[发明专利]计及电压暂降经济损失不确定性的补偿设备优化配置方法

权利要求书

1.一种计及电压暂降经济损失不确定性的补偿设备优化配置方法，其特征在于，所述方法包括：

S10、根据电力系统阻抗矩阵建立静止同步补偿器和动态电压恢复器的补偿模型，提出静止同步补偿器和动态电压恢复器在电力系统不同位置接入时的补偿能力计算方法；

S20、结合不同故障类型下的补偿设备模型，建立电力系统内任意位置发生故障时的电压暂降解析式；

S30、根据电压暂降解析式建立关于故障位置的电压暂降幅值分布的概率密度函数，以故障位置在线路上的概率分布反映电压暂降在不同暂降幅值的概率分布，计算不同电压区间的期望暂降频次及经济损失；

S40、以补偿设备的安装和运行成本及电压暂降经济损失最小为目标函数，以补偿设备容量限制为约束，建立优化配置模型，运用人工免疫算法进行优化求解；

S50、生成初始种群，进行种群免疫操作，包括选择、克隆、变异和克隆抑制，刷新种群，直至满足收敛条件，得到优化配置方案；

所述步骤S10包括：

S101、将静止同步补偿器视为电力系统中的一个可控电流源，基于阻抗矩阵的补偿模型可表示为：

式中，N为系统内的节点数，I_sh为STATCOM发出的补偿电流，I_k为故障电流；

(a)三相接地短路故障

根据式(1)，STATCOM并联点设为节点t，故障点设为节点k的暂降电压可表示为：

并假设：

计算矩阵M中各元素，并假设：

可得到STATCOM的补偿电路I_sh的计算式如下：

因此，若V_s≥kU_t^fcosβ，则通过STATCOM进行电压补偿，节点t的电压暂降可补偿至稳态电压水平U_t^pre，其补偿电流可按式(7)计算得到；反之，若V_s＜kU_t^fcosβ，则经补偿后的节点t电压幅值可表示为：

计算中，若补偿电流I_sh达到补偿电流阈值I_rate，则令

I_sh＝I_rate (9)

这种情况下，补偿后节点t的电压暂降幅值式(7)计算得到；

(b)单相接地短路故障

对于不对称短路故障，应用对称分量法进行分析，假设A相为故障相，则有：

式中，和分别为节点t和节点k的零序、正序和负序自阻抗；Z_tk⁰、Z_tk¹、Z_tk²分别为节点t和节点k之间的零序、正序和负序互阻抗，根据单相接地短路故障的边界条件，可以得到故障相补偿电流I_sh^a为：

式中，U_a，U_b和U_c分别为未补偿时的各相故障电压，I_sh^b和I_sh^c分别为非故障相的补偿电流，由于A相为故障相，故BC相补偿电流I_sh^b和I_sh^c均为0，根据式(1)则可得到经STATCOM补偿后的电压暂降幅值；

(c)两相接地短路故障

根据式(1)和该故障类型的边界条件，即可得到故障相的补偿电流；

(d)两相相间短路故障

与接地短路故障不同，相间短路故障时不存在零序故障分量，将式(1)表示为序分量形式，可表示为：

进而根据两相相间短路故障的边界条件，矩阵M变换为：

则故障相的正序补偿电流I_sh¹可表示为：

类似的利用相序变换可得到各相补偿电流与补偿电压；

S102、将动态电压调节器视为电力系统中的一个可控电压源，基于阻抗矩阵的补偿模型可表示为：

式中，U_DVR为DVR设备输出的补偿电压，经DVR参与电压暂降补偿后的节点电压可表示为：

式中，U_t为补偿后的节点电压，α为补偿后的节点电压相角，γ为故障时的故障电压相角，θ为正常运行情况下的节点电压相角，DVR参与补偿电压暂降所需的所提供的无功功率Q_DVR可表示为：

本方法仅考虑DVR运行一般情况，即仅提供无功功率进行补偿，则有：

同样的，若U_t^fU_t^precosθ，则故障后电压可恢复至正常运行状态下的电压水平，此时，则U_t＝U_t^pre，根据式(16)可计算得到DVR输出的补偿电压幅值和相角，若DVR参与电压补偿所提供的无功功率达到其容量上限Q_rate，则经补偿后的节点电压可表示为：

式中，S_t为节点t所接负荷的视在功率。