基于区域电网间断面功率约束的电网静态电压稳定预防控制模型和算.doc

基于区域电网间断面功率约束的电网静态电压稳定预防控制模型和算.doc 基于区域电网间断面功率约束的电网静态电压稳定预防控制模型和算5400字 摘 要: 提出了考虑区域电间断面功率约束的电静态电压问题，其根据电分层分区的管理模式，采用最优预防控制模型，保障电力系统安全稳定的增长。主要从区域电间断面功率约束方面、研究电运行过程中静态电压稳定预防控制模型和算法。 关键词: 区域电; 间断面功率约束; 静态电压稳定; 预防控制模型 中图分类号: TN915.03?34 文献标识码: A 文章编号: 1004?373X(2016)13?0149?03 Abstract: The po based on discontinuity surface poanagement mode of poal prevention and control model is adopted to ensure the safe and stable gro. The steady voltage stability prevention and control model and algorithm in poodel 随着我国电力系统的不断完善，在电力市场环境下，输电开放和电力系统互联逐渐成为电力市场发展的趋势。在目前电力需求的大环境下，电力系统的发展和运行必须在保障系统优化运行的前提下，发展最优潮流预防控制模式，提高电力企业自身的竞争力，实现电更大范围内的资源优化配置，实现电力资源的优化合理利用和安全运行。所以，采用有效的预防措施提高电运行安全性，促进电运行稳定性是非常有必要的。 1 电静态电压稳定概括 目前，我国对现有静态电压稳定预防控制模型和算法的研究虽然取得了一定的成果，但是仍然需要做进一步研究，以便能够更好地改善电系统。在研究过程中要特别注意静态电压稳定裕度的建立、分析和研究，同时要建立完善的预期电压控制优化模式。这些策略目标必须有一定的约束条件，这些约束条件能够保障优化模型更好的实施。比如电力系统各个控制量的约束能够保障电力系统在一定的条件下安全、稳定运行;再如静态电压稳定裕度的约束能够保证电压的稳定，防止电系统中电力系统的不稳定性对其造成影响。然后利用电集中式优化算法对系统优化模型实施进一步的优化计算。但是对于一些不满足静态电压稳定裕度要求的预测时段，预防控制模型可以解决不能满足静态电压裕度要求的预想故障。 在静态电实际实施和发展下，集中式算法可能会存在数据实时收集困难和数据通信量大、储存量大的问题;而在电系统中，分布式算法可以根据电各个子内部的数据和信息进行对应的计算和分析，且数据的通信量和储存量比较小，在这种情况下，算法能够保 障内部重要数据的完整和电系统中全局的仿真分析效率。所以，认为分布式算法是目前电系统中一种比较完善的模型算法类型之一。分布式仿真模型算法中，辅助问题原理(APP)算法应用比较广泛，但是这种算法模式的研究仍然需要进一步完善，需要突破函数理论显示，提高算法收敛性能和稳定性方面的问题。但是APP算法在计算过程中也存在较大的限制，比如在计算时间、目标函数的精确性、迭代次数等方面具有较大的缺陷，必须进行调整，才能适应其发展。所以，在分析系统参数时必须利用相关的措施完善静态电压稳定预防控制优化模型和算法分析中的关键问题和措施，达到以最小的控制代价完善预防控制模型的目的。针对静态电压稳定预防控制优化模型和算法，需采用合适的模型进行分析、计算，以便提高模型求解的质量和效率。 2 稳定预防控制模型分析 一般情况下，在电力系统中电的静态电压稳定预防控制需要考虑的问题比较多;在正常运行状态和预想故障状态下，静态电裕度均要考虑当时区域电间的约束条件。而电力系统中断面传输功率的设定值由于系统调节能力的不同也可能会产生较大的不同，所以建立互联静态电压稳定预防控制模型非常必要。 2.1 模型目标函数的建立 正常静态电压稳定预防控制目标要能够以最小的控制代价保证系统的正常运行，同时也要保障其在预想故障下裕度的稳定。静态电压稳定预防控制措施有:调节发电机有功/无功出力、调节有载调压变压器分接头、投切可调电容器和电抗器及切负荷。根据以上约束条件分析静态电压稳定预防控制模型的目标函数，有: 在实际电力系统中，电系统中发电机的有功/无功调节成本很低，这种情况下发电机的权重也比较低，通常情况下取值为0.1;而在电力系统中发电机的电抗器、可调电容器以及有载调压/变压器的调节成本相对于有功/无功调节成本一般较高，所以其权重取值也相应比较高，取值一般为1;在电运行系统中切负荷的调节成本是此系统中调节成本最高的控制措施，其控制成本的权重取值一般为10。 2.2 电运行状态下的可行性约束分析 在电力系统的静态电压运行过程中，预防控制后的电一般要在能够满足正常运行条件的下行区域电间传输断面的功率约束和可行性约束，比如: 式中:分别代此系统中各个节点的有功、无功负荷;代表电中联系各个子的断面个数;代表区域电间第个断面的有功功率设定值。 目前，我国电运行系统的管理方式一般采用分层管理。这种 管理的主要特点是在系统的各个调度中心收集、管理电信息和数据。这种管理模式下的电系统如果仅仅采用传统集中式优化算法进行模型分析和算法实施，在计算过程中可能会遇到很多电拼接问题，而且在互联技术的高速发展下，电信息越来越丰富，电系统中传统的计算、分析模型已经完全不能适应时代发展的需求，必须对其进行积极的整改和完善，防止系统出现不必要的问题。目前，电系统中采用的多区域分解协调算法就是对大信息含量系统的一种较好的应用，对电运行系统进行切分，建立与之相对应的协调模型，依据此模型的建立与完善解决电运行中出现的各种问题，保障电系统的稳定运行。 3 分解协调模型分析 3.1 电系统中关于切分系数的分析 系统的切分处理方式要根据相关方式进行合理解决，以系统内两区域互联电的模式进行切分方法分析，电系统中两区域互联的电图，如图1所示。从图中可以看出子1和子2是通过联络线(ij)进行连接的，两区域互联电的传输功率为，其中节点i在子1范围内，节点j在子2范围内，而节点i和子1中的节点是相互连接的关系，在此情况下节点i处的负荷可以计算出来，从而能够分析出此系统的模型特点。然后对图1进行进一步的分析与变相，能够得到两个虚拟点，这两个虚拟点可以作为子2的边界节点，从而能够得到切分后的系统与原系统的等效关系，两个虚拟节点之间的电压实部与虚部分别是相等的，而节点控制和相应的注入功率必须满足电力系统的相关平衡条件。在电力系统中将边界节点电压作为边界变量实施分析、计算，然后据此建立合理的分解协调模型，能够较为简便地分析出系统的相关数据。 3.2 求解模型的分解协调内点法 对于系统的分解协调模型，在审定分解协调内点法对迭代次数和系统内的互补间隙能够允许其在存在一定误差和库恩图的KT(Kuhn?Tucker)条件下实施运行和计算分析，这里的容许误差一般为10-6。在具体分析过程中假设其迭代次数K取值为0，这时，在电力系统给定优化变量一定的情况下，其初始值就能够进行准确的确定，然后能够科学分析出系统各个子优化模型算法的互补间隙，这里的互补间隙是指原对偶内点法中的对偶间隙。再根据上述模型公式分析约束相应的参数，K的取值一般为这种情况下若的取值为电力系统分解协调内点能处理最大迭代次数在系统计算中的分析步骤，则能够使系统在处理过程中处于不收敛的状态，否则要进入下一步的计算;然后依据系统更新后算法要进入的步骤更新电力系统中的偶变量及系统原变量;根据每个方程中的已知变量分析系统区 域之间存在的耦合关系，然后确定其关系函数，按照电力系统中求解耦合变量计算、分析出系统的耦合关系，依据上述的分析过程和耦合函数方程求出电力系统中各个子内部变量的增量，以便能够实现系统的优化更新。 4 电静态电压稳定预防控制计算步骤分析 电力系统稳定电压的计算能够确定模型的具体类型，确保电力系统的稳定运行，一般情况下电力系统在运行过程中预防控制模型和算法的分析步骤如下: 首先，在分析系统模型算法之前要获取电初始运行状态下系统的各种信息，这样才能够保障计算的结果符合实际运行中静态电压预防控制值;其次要采用系统电压崩溃临界点的非线性规划算法，对系统在各个状态下静态电压值进行详细的研究，在研究过程中，系统的主要故障一般是系统中不能满足稳定裕度要求的相关故障信息，并对这些信息进行分析和解决。如果系统中没有发现不能满足静态电压稳定裕度要求的情况，此时要停止计算，同时要预防控制结果偏离电正轨系数运算，否则进入下一步骤的计算;对于系统中关键预想故障情况要根据具体情况完善预防控制优化模型，然后在分析的过程中要根据系统电计算模型建立优化后的分解协调模型，之后根据这个优化后的模型形式对系统实施计算与分析;最后一个步骤是预防控制结果，合理调整系统初始运行状态下电控制变量系数，这时会得到一个精确的计算模型，再对静态电压预防控制模型和算法结果进行分析。 5 仿真分析 5.1 系统基本数据分析 通过对电系统的分析与计算，得到电力系统中静态电压稳定预防控制模型和算法，然后对其准确性和有效性进行分析和验证。IEEE 118×2测试系统如图2所示。从图中不难看出，次系统由2个IEEE 118节点和一个断面系统构成，一个IEEE 118节点系统利用一个圆来代替。系统中区域号设置为电系统中各个区域节点对应系统节点编号为系统中每个区域电间断面由3个指定电阻的联络线组成，如图2中三个指定电阻分别为0.014 5，0.016 4，0.024 7。而在系统模型的分析过程中可能会在重负荷状态和预想故障状态下测试系统出现故障，这时必须增加节点161和43的负荷量，以便能够合理的验证处理信息，然后依据电实际工程需求将模型算法的稳定裕度期望值设为0.1。 5.2 系统模型的仿真结果分析 系统模型仿真分析中，电力系统在正常运行状态和预想故障状态下传输断面功率指定值分别设定为5 p.u.，4 p.u.，3 p.u.时进行 仿真分析，结果见表1。可以看出，电力系统关键预想状态下，系统的静态电压稳定裕度值均在0.1以下，不能满足静态电压稳定裕度的要求，这种情况下需要对系统进行预防控制。 采用协调内点法求解，在串行计算模式下进行仿真分析，针对断面功率指定值取3 p.u.的各个仿真条件下，一般只需要一次迭代就能够完成其算法的预算，进而也只需要一次迭代分析就能使系统在正常或者预想故障下满足静态电压稳定裕度的要求和传输断面功率约束要求。 6 结 语 静态电在预想故障和正常状态下出现静态电压稳定问题时，采用本文的预防控制模型和算法能够满足正常静态电压稳定裕度的要求和断面功率约束要求，提高了系统的稳定性。在系统分析与管理中按照一定的步骤进行计算、分析，同时利用分解协调算法对系统正常和预想故障状态下的静态电压的稳定性进行控制，提高了电运行中的安全性与稳定性。