功優(yōu)化的單目標函數(shù)模型，將電壓暫降損失、線路有功損耗、動態(tài)無功補償裝置費用經(jīng)濟量化相加，設(shè)定多組無功容量并求取相應(yīng)的總支出費用，通過MATLAB軟件對費用和容量進行曲線擬合，確定最優(yōu)配置容量。該高壓配網(wǎng)動態(tài)無功補償裝置的優(yōu)化配置過程中，以考慮電壓暫降風險的年總支出費用最小為依據(jù)確定最優(yōu)配置容量，在經(jīng)濟運行的基礎(chǔ)上提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定裕度。1、以年總支出費用包括電壓暫降損失，系統(tǒng)有功損耗費用和STATCOM補償裝置投資最小為目標函數(shù)建立優(yōu)化模型，實現(xiàn)了經(jīng)濟成本運行最小化下的最優(yōu)容量配置。2、考慮了高壓配網(wǎng)電壓敏感負荷目前正在持續(xù)增長的現(xiàn)代電網(wǎng)特征、電網(wǎng)發(fā)生電壓暫降概率遠遠大于電壓崩潰或電壓失穩(wěn)的概率和目前動態(tài)無功補償裝置配置費用相對較高等實際影響因素，從理論和工程角度上反映了其優(yōu)越性，而且該方法具有普遍適用性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
[0019]圖1是莞城片區(qū)高壓配網(wǎng)地理接線圖。
[0020]圖2是本發(fā)明方法的流程圖。
[0021]圖3是不確定區(qū)域示意圖。
[0022]圖4是動態(tài)無功補償裝置安裝容量與年運行費用的擬合曲線圖?！揪唧w實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明方法進行詳細描述。
[0024]圖1莞城片區(qū)高壓配網(wǎng)地理接線圖，該區(qū)是以莞城500kV樞紐站點為中心的典型220kV片區(qū)，包含9個220kV的站點。
[0025]圖2中步驟1描述的是確定故障類型，故障地點，故障持續(xù)時間隨機模型。
[0026]在高壓配網(wǎng)中以持續(xù)5個周波故障時間，確定
[0027]故障類型概率模型:
[0028]
【權(quán)利要求】
1.一種高壓配網(wǎng)動態(tài)無功補償裝置容量的優(yōu)化配置方法，其特征在于，包括以下幾個步驟: 步驟1:確定故障類型，故障地點，故障持續(xù)時間隨機模型， 在高壓配網(wǎng)中以持續(xù)5個周波故障時間，確定 1)故障類型概率模型:
【文檔編號】G06F17/50GK103795068SQ201410076292
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月5日
【發(fā)明者】辛拓, 楊銀國, 李 杰, 曹陽, 林建熙, 易揚 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力調(diào)度控制中心, 湖南大學