一種基于最優(yōu)無功送電功率的線路無功優(yōu)化控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電力系統(tǒng)的無功運(yùn)行方法，特別設(shè)及一種線路的無功優(yōu)化控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 交流電力系統(tǒng)不可避免存在著無功功率，而無功功率在電網(wǎng)中的傳輸會加重電網(wǎng) 的電壓降落和有功功率損耗。合理地控制電力系統(tǒng)中的無功功率，可W減少電網(wǎng)電壓降落 和有功功率損耗，提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。
[0003] 目前在電力系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)度中，比較普遍的做法是將線路受電端的無功功率控制 在0附近。長期的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，該種做法能比較有效地保證電網(wǎng)電壓安全。但在因?yàn)樵?種做法是按經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)節(jié)的，其調(diào)節(jié)策略并沒有經(jīng)過優(yōu)化，在減少有功功率損耗方面還有 進(jìn)一步的提升空間。
[0004] 近年來，人們對無功優(yōu)化提出了很多方法，嘗試從理論上解決電網(wǎng)無功優(yōu)化控制 問題。但大多優(yōu)化方法需要迭代計算求解潮流，在實(shí)時的無功優(yōu)化中存在計算時間過長的 局限；或是需要經(jīng)過計算，不斷地修改整定值。
[0005] 本發(fā)明基于最優(yōu)無功送電功率，W線路送電端的無功功率落入合格區(qū)間作為控制 的目標(biāo)，對線路進(jìn)行無功優(yōu)化，可確保線路在保證受電端電壓合格的前提下經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；同 時，優(yōu)化過程不設(shè)及迭代計算，整定值一經(jīng)計算，即可長期使用，不需要修改，可用于電網(wǎng)的 實(shí)時無功優(yōu)化中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于解決線路的無功優(yōu)化控制問題，提供一種基于最優(yōu)無功送電功 率的線路無功優(yōu)化控制方法，使線路的運(yùn)行更加經(jīng)濟(jì)。
[0007] 本發(fā)明的一種基于最優(yōu)無功送電功率的線路無功優(yōu)化控制方法，包括W下步驟：
[000引 （1)獲取線路的參數(shù)、線路送電端的電壓Us、線路受電端的無功補(bǔ)償參數(shù)；所述線 路的參數(shù)包括線路電阻咕、線路電抗而和線路電納B^所述線路受電端的無功補(bǔ)償參數(shù)包 括電容器和電抗器的單組容量和數(shù)量；
[0009] (2)計算最優(yōu)無功送電功率Qs.Dpt;
[0010] (3)計算線路送電端無功功率下限和上限Qs.m。,;設(shè)置線路受電端電壓下限 化。3(1. mi濟(jì)上限U Load.max;
[0011] (4)從電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)中實(shí)時獲取線路送電端的無功功率化、線路受電端的負(fù)荷 S^Md、線路受電端電容器和電抗器的已投組數(shù)；
[001引妨判斷Qs和Qs.min、Qs.max的關(guān)系，如果Qs.min《Qs.max，進(jìn)入步驟（10);如果Qs<Qs.mW進(jìn)入步驟做；如果Qs〉Qs.max，進(jìn)入步驟做；
[0013] (6)判斷線路受電端是否有電容器未切除，若沒有，則進(jìn)入步驟（7);若有，則通過 潮流計算判斷切除一組電容器是否會造成線路受電端電壓小于化。若不會，則切除線 路受電端的一組電容器，進(jìn)入步驟（10);若會，則進(jìn)入步驟（10);
[0014] (7)判斷線路受電端是否有電抗器未投入，若沒有，則進(jìn)入步驟（10);若有，則通 過潮流計算判斷投入一組電抗器是否會造成線路受電端電壓小于化。若不會，則投入 線路受電端的一組電抗器，進(jìn)入步驟（1000);若會，則進(jìn)入步驟（10);
[0015] (8)判斷線路受電端是否有電抗器未切除，若沒有，則進(jìn)入步驟巧）；若有，則通過 潮流計算判斷切除一組電抗器是否會造成線路受電端電壓大于化若不會，則切除線 路受電端的一組電抗器，進(jìn)入步驟（10);若會，則進(jìn)入步驟（10);
[0016] (9)判斷線路受電端是否有電容器未投入，若沒有，則進(jìn)入步驟（10);若有，則通 過潮流計算判斷投入一組電容器是否會造成線路受電端電壓大于化。若不會，則投入 線路受電端的一組電容器，進(jìn)入步驟（10);若會，則進(jìn)入步驟（10);
[0017] (10)結(jié)束本周期無功優(yōu)化控制；等待設(shè)定時間（如15分鐘），返回步驟（4)。
[0018] 上述的基于最優(yōu)無功送電功率的線路無功優(yōu)化控制方法中，所述最優(yōu)無功送電功 率，是指為使線路的有功損耗最小，線路送電端應(yīng)輸送的無功功率，最優(yōu)無功送電功率QS.Dpt 由式（1)獲得：
[0019]
(1)
[0020] 式（1)包含變量：線路送電端電壓Us;線路電納B^。
[0021] 式（1)的推導(dǎo)過程如下：
[002引在線路的31型等值電路中，Ps為線路送電端的有功功率，Qs為線路送電端的無功 功率，R,為線路電阻，為線路受電端的有功負(fù)荷，根據(jù)有功功率平衡可得式（2);
[002引
口）
[0024] 將式（2)視為關(guān)于Ps的一元二次方程，求解并選取使電力系統(tǒng)處于靜態(tài)穩(wěn)定的 解，可得Ps的表達(dá)式如式（3):
[0025] (3)
[0026] 將Us、P^Md、R。B觀為常量，則由式做可知，當(dāng)PS最小，即線路的有功損耗最小 時，
[0027]
(4)
[00測根據(jù)最優(yōu)無功送電功率Qs.wt的含義，Qs.wt取式（4)的值。
[0029] 上述的基于最優(yōu)無功送電功率的線路無功優(yōu)化控制方法中，所述線路送電端無功 功率下限濟(jì)上限Qs.max，是指用來判斷線路送電端無功功率是否合格的條件，Qs.mi濟(jì)Qs.max由式巧）、式化）獲得：
[0032] 式巧）、式（6)包含變量；最優(yōu)無功送電功率Qs.wt;線路受電端最大單組無功補(bǔ)償 谷里Qc.max。
[003引式巧）、式做的推導(dǎo)過程如下：
[0034] 在線路的31型等值電路中，P,為線路送電端的有功功率，為線路送電端的無功 功率，X巧線路電抗，U 為線路受電端的電壓，QLDad為線路受電端的有功負(fù)荷，Q〇?為線路 受電端投入的無功補(bǔ)償容量，根據(jù)無功功率平衡可得式（7);
[0035]
[0036] 在Qs=QS.Dpt點(diǎn)在式（7)兩邊對QCDM求導(dǎo)，且忽略U 的變化，可得
[0037]
[00創(chuàng)根據(jù)式（10)局部線性化，WQs.Dpt為線路送電端無功允許范圍中心疊加上在線路 受電端投切一組最大單組無功補(bǔ)償容量引起的線路送電端無功功率的變化量，可得Qs.mi。和 Qs.max為
[00 創(chuàng) Qs.mh=Qs.opt-Qc.max 山)
[0044] Qs.",=Qs.〇pt+Qc."x (。）
[0045] 通過式（11)、式得到的線路送電端無功功率下限和上限，可W使線路在進(jìn)行 無功優(yōu)化控制之后線路送電端的無功功率在最優(yōu)無功送電功率附近，并且不會造成無功補(bǔ) 償設(shè)備反復(fù)投切的問題。
[0046] 上述的基于最優(yōu)無功送電功率的線路無功優(yōu)化控制方法中，所述線路送電端和線 路覺電端，是W線路有功功率的方向判斷的，有功功率從線路送電端流向線路覺電端。
[0047] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0048] (1)有效地解決了線路的無功優(yōu)化問題，使線路在保持電壓合格的前提下做到經(jīng) 濟(jì)運(yùn)行；
[0049] (2)所提出的無功優(yōu)化控制方法簡單直觀，優(yōu)化過程不設(shè)及迭代計算，整定值一經(jīng) 計算，即可長期使用，不需要修改，可用于電網(wǎng)的實(shí)時無功優(yōu)化中。
【附圖說明】
[0050] 圖1是基于最優(yōu)無功送電功率的線路無功優(yōu)化控制方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0051] W下結(jié)合附圖和實(shí)例對本發(fā)明的具體實(shí)施做進(jìn)一步說明。
[0化2] 圖1反映了基于最優(yōu)無功送電功率的線路無功優(yōu)化控制方法的具體流程?；谧?優(yōu)無功送電功率的線路無功優(yōu)化控制方法包括：
[005引 （1)獲取線路的參數(shù)、線路送電端的電壓Us、線路受電端的無功補(bǔ)償參數(shù)；所述線 路的參數(shù)包括線路電阻咕、線路電抗而接地電納B^所述線路受電端的無功補(bǔ)償參數(shù)包括 電容器和電抗器的容量和數(shù)量；
[0054] (2)計算最優(yōu)無功送電功率Qs.wt;
[00巧]Qs.Dpt由下式獲得：
[0056]
[0057] 式中，Us為線路送電端電壓，B巧線路接地電納；
[0化引 （3)計算線路送電端無功功率下限Qs.mi。和上限Qs.m。,;設(shè)置線路受電端電壓下限 化。3(1.mi濟(jì)上限ULoad.max;
[00別 Qs.mi濟(jì)QS.max由下面兩個式子獲得：
[0062] 式中，Qs.Dpt為最優(yōu)無功送電功率，為線路受電端最大單組無功補(bǔ)償容量；
[0063] (4)從電網(wǎng)SCADA系統(tǒng)