本發(fā)明屬于電氣自動(dòng)化領(lǐng)域，具體涉及一種特高壓直流弱受端電網(wǎng)的靜止同步補(bǔ)償器的配置方法。
背景技術(shù)：
：遠(yuǎn)距離大容量特高壓直流輸電是目前解決能源分布不均衡矛盾的重要手段。特高壓直流輸電能夠?qū)⒛茉椿氐碾娏χ苯铀椭霖?fù)荷中心，有利于電能的直接消納。大容量的直流電力輸入需要受端電網(wǎng)擁有一定比例的無(wú)功電源作為支撐，但是當(dāng)受端電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)較弱及負(fù)荷水平不高時(shí)，嚴(yán)重的交流系統(tǒng)故障容易引起直流換向失敗，功率缺失使得交流系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生很大變化，導(dǎo)致交流系統(tǒng)電壓失穩(wěn)。傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備如發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)具有很好的動(dòng)態(tài)無(wú)功調(diào)節(jié)性能，但是設(shè)備占地面積大，造價(jià)高，損耗較大，運(yùn)行起來(lái)經(jīng)濟(jì)代價(jià)較大。近年來(lái)，以靜止同步補(bǔ)償器(staticsynchronouscompensator)為代表的電力電子動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置在系統(tǒng)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，靜止同步補(bǔ)償器具有快速響應(yīng)、靈活可控的特性，補(bǔ)償?shù)娜萘磕軌蚋鶕?jù)系統(tǒng)電壓的變化速度連續(xù)可調(diào)，且在交流系統(tǒng)故障后短時(shí)間之內(nèi)穩(wěn)定地提供無(wú)功功率，支撐負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓，有利于提高電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定水平，減少因暫態(tài)電壓崩潰而引起的大面積停電事故發(fā)生。在特高壓直流饋入的弱受端電網(wǎng)裝設(shè)靜止同步補(bǔ)償器能改善受端電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定水平，從而提升電網(wǎng)的受電能力。對(duì)于一定數(shù)量的靜止同步補(bǔ)償器，其安裝的容量不同、安裝的位置不同，電壓支撐效果也存在明顯差異。目前，靜止同步補(bǔ)償器的配置方法還處于人工模擬計(jì)算階段，現(xiàn)有的靜止同步補(bǔ)償器配置方法均針對(duì)的是普通電網(wǎng)的通用配置方法。而特高壓直流弱受端電網(wǎng)，由于其電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、特性與普通電網(wǎng)存在差異，因此現(xiàn)有的靜止同步補(bǔ)償器的配置方法不完全適用于特高壓直流弱受端電網(wǎng)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種針對(duì)特高壓直流弱受端電網(wǎng)的，能夠提升特高壓直流弱受端電網(wǎng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定水平的靜止同步補(bǔ)償器的配置方法。本發(fā)明提供的這種特高壓直流弱受端電網(wǎng)的靜止同步補(bǔ)償器的配置方法，包括如下步驟：S1.對(duì)待分析的特高壓直流弱受端電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行交直流混合仿真計(jì)算，得到電網(wǎng)系統(tǒng)潮流初始狀態(tài)量；S2.根據(jù)步驟S1得到的初始狀態(tài)，對(duì)全網(wǎng)交流線路首末端進(jìn)行三相短路故障暫態(tài)穩(wěn)定掃描，得到故障集，并通過(guò)仿真計(jì)算求出第k個(gè)失穩(wěn)故障的極限切除時(shí)間，k為正整數(shù)；S3.根據(jù)步驟S2得到的故障集，采用如下規(guī)則進(jìn)行判斷：若步驟S2得到的故障集為空集，則表明該待分析的特高壓直流弱受端電網(wǎng)系統(tǒng)在該運(yùn)行方式下不需要加裝靜止同步補(bǔ)償器，則靜止同步補(bǔ)償器的配置已完成；若步驟S2得到的故障集為非空集合，則表明該待分析的特高壓直流弱受端電網(wǎng)系統(tǒng)在該運(yùn)行方式下需要加裝靜止同步補(bǔ)償器；S4.對(duì)需要加裝靜止同步補(bǔ)償器的情況，對(duì)靜止同步補(bǔ)償器在待分析的特高壓直流弱受端電網(wǎng)中的安裝位置和安裝容量進(jìn)行編碼；S5.利用粒子群游算法對(duì)步驟S4所編碼的安裝位置和安裝容量進(jìn)行求解，完成對(duì)待分析的特高壓直流弱受端電網(wǎng)系統(tǒng)的靜止同步補(bǔ)償器的配置。步驟S4所述的安裝位置為變壓器的低壓側(cè)母線。步驟S5所述的利用粒子群游算法對(duì)安裝位置和安裝容量進(jìn)行求解，具體為采用如下步驟對(duì)安裝位置和安裝容量進(jìn)行求解：A.定義粒子群游目標(biāo)函數(shù)為：F(x)=minΣj=1k(tlim)k]]>式中k為故障集中的故障數(shù)目，(tlim)k為第k個(gè)失穩(wěn)故障的極限切除時(shí)間；B.根據(jù)靜止同步補(bǔ)償器的安裝數(shù)量N，確定安裝位置的粒子代碼和迭代次數(shù)，生成對(duì)應(yīng)的安裝位置序列；C.通過(guò)安裝位置選擇部分，更新安裝位置；D.將靜止同步補(bǔ)償器的安裝容量c轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)編碼，對(duì)應(yīng)2a-1級(jí)容量，則安裝容量選擇部分的粒子為N*a維向量；E.初始化安裝容量選擇粒子，隨機(jī)產(chǎn)生N個(gè)粒子X(jué)1,X2,X3…XN，計(jì)算Xi的目標(biāo)函數(shù)值，i≤N，將Xi的目標(biāo)函數(shù)值作為初始的個(gè)體最優(yōu)值Si，將Xi保存為個(gè)體的局部最優(yōu)向量Pbestk，同時(shí)將Si中的最小值的值賦給全局極小值T，保存對(duì)應(yīng)的全局最優(yōu)向量Gbestk；F.按下式更新第k次迭代過(guò)程中安裝容量選擇粒子的速度vk+1和位置xk+1，并重新計(jì)算更新后粒子的目標(biāo)函數(shù)值：vk+1=ω*vk+m1*rand()(Pbestk-xk)+m2*rand()(Gbestk-xk)xk+1=xk+vk+1]]>S(vk+1)＝1/(1+exp(-vk+1))其中，rand()是[0,1]區(qū)間內(nèi)的隨機(jī)數(shù)，S(vk+1)是位置判斷函數(shù)，ω、m1、m2是群體認(rèn)知系數(shù)；G.若第i個(gè)粒子的第k+1步迭代過(guò)程中目標(biāo)函數(shù)值(Si)k+1小于此前的個(gè)體值(Si)k，則將其設(shè)為(Si)k+1，對(duì)應(yīng)的個(gè)體局部最優(yōu)向量為Pbestk+1；若(Si)k+1的值小于此前的全局極小值T，則將其設(shè)為全局極小值T，并且保存對(duì)應(yīng)的全局最優(yōu)向量Gbestk；H.重復(fù)步驟E～步驟G，直至迭代次數(shù)達(dá)到安裝容量設(shè)定的最大迭代次數(shù)；I.確定當(dāng)前步驟目標(biāo)函數(shù)的值T及對(duì)應(yīng)的全局最優(yōu)向量Gbestk：若當(dāng)前步驟的目標(biāo)函數(shù)值T小于此前的值，將其設(shè)為W，并保存該步驟的安裝位置和安裝容量；J.重復(fù)步驟C～步驟I直至迭代次數(shù)達(dá)到安裝位置選擇部分的最大迭代次數(shù)；K.步驟J的計(jì)算結(jié)果即為最優(yōu)的靜止同步補(bǔ)償器的安裝位置和最優(yōu)的安裝容量，并依據(jù)步驟J的計(jì)算結(jié)果完成靜止同步補(bǔ)償器的配置。本發(fā)明提供的這種特高壓直流弱受端電網(wǎng)的靜止同步補(bǔ)償器的配置方法，針對(duì)特高壓直流弱受端電網(wǎng)為分析目標(biāo)，以各故障的極限切除時(shí)間之和為目標(biāo)函數(shù)，通過(guò)粒子群游優(yōu)化算法對(duì)靜止同步補(bǔ)償器的安裝位置和安裝容量?jī)蓚€(gè)指標(biāo)進(jìn)行全局尋優(yōu)，因此本發(fā)明方法能夠較為準(zhǔn)確地反映特高壓直流弱受端電網(wǎng)在加裝靜止同步補(bǔ)償器后電壓支撐水平的提升情況，能夠合理的分析系統(tǒng)所需的動(dòng)態(tài)無(wú)功分布情況，提升系統(tǒng)抵御交流故障的能力，從而保證了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行以及最優(yōu)成本運(yùn)行，而且本發(fā)明方法簡(jiǎn)單可靠，計(jì)算簡(jiǎn)便，易于推廣。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明方法的流程圖。具體實(shí)施方式如圖1所示為本發(fā)明方法的流程圖：本發(fā)明提供的這種特高壓直流弱受端電網(wǎng)的靜止同步補(bǔ)償器的配置方法，包括如下步驟：S1.對(duì)待分析的特高壓直流弱受端電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行交直流混合仿真計(jì)算，得到電網(wǎng)系統(tǒng)潮流初始狀態(tài)量；S2.根據(jù)步驟S1得到的初始狀態(tài)，對(duì)全網(wǎng)交流線路首末端進(jìn)行三相短路故障暫態(tài)穩(wěn)定掃描，得到故障集，并通過(guò)仿真計(jì)算求出第k個(gè)失穩(wěn)故障的極限切除時(shí)間，k為正整數(shù)；S3.根據(jù)步驟S2得到的故障集，采用如下規(guī)則進(jìn)行判斷：若步驟S2得到的故障集為空集，則表明該待分析的特高壓直流弱受端電網(wǎng)系統(tǒng)在該運(yùn)行方式下不需要加裝靜止同步補(bǔ)償器，則靜止同步補(bǔ)償器的配置已完成；若步驟S2得到的故障集為非空集合，則表明該待分析的特高壓直流弱受端電網(wǎng)系統(tǒng)在該運(yùn)行方式下需要加裝靜止同步補(bǔ)償器；S4.對(duì)需要加裝靜止同步補(bǔ)償器的情況，對(duì)靜止同步補(bǔ)償器在待分析的特高壓直流弱受端電網(wǎng)中的安裝位置和安裝容量進(jìn)行編碼，所述的安裝位置為變壓器的低壓側(cè)母線；S5.利用粒子群游算法對(duì)步驟S4所編碼的安裝位置和安裝容量進(jìn)行求解，完成對(duì)待分析的特高壓直流弱受端電網(wǎng)系統(tǒng)的靜止同步補(bǔ)償器的配置；具體則采用如下步驟對(duì)安裝位置和安裝容量進(jìn)行求解：A.定義粒子群游目標(biāo)函數(shù)為：F(x)=minΣj=1k(tlim)k]]>式中k為故障集中的故障數(shù)目，(tlim)k為第k個(gè)失穩(wěn)故障的極限切除時(shí)間；B.根據(jù)靜止同步補(bǔ)償器的安裝數(shù)量N，確定安裝位置的粒子代碼和迭代次數(shù)，生成對(duì)應(yīng)的安裝位置序列；C.通過(guò)安裝位置選擇部分，更新安裝位置；D.將靜止同步補(bǔ)償器的安裝容量c轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)編碼，對(duì)應(yīng)2a-1級(jí)容量，則安裝容量選擇部分的粒子為N*a維向量；E.初始化安裝容量選擇粒子，隨機(jī)產(chǎn)生N個(gè)粒子X(jué)1,X2,X3…XN，計(jì)算Xi的目標(biāo)函數(shù)值，i≤N，將Xi的目標(biāo)函數(shù)值作為初始的個(gè)體最優(yōu)值Si，將Xi保存為個(gè)體的局部最優(yōu)向量Pbestk，同時(shí)將Si中的最小值的值賦給全局極小值T，保存對(duì)應(yīng)的全局最優(yōu)向量Gbestk；F.按下式更新第k次迭代過(guò)程中安裝容量選擇粒子的速度vk+1和位置xk+1，并重新計(jì)算更新后粒子的目標(biāo)函數(shù)值：vk+1=ω*vk+m1*rand()(Pbestk-xk)+m2*rand()(Gbestk-xk)xk+1=xk+vk+1]]>S(vk+1)＝1/(1+exp(-vk+1))其中，rand()是[0,1]區(qū)間內(nèi)的隨機(jī)數(shù)，S(vk+1)是位置判斷函數(shù)，ω、m1、m2是群體認(rèn)知系數(shù)；G.若第i個(gè)粒子的第k+1步迭代過(guò)程中目標(biāo)函數(shù)值(Si)k+1小于此前的個(gè)體值(Si)k，則將其設(shè)為(Si)k+1，對(duì)應(yīng)的個(gè)體局部最優(yōu)向量為Pbestk+1；若(Si)k+1的值小于此前的全局極小值T，則將其設(shè)為全局極小值T，并且保存對(duì)應(yīng)的全局最優(yōu)向量Gbestk；H.重復(fù)步驟E～步驟G，直至迭代次數(shù)達(dá)到安裝容量設(shè)定的最大迭代次數(shù)；I.確定當(dāng)前步驟目標(biāo)函數(shù)的值T及對(duì)應(yīng)的全局最優(yōu)向量Gbestk：若當(dāng)前步驟的目標(biāo)函數(shù)值T小于此前的值，將其設(shè)為W，并保存該步驟的安裝位置和安裝容量；J.重復(fù)步驟C～步驟I直至迭代次數(shù)達(dá)到安裝位置選擇部分的最大迭代次數(shù)；K.步驟J的計(jì)算結(jié)果即為最優(yōu)的靜止同步補(bǔ)償器的安裝位置和最優(yōu)的安裝容量，并依據(jù)步驟J的計(jì)算結(jié)果完成靜止同步補(bǔ)償器的配置。以下結(jié)合一個(gè)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明方法進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明：選取湖南電網(wǎng)2018年規(guī)劃的交直流網(wǎng)架某運(yùn)行方式作為計(jì)算網(wǎng)絡(luò)。A：利用電磁暫態(tài)仿真軟件對(duì)該運(yùn)行方式進(jìn)行暫態(tài)穩(wěn)定故障掃描，按步驟2得到故障集:鶴嶺～湘潭換，鶴嶺～艾家沖，鶴嶺～云田線路首端故障，通過(guò)仿真計(jì)算得到三個(gè)故障的極限切除時(shí)間分別為0.167s，0.175s，0.188s；B：確定靜止同步補(bǔ)償器的安裝位置和安裝容量，按照步驟3，湖南電網(wǎng)候選的安裝站點(diǎn)500千伏變壓器低壓側(cè)母線條數(shù)l＝36，由于湖南電網(wǎng)500千伏低壓側(cè)繞組容量的限制，靜止同步補(bǔ)償器的安裝容量c不超過(guò)32萬(wàn)千乏；C：確定安裝位置粒子的維數(shù)，按照步驟5.2，本次需要安裝的靜止同步補(bǔ)償器臺(tái)數(shù)N＝2，由于候選位置有36個(gè)，故安裝位置選擇部分粒子個(gè)數(shù)為個(gè)，故迭代次數(shù)為36×35次；D：確定安裝容量的維數(shù)，按照步驟5.3，每個(gè)安裝位置對(duì)應(yīng)有2a-1種阻抗，取a＝5，即安裝容量為1～31萬(wàn)千乏，共有31級(jí)，故粒子群游安裝容量部分的粒子維數(shù)為2*5，設(shè)置安裝容量部分的粒子數(shù)為2*36個(gè)，迭代次數(shù)為2*72次；E：確定粒子的速度vk+1和位置xk+1的參數(shù)值：根據(jù)步驟5.6，取群體認(rèn)知系數(shù)ω＝0.9、m1＝m2＝2，程序開始時(shí)，初始位置隨機(jī)選擇；F：按照步驟5.5～5.11進(jìn)行尋優(yōu)計(jì)算，最終得到目標(biāo)函數(shù)的全局極小值W＝0.498s，對(duì)應(yīng)的位置粒子為18,21號(hào)母線，即紫霞500千伏變1號(hào)主變低壓母線和蘇耽2號(hào)主變低壓母線，安裝的容量分別為31萬(wàn)千乏、31萬(wàn)千乏。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3