專利名稱：考慮負荷特性的電網動態(tài)無功優(yōu)化系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力系統(tǒng)動態(tài)無功控制領域，特別涉及考慮負荷特性的電網動態(tài)無功優(yōu)化系統(tǒng)。通過對實際電網每個斷面進行模擬計算，充分考慮實際電網中負荷的無功特性，實時分析每時刻的各節(jié)點電壓控制情況，采用具有創(chuàng)新性思路的多目標動態(tài)無功優(yōu)化方法，實現(xiàn)對電網動態(tài)無功補償控制策略的優(yōu)化，對提高電力系統(tǒng)運行的安全、經濟性具
有重大意義。
背景技術：
電力系統(tǒng)無功優(yōu)化問題是電力系統(tǒng)優(yōu)化問題研究的重要內容之一。電力系統(tǒng)無功優(yōu)化，即以保證電力系統(tǒng)電壓質量為前提，利用無功補償來改變全網潮流，使系統(tǒng)的有功損失和無功補償費用最小。國內外研究者提出了各種無功優(yōu)化算法，這些方法大多是把無功優(yōu)化問題看作數(shù)學問題，確立變量，建立數(shù)學模型，屬于靜態(tài)無功優(yōu)化，沒有對保證系統(tǒng)動態(tài)電壓穩(wěn)定性條件下實際系統(tǒng)的動態(tài)無功補償優(yōu)化方法進行研究。

實用新型內容本實用新型針對上述存在的技術問題，提供了一種考慮負荷特性的電網動態(tài)無功優(yōu)化系統(tǒng)。目的是可以直接從實際電網中讀取無功優(yōu)化所需要的數(shù)據(jù)，有效地節(jié)省系統(tǒng)硬件投資，確切的反映電網實時變化情況，簡化計算的復雜度。為電網提供更加準確、快捷的動態(tài)無功補償控制。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:考慮負荷特性的電網動態(tài)無功優(yōu)化系統(tǒng)，其中電網動態(tài)無功優(yōu)化系統(tǒng)的硬件實時控制設備包括:用于采集電網·負荷特性數(shù)據(jù)的負荷狀態(tài)采集器；對負荷特性數(shù)據(jù)進行分析并完成負荷準確歸類的負荷動態(tài)無功調節(jié)控制器；根據(jù)負荷調節(jié)控制器輸出的優(yōu)化變量來控制電力系統(tǒng)運行的負荷動態(tài)無功執(zhí)行器。其中，負荷狀態(tài)采集器一端口連接到負荷動態(tài)無功調節(jié)控制器，把采集并處理的電網負荷特性傳輸給負荷動態(tài)無功控制器；負荷動態(tài)無功控制器與負荷動態(tài)無功執(zhí)行器相連，用于根據(jù)動態(tài)無功控制器的優(yōu)化結果來指導電力系統(tǒng)的運行；軟件系統(tǒng)包括實際電網多目標動態(tài)無功控制子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)命令傳輸控制接口、PSASP潮流計算數(shù)據(jù)模塊、無功功率控制數(shù)據(jù)交互模塊、考慮電網實時負荷電壓的分析模塊、考慮負荷特性的增量控制型模塊、多目標分區(qū)無功控制策略模塊、應急響應策略模塊；其中，PSASP潮流計算數(shù)據(jù)模塊和無功功率控制數(shù)據(jù)交互模塊通過接口通道進行傳輸，其余模塊間則通過共享內存數(shù)據(jù)池實現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步交互。本實用新型的有益效果是:本實用新型基于實際電網的多目標動態(tài)無功優(yōu)化系統(tǒng)，隨著實際電網中自動化程度的不斷提高，動態(tài)無功優(yōu)化控制越來越受到人們的關注。本實用新型通過建立PSASP暫態(tài)穩(wěn)定程序(ST)與用戶程序(UP)間的接口通道，從實際電網中實時讀取暫態(tài)穩(wěn)定分析所需要的數(shù)據(jù)，創(chuàng)新性地采用網架圖論與運行樞紐節(jié)點方法篩選出電網電壓薄弱節(jié)點，并提取網絡故障及負荷波動等因素的特征變量，最終通過編程在UP程序中對該薄弱節(jié)點進行綜合求解，給出系統(tǒng)實時需要的動態(tài)無功補償量。在此基礎上，分別構建負荷特性模塊和實際電網負荷電壓分析模塊，模擬實際電網的不同無功需求特性及實時電壓情形，最終生成優(yōu)化的無功功率控制策略，以達到實時、精確地進行無功補償?shù)哪康?，為電力系統(tǒng)動態(tài)無功優(yōu)化領域提供了科學的理論分析依據(jù)，所建立的暫態(tài)穩(wěn)定分析與用戶程序的連接通道及綜合考慮用戶程序反饋變量的暫態(tài)穩(wěn)定計算方法，為電網更加準確、快捷的動態(tài)無功補償開辟了創(chuàng)新性思路。在電網實際運行中，對電網的經濟、穩(wěn)定運行建立目標函數(shù)和邊界條件，通過求解最優(yōu)動態(tài)無功補償量，形成控制方案進行電網動態(tài)無功補償控制，有效的實現(xiàn)了電網經濟、合理運行。本實用新型由于可以直接從實際電網中讀取無功優(yōu)化所需要的數(shù)據(jù)，有效地節(jié)省了系統(tǒng)硬件投資；提取了負荷特性及負荷電壓波動等因素的特征變量，更加確切的反映了電網實時變化情況；多目標無功功率優(yōu)化控制策略生成模塊，有效地簡化了計算的復雜度。對未來的動態(tài)無功補償領域提供了強有力的科學理論支撐，以最低無功補償量，實現(xiàn)電網的動態(tài)無功補償，從而產生了巨大的經濟效益。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。

圖1是現(xiàn)有技術中目標電網變電站主接線圖；圖2是本實用新·型中實際電網多目標動態(tài)無功優(yōu)化系統(tǒng)流程圖；圖3是本實用新型中未投運SVG時母線電壓；圖4是本實用新型中投運SVG時母線電壓；圖5是本實用新型中ST和UP的連接原理；圖6是本實用新型結構示意圖。
具體實施方式
實施例1:本實用新型是一種考慮負荷特性的電網動態(tài)無功優(yōu)化系統(tǒng)，其中電網動態(tài)無功優(yōu)化系統(tǒng)的硬件實時控制設備包括:用于采集電網負荷特性數(shù)據(jù)的負荷狀態(tài)采集器；對負荷特性數(shù)據(jù)進行分析并完成負荷準確歸類的負荷動態(tài)無功調節(jié)控制器；根據(jù)負荷調節(jié)控制器輸出的優(yōu)化變量來控制電力系統(tǒng)運行的負荷動態(tài)無功執(zhí)行器。其中，負荷狀態(tài)采集器一端口連接到負荷動態(tài)無功調節(jié)控制器，把采集并處理的電網負荷特性傳輸給負荷動態(tài)無功控制器；負荷動態(tài)無功控制器與負荷動態(tài)無功執(zhí)行器相連，用于根據(jù)動態(tài)無功控制器的優(yōu)化結果來指導電力系統(tǒng)的運行，如圖6所示。本實用新型整體系統(tǒng)軟件部分包括實際電網多目標動態(tài)無功控制子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)命令傳輸控制接口、PSASP潮流計算數(shù)據(jù)模塊、無功功率控制數(shù)據(jù)交互模塊、考慮電網實時負荷電壓的分析模塊、考慮負荷特性的增量控制型模塊、多目標分區(qū)無功控制策略模塊、應急響應策略模塊。其中，PSASP潮流計算數(shù)據(jù)模塊和無功功率控制數(shù)據(jù)交互模塊通過接口通道進行傳輸，其余模塊間則通過共享內存數(shù)據(jù)池實現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步交互。[0020]考慮負荷特性的電網動態(tài)無功優(yōu)化方法，包括如下步驟:步驟1:從電網調度部門的CC2000系統(tǒng)中實時讀取實際電網變量參數(shù)數(shù)據(jù)；步驟1.1:所述實際電網的變量參數(shù)數(shù)據(jù)包括電網網絡構架、支路參數(shù)信息、各節(jié)點發(fā)電機和負荷的有功出力、變壓器變比、發(fā)電機機端電壓、無功補償設備的位置及容量及所用控制變量、狀態(tài)變量的約束條件。步驟1.2:在電網的實際運行中，常用負荷、電源和網架結構的特性來描述電網的運行方式。具體表述如下:①按負荷特性描述的電網運行方式包括:峰荷、腰荷、谷荷；②按電源特性描述的電網運行方式包括:a.水電:枯水期、豐水期b.火電:供暖期、非供暖期c.風電:風電大發(fā)、風電小發(fā)③按網架結構特性描述的電網運行方式包括:正常運行方式、故障及檢修方式。本實用新型中選取電網的三種典型運行方式:①峰荷、枯水期、供暖期、風電小發(fā)②峰荷、豐水期、非供暖期、風電大發(fā)③腰荷、枯水期、供暖期、風電小發(fā)步驟2:對電網進行 潮流計算、暫態(tài)穩(wěn)定計算，并根據(jù)計算結果采用網架圖論與運行樞紐節(jié)點方法，篩選出參與因子較大、電壓較低的節(jié)點作為電網的電壓薄弱節(jié)點；本步驟的具體解釋如下:網架圖論分析為解釋為:綜合分析實際系統(tǒng)網絡構架，認定單端供電節(jié)點及系統(tǒng)接線小于2的節(jié)點為電網電壓薄弱節(jié)點；運行樞紐節(jié)點解釋為:人為認定實際系統(tǒng)中所有500kV節(jié)點以及電網末端的220kV節(jié)點為運行樞紐節(jié)點，并手動將其判別為電網無功補償候選節(jié)點。步驟3:建立PSASP暫態(tài)穩(wěn)定綜合程序(ST)與用戶接口程序(UP)的接口通道；暫態(tài)穩(wěn)定程序(ST)和用戶接口程序(UP)通道的接口原理為:當未建立暫態(tài)穩(wěn)定程序(ST)和用戶程序(UP)通道時，PSASP暫態(tài)穩(wěn)定計算(ST)的數(shù)序模型可以歸納為以下三個部分。①電網的數(shù)學模型，即網絡方程:X=F (X, Y)(I)其中，F(xiàn)=(f1； f2,..., fm)T(2)X=(x1； x2,..., xn)T為網絡方程求解的變量。②發(fā)電機、負荷等一次設備二次自動裝置的數(shù)學模型，即微分方程:Y=G (X, Y)(3)其中，F(xiàn)=(f1； f2,..., fn)T(4)X=(x1； x2,..., xn)T為網絡方程求解的變量。G=(g1； g2,..., gn)(5)Y= (Y1, y2,..., yn)T為微分方程求解的變量[0052]③擾動方式和穩(wěn)定措施的模擬，如電網的簡單故障或復雜故障及沖擊負荷、快關氣門、切機、切負荷、切線路等。這些因素的作用是改變X、Y。當建立暫態(tài)穩(wěn)定程序(ST)和用戶程序(UP)通道后，上述暫態(tài)穩(wěn)定數(shù)學模型應考慮用戶程序中變量參數(shù)U，則式(I)、式(2)和用戶程序的數(shù)學模型如下:X=F (X, Y, U)(6)Y=G (X, Y, U)(7)U=H (X, Y, U)(8)其中:
權利要求1.考慮負荷特性的電網動態(tài)無功優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于:電網動態(tài)無功優(yōu)化系統(tǒng)的硬件實時控制設備包括:用于采集電網負荷特性數(shù)據(jù)的負荷狀態(tài)采集器；對負荷特性數(shù)據(jù)進行分析并完成負荷準確歸類的負荷動態(tài)無功調節(jié)控制器；根據(jù)負荷調節(jié)控制器輸出的優(yōu)化變量來控制電力系統(tǒng)運行的負荷動態(tài)無功執(zhí)行器；其中，負荷狀態(tài)采集器一端口連接到負荷動態(tài)無功調節(jié)控制器，把采集并處理的電網負荷特性傳輸給負荷動態(tài)無功控制器；負荷動態(tài)無功控制器與負荷動態(tài)無功執(zhí)行器相連，用于根據(jù)動態(tài)無功控制器的優(yōu)化結果來指導電力系統(tǒng)的運行。 ·
專利摘要本實用新型涉及電力系統(tǒng)動態(tài)無功控制領域，特別涉及考慮負荷特性的電網動態(tài)無功優(yōu)化系統(tǒng)。本實用新型是由負荷狀態(tài)采集器一端口連接到負荷動態(tài)無功調節(jié)控制器，把采集并處理的電網負荷特性傳輸給負荷動態(tài)無功控制器；負荷動態(tài)無功控制器與負荷動態(tài)無功執(zhí)行器相連，用于根據(jù)動態(tài)無功控制器的優(yōu)化結果來指導電力系統(tǒng)的運行。本實用新型直接從實際電網中讀取無功優(yōu)化所需要的數(shù)據(jù)，有效地節(jié)省了系統(tǒng)硬件投資；提取了負荷特性及負荷電壓波動等因素的特征變量，更加確切的反映了電網實時變化情況；有效地簡化了計算的復雜度。對未來的動態(tài)無功補償領域提供了強有力的科學理論支撐，以最低無功補償量，實現(xiàn)電網的動態(tài)無功補償，從而產生了巨大的經濟效益。
文檔編號H02J3/18GK203103964SQ201220716238
公開日2013年7月31日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權日2012年12月21日
發(fā)明者張強, 王超, 朱鈺, 劉勁松, 王剛, 張濤, 宋云東, 李家玨 申請人:遼寧省電力有限公司電力科學研究院, 東北電力科學研究院有限公司, 國家電網公司