[发明专利]一种考虑混合无功响应的双层无功电压协调控制方法

说明书

本发明为一种考虑混合无功响应的双层无功电压协调控制方法，将SVC与慢速无功调节设备一起纳入协调控制，所述慢速无功调节设备包括慢速连续设备和离散设备，当系统出现扰动后，充分利用系统内不同调节特性的各类连续和离散无功设备，实现对系统电压的快速动态支撑；在彼此之间不产生冲突的情况下对系统电压和动态无功储备按照控制目标优先级和控制时序进行优化控制；在动态无功储备优化过程中，优先考虑快慢连续无功设备之间的无功交换，实现无功精细分配，当某台发电机的无功超过容量限制时，按照无功缺额进行并联电容器组的投切，实现SVC和离散设备之间的无功交换。该方法实现了扰动后的电压快速平滑调控和稳态下的动态无功储备优化控制。

技术领域

本发明涉及到的是一种考虑受端电网中不同响应速度无功调节设备之间的协调控制方法，属于电力系统自动电压控制领域。

背景技术

由于我国能源和负荷分布的极度不平衡，逐步形成了“西电东送，南北互供，全国联网”的电网互联格局，超高压、大容量、远距离输电已经成为一种常态，在负荷中心附近容易形成许多大型受端电网。受端电网中快速变化的感应电动机负荷和空调负荷占比越来越高，使得电压稳定问题日益突出；同时随着风电、光伏等可再生能源并网容量的不断增加，其出力的随机性和不确定性会导致并网点电压的频繁波动和闪变，严重影响受端电网的电压质量。对于上述大型受端电网，一旦出现大的扰动或故障，如果动态无功支撑能力不足，将会导致电压跌落，进一步可能恶化为局部甚至全局性的电压崩溃。如何快速有效地进行无功电压调控，提高受端电网的电压稳定水平以及系统的动态无功储备已经成为电网安全稳定运行面临的严峻考验之一。

相对于传统自动电压控制(Automatic Voltage Control，AVC)采用的无功调节装置，比如发电机、并联电容器、有载调压变压器(On-load Tap Changer，OLTC)，基于电力电子技术的静止无功补偿器(Static Var Compensator，SVC)、静止同步补偿器(StaticSynchronous Compensator，STATCOM)等柔性交流输电装置(Flexible AC TransmissionSystems，FACTS)具有ms级的动态响应速度以及更为优良的连续调节精度，在面对电压频繁波动的情形时更能凸显优势，因此在受端电网中得到了广泛的应用。而目前大多数SVC/STATCOM都处于本地独立控制的模式，在AVC对传统无功设备进行调节时可能会引起无功反调现象，造成宝贵的动态无功资源浪费；而将其纳入AVC调控之后，一旦协调不当，SVC/STATCOM在稳态下的无功出力可能已经到达极限，导致扰动发生时无法发挥动态无功支撑作用。因此有必要将SVC/STATCOM纳入AVC控制体系，并同时考虑不同时域响应特性无功设备之间的协调控制问题。

目前针对SVC/STATCOM与传统无功调节设备的协调控制，文献[段文丽，白延丽，蔚飞.有载调压变压器、电容器组和STATCOM的协调控制研究.电网与清洁能源，2012，28(1)：54-59]针对变电站内部OLTC、并联电容器组和STATCOM提出了先调离散设备，连续设备再细调的协调控制策略；文献[黄小耘.STATCOM与地区电压无功控制系统的协调控制.电力系统及其自动化学报，2015，27(9)：64-68]将STATCOM的无功出力作为AVC新的控制变量，当STATCOM的无功补偿超限时，投入电容器组来弥补无功缺额同时将STATCOM的无功输出置零来保留动态无功。上述技术仅将STATCOM当成可变电容来处理，并未考虑其动态调节特性，使得电容器组动作频繁。文献[王旭冉，郭庆来，孙宏斌等.考虑快速动态无功补偿的二级电压控制.电力系统自动化，2015，39(2)：53-60]提出了一种考虑快速动态无功补偿的二级电压控制体系，但其中只涉及到了连续设备，没有考虑与离散设备的协调控制。此外，传统AVC在处理含多个优化目标的问题时通常是采取加权求和的方式将多目标转化为单目标问题通过二次规划法来求解，这样往往会导致数量级较低的目标函数取值被湮没，同时权重系数的选取带有一定的主观意向，优化结果受权重系数的影响较大；当优化问题中包含离散变量时，传统求解只含连续变量的二次规划方法将不再适用。

发明内容