一種avc省地協(xié)調(diào)控制過程中基于整數(shù)規(guī)劃的省調(diào)無功指令的最優(yōu)分配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種AVC省地協(xié)調(diào)控制過程中基于整數(shù)規(guī)劃的省調(diào)無功指令的最優(yōu)分 配方法，屬于電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國電網(wǎng)的特點(diǎn)是根據(jù)不同的省、地、縣行政區(qū)域，將其劃分成不同層次的區(qū)域電 網(wǎng)，省級電網(wǎng)調(diào)度統(tǒng)一管理本區(qū)域內(nèi)的地區(qū)級電網(wǎng)（地調(diào)）、地區(qū)級電網(wǎng)管理本區(qū)域內(nèi)的縣 級電網(wǎng)（縣調(diào)）。三級電網(wǎng)分別主要管理500kV電網(wǎng)、220kV和110kV電網(wǎng)、66(35)kV電網(wǎng)，三個(gè) 層次的電網(wǎng)緊密耦合，但是控制系統(tǒng)是分布式的存在于三層調(diào)度系統(tǒng)中，為了解決不同區(qū) 域電網(wǎng)AVC系統(tǒng)的多級協(xié)調(diào)控制是一個(gè)分級、分層的、復(fù)雜的分布式遞階優(yōu)化控制問題，需 要采用AVC協(xié)調(diào)控制。其核心思想是將廣域分布的各級AVC系統(tǒng)看成是分散獨(dú)立的控制系 統(tǒng)，各級控制系統(tǒng)之間通過定時(shí)的信息傳遞來彌補(bǔ)局部信息的不足，這樣各級孤立的調(diào)度 系統(tǒng)可以借助信息交互實(shí)現(xiàn)雙向互動(dòng)，合理充分的利用各級調(diào)度系統(tǒng)的無功調(diào)節(jié)資源，實(shí) 現(xiàn)各級分布式AVC系統(tǒng)的協(xié)同性和一致性，在全局范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了對電網(wǎng)電壓和無功的優(yōu)化 控制。
[0003] 省地AVC協(xié)調(diào)控制是協(xié)調(diào)控制過程中的一個(gè)關(guān)鍵級，其協(xié)同流程如下：
[0004] 1、地調(diào)電網(wǎng)統(tǒng)計(jì)并上傳無功調(diào)節(jié)能力至省調(diào)；
[0005] 2、省調(diào)通過無功優(yōu)化得到目標(biāo)值并下發(fā)目標(biāo)值給地調(diào)關(guān)口；
[0006] 3、地調(diào)通過遙控投切無功設(shè)備；
[0007] 該閉環(huán)調(diào)節(jié)過程可在更大范圍內(nèi)通過無功優(yōu)化統(tǒng)一調(diào)度無功設(shè)備，實(shí)現(xiàn)多級電網(wǎng) 的無功的最優(yōu)流動(dòng)，以保證電壓，同時(shí)降低網(wǎng)損。
[0008]考慮到地區(qū)電網(wǎng)的輻射狀特點(diǎn)，當(dāng)220kV主變關(guān)口兩臺主變高壓側(cè)并列，中低壓側(cè) 均分裂運(yùn)行時(shí)，由于這兩個(gè)主變耦合性很小，其運(yùn)行情況幾乎不受另一臺主變的影響，故地 調(diào)AVC系統(tǒng)將這兩臺主變分別處理成兩個(gè)關(guān)口，并以這兩個(gè)主變?yōu)楦?jié)點(diǎn)形成兩個(gè)分區(qū)，各 自獨(dú)立調(diào)控，在進(jìn)行省地聯(lián)調(diào)時(shí)，省調(diào)應(yīng)當(dāng)給這兩臺主變分別下發(fā)無功目標(biāo)值，地調(diào)也應(yīng)分 別統(tǒng)計(jì)各自的無功調(diào)節(jié)量。然而在省調(diào)AVC側(cè)，當(dāng)220kV兩臺關(guān)口主變高壓側(cè)并列運(yùn)行時(shí)，省 調(diào)更關(guān)注這兩臺主變的整體無功情況，故其在進(jìn)行無功優(yōu)化之時(shí)將這兩臺主變看一個(gè)關(guān) 口，這樣省調(diào)側(cè)也只下發(fā)這個(gè)整體關(guān)口的總無功目標(biāo)值，地調(diào)這兩臺在收到無功指令之后， 分別在各自區(qū)域內(nèi)調(diào)節(jié)無功設(shè)備，使總的無功達(dá)到省調(diào)要求的范圍內(nèi)，但每個(gè)區(qū)域的調(diào)節(jié) 目標(biāo)應(yīng)該以根節(jié)點(diǎn)的220kV主變的目標(biāo)值為標(biāo)準(zhǔn)，如果省調(diào)下發(fā)的是兩臺關(guān)口主變的總無 功情況，而不是單臺關(guān)口主變的無功目標(biāo)值，且當(dāng)兩個(gè)區(qū)域無功儲備不均衡時(shí)，地調(diào)獲取不 到各自的目標(biāo)值，將無法調(diào)節(jié)；同時(shí)，如果無功目標(biāo)值分配不合理，很有可能造成調(diào)節(jié)振蕩， 甚至惡化某個(gè)區(qū)域的無功和電壓。故需要尋找一個(gè)合理的無功分配方法，能在保證各自區(qū) 域內(nèi)的無功和電壓的同時(shí)，最短時(shí)間內(nèi)使用最少動(dòng)作次數(shù)達(dá)到調(diào)節(jié)目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種AVC省地協(xié)調(diào)控制過程中基于 整數(shù)規(guī)劃的省調(diào)無功指令的最優(yōu)分配方法，可以保證在省地聯(lián)調(diào)過程中，優(yōu)化目標(biāo)是設(shè)備 動(dòng)作次數(shù)達(dá)到最小，且不會(huì)出現(xiàn)調(diào)節(jié)振蕩。
[0010] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0011] 本發(fā)明的一種AVC省地協(xié)調(diào)控制過程中基于整數(shù)規(guī)劃的省調(diào)無功指令的最優(yōu)分配 方法，包括以下幾個(gè)步驟：
[0012] (1)地調(diào)側(cè)AVC首先統(tǒng)計(jì)各個(gè)關(guān)口主變的無功儲備量，然后定時(shí)接收省調(diào)的關(guān)口無 功目標(biāo)值，對于高壓側(cè)分裂運(yùn)行的關(guān)口主變，直接使用省調(diào)的關(guān)口無功目標(biāo)值;對于高壓側(cè) 并列而中低壓側(cè)分裂運(yùn)行的關(guān)口主變，地調(diào)將省調(diào)下發(fā)的總的無功目標(biāo)值按照以下分配關(guān) 系分配給兩臺關(guān)口主變，所述分配關(guān)系通過求解以下整數(shù)規(guī)劃模型得到：
[001 4 ] 其中，Qres_d?n_l、Qres_cbwn_2分別表示區(qū)域兩臺關(guān)口主變所屬調(diào)節(jié)區(qū)域的可切除無功 容量;p1Q、p2Q分別表示區(qū)域兩臺關(guān)口主變當(dāng)前有功；分別表示區(qū)域兩臺 關(guān)口主變處規(guī)定的功率因數(shù)下限;省調(diào)下發(fā)給協(xié)調(diào)點(diǎn)處的無功目標(biāo)上下限為[Q_，Q max]，當(dāng) 前主變高壓側(cè)的無功分別為Qi和Q2,兩個(gè)區(qū)域的無功調(diào)節(jié)量分別為A Qi和A Q2, A Q=[ A Qi, aq2]，g =[eIPtl2?…，g ，…x'nr分別表示兩個(gè)區(qū)域內(nèi)無功備用容量集合 5 " 中每個(gè)電容器的額定容量，CN^C%為兩個(gè)區(qū)域內(nèi)電容器數(shù)量，山，1]2是維數(shù)為CN^Cfe的行向 量，其元素是0或者1，〇表示該電容器不投入電網(wǎng)，1表示該電容器接入電網(wǎng)，目標(biāo)函數(shù)采用1 范數(shù)是為了保證兩個(gè)區(qū)域內(nèi)動(dòng)作次數(shù)最少；
[0015] (2)對僅高壓側(cè)并列運(yùn)行的兩個(gè)分區(qū)內(nèi)的110kV以及220kV變電站集ST的可切無功 設(shè)備集Cin進(jìn)行遍歷，形成各自可用無功設(shè)備集；
[0016] (3)對無功過剩變電站嚴(yán)重程度進(jìn)行排序；
[0017] (4)根據(jù)硬約束和軟約束，對電容器進(jìn)行組合枚舉，最終形成最優(yōu)電容器集合。
[0018] 步驟(2)中，各自可用無功設(shè)備集如下：
[0019] #第一個(gè)分區(qū)內(nèi)可用無功設(shè)備集Cin_avail_l = C22Qin_avail_l U CllQin_avail_l以及對應(yīng)變 電站集合STin_avail_l = ST22Qin_avail_l U STllOin_avail_l，其中 ST22Qin_avail_l為分區(qū) 1 內(nèi) 220kV變電 站集合，STllOin_avail_l為分區(qū)1內(nèi)110kV變電站集合，C22Qin_avail_l為ST22Qin_avail_l集合對應(yīng)的電 容器集，Cnoir^vaiij為STnoifiij集合對應(yīng)的電容器集；
[0020] #第二個(gè)分區(qū)內(nèi)可用無功設(shè)備集Cin_avail_2 = C22Qin_avail_2 U CllQin_avail_2以及對應(yīng)變 電站集合5!\11_3^1_2 = 3丁22(^11_3\^1_2 1^1'1他11_3^1_2，其中3丁22(^11_3\^1_2為分區(qū)2內(nèi)2201^變電 站集合，STllQin_avail_2為分區(qū)2內(nèi)110kV變電站集合，C22Qin_avail_2為ST22Qin_avail_2集合對應(yīng)的電 容器集，& 1咖_肝^1_2為31'11咖__11_2集合對應(yīng)的電容器集；
[0021] STVavail+hSTifilJ^ST中具有以下性質(zhì)的變電站集的補(bǔ)集：
[0022] (1-la)處于無功欠補(bǔ)狀態(tài)的變電站集合；
[0023] (l-2a)電壓越下限的變電站集合；
[0024] (^_3-1」、(^__11_2是所有的電容器集合中具有以下性質(zhì)的補(bǔ)集：
[0025] (1-lb)處于閉鎖狀態(tài)的電容器集合；
[0026] (l_2b)上一次剛動(dòng)作的電容器集合；
[0027] (l_3b)處于切除狀態(tài)的電容器集合；
[0028] (l-4b)處于無功欠補(bǔ)狀態(tài)變電站下的電容器集合；
[0029] (l-5b)電壓越下限變電站下的電容器集合。
[0030] 步驟(3)中，對無功過剩變電站嚴(yán)重程度進(jìn)行排序的方法如下：
[0031] ?依次掃描分區(qū)1內(nèi)廠站集合STimaiij，設(shè)對應(yīng)的當(dāng)前無功集合為STQcur，
[0032] 無功上限集合為STQupJ，計(jì)算每個(gè)變電站的嚴(yán)重程度DSTQupjzSTQn-STQcurj，對 DSTQUP_@照從小到大的順序進(jìn)行排序，相應(yīng)的變電站集合為 stl-110-St2，? ? ?，stl-110-Stn}，BP 對變電站i，j E STin-avail-1，如果 DSTQupi-l〈DSTQupj-1，貝lj Stl-110-sti排在Stl-110-stj前面，相應(yīng)的電容器集合{ Cl-220-1，…，Cl-220-num220，Cl-llOstl-1， Cl_110stl_2，???Cl_llQ_stn_num}，同一變電站內(nèi)電容器動(dòng)可用動(dòng)作次數(shù)最多的電容器有限級最高； 站內(nèi)可用動(dòng)作次數(shù)最多的電容器優(yōu)先級最高；
[0033] # 同理可以得到分區(qū) 2 廠站集合{st2_22Q，St2_ll()_stl，St2_ll(Lst2, . . .，St2_llQ_stn}以及 電容器集合{ C2-220-1，???，C2-220-num220，C2-llOstl-1，C2-llOstl-2，??? C2-110-stn-num};
[0034] #對{ Stl-220，Stl -110-stl，Stl -110-st2，? ? ?，Stl-110-stn}，{ St2-220，St2 -110-stl， St2_11(Lst2, . . .，St2_11(Lstn}這兩個(gè)集合按照總無功過補(bǔ)程度進(jìn)行排序，得到兩個(gè)分區(qū)內(nèi)廠站 過補(bǔ)程度廠站集合{81：1_22()，8七2_22()，81：11()_；51；1，81：11()_；^2，...，81：11()_； 51；11}以及廠站內(nèi)相應(yīng)的電容 器集合{ C1-220-1，? ? ?，C2-220-num220，CllOstl-1，CllOstl-2，? ? ? C110-stn-num};
[0035] ?通常情況下，同一變電站內(nèi)均配置等容量的電容器，這些電容器對全網(wǎng)潮流分 布的影響基本相等，所以在進(jìn)行優(yōu)化決策時(shí)只需要考慮每個(gè)站內(nèi)排名第一的電容器即可， 故最終的電容器備用決策集為{ C1_22Q_1，C2_22Q_2，C110stl_l，…，CllQstnj} 〇
[0036] 步驟(4)中，組合枚舉的目的是在{ci_22Q_l，Cl_ll()stl_l，…，Cl_110stn_l}中確定{stl_220 , Stl-110-stl，Stl-110-st2，? ? ?，Stl-110-stn) ，在{C2-220-1，C2-llOstl-1，…，C2-llOstn-l) 中石角定{st2-220， St2_llQ_stl，St2_ll()_st2, . . .，St2_llQ_stn}中需要切除的電容器集合。
[0037] 步驟(4)中，所述軟約束如下：
[0038] (1-lc)分區(qū)1內(nèi)電容器切除后不能導(dǎo)致分區(qū)1無功正常的變電站無功越限，分區(qū)2 也有同樣約束；
[0039] (l-2c)分區(qū)1內(nèi)電容器切除后不能導(dǎo)致分區(qū)1電壓正常的變電站電壓越限，分區(qū)2 也有同樣約束；
[0040] 以上兩個(gè)軟約束在優(yōu)化問題無解時(shí)可以放寬至下面三種約束：
[00411 (l_3c)分區(qū)1內(nèi)220kV變電站內(nèi)電容器的動(dòng)作不能導(dǎo)致該分區(qū)內(nèi)1-2個(gè)110kV電壓 正常的變電站電壓越限，分區(qū)2也有同樣約束；
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