基于能量裕度约束的电压在线协调控制方法

摘要

本发明涉及电力系统暂态稳定分析技术领域。本发明公开了一种基于能量裕度约束的电压在线协调控制方法，包括以下步骤：a、建立系统势能函数模型E_p，基于李导数计算能量裕度E_m；b、以能量裕度E_m作为目标函数，无功裕度和电压允许变化范围作为约束条件，形成近似线性规划问题；c、获得协调控制策略，完成多种电压控制方式的协调。本发明将多种电压控制方式纳入统一的能量函数框架下，引入李导数法来计算能量裕度变化，以能量裕度不小于零作为目标函数，以无功充裕度和电压变化范围作为约束来形成近似线性规划问题，其解即为协调控制策略。本发明可以提高计算速度，有助于多种电压控制方式的在线协调控制策略的生成，提高电网的安全运行水平。

主权项

1.基于能量裕度约束的电压在线协调控制方法，包括以下步骤：a、建立系统势能函数模型E_p，基于李导数计算能量裕度E_m；所述能量函数模型E_p为：$\begin{array}{c}{E}_p=\underset{i=1}{\overset{n-1}{\Sigma }}\underset{j=i+1}{\overset{n}{\Sigma }}-[\frac{1}{D_{\mathrm{Li}}}(P_{\mathrm{Lj}0}{\left(\frac{U_j}{U_{j0}}\right)}^{\alpha }-k^2{U}_j^2{G}_{\mathrm{ij}}+{\mathrm{kU}}_j^2(G_{\mathrm{ij}}\cos {\delta }_{\mathrm{ij}}-B_{\mathrm{ij}}\sin {\delta }_{\mathrm{ij}})]·({\omega }_i-{\omega }_{i0})\\ -\underset{i=1}{\overset{n-1}{\Sigma }}\underset{j=i+1}{\overset{n}{\Sigma }}[\frac{1}{M_i}(P_{\mathrm{mi}}-k^2{U}_j^2{G}_{\mathrm{ij}})({\delta }_{\mathrm{ij}}-{\delta }_{\mathrm{ij}0})+{\mathrm{kU}}_j^{2}G(\sin {\delta }_{\mathrm{ij}}-\sin {\delta }_{\mathrm{ij}0})\\ -\underset{i=1}{\overset{n-1}{\Sigma }}\underset{j=i+1}{\overset{n}{\Sigma }}[{\mathrm{kU}}_j^2{B}_{\mathrm{ij}}(\cos {\delta }_{\mathrm{ij}}-\cos {\delta }_{\mathrm{ij}0})-\frac{1}{T_j}(Q_{\mathrm{Lj}0}{\left(\frac{U_j}{U_{j0}}\right)}^{\beta }-Q_{\mathrm{ei}})\ln U_j{|}_{U_{j0}}^{U_j}]\\ -\underset{i=1}{\overset{n-1}{\Sigma }}\underset{j=i+1}{\overset{n}{\Sigma }}\frac{B_{\mathrm{cj}}}{2}[{\left(U_j\right)}^2-{\left(U_{j0}\right)}^2]\end{array}$其中：D_Li是节点i的阻尼系数；U_i、U_j是节点i、j的电压；U_i0、U_j0是节点i、j的初始电压；α、β分别是有功和无功的电压比例系数；k是有载调压分接头的调节率；Gi_j、Bi_j是节点i、j之间的电导和电纳；ω_i是发电机i的角速度；ω_i0是发电机的初始角速度；M_i是发电机i的惯性常数；T_j是负荷节点j的负荷恢复系数；Bc_j是节点j并联电容器组的补偿电纳；P_mi是节点i的机械功率；P_Lj、Q_Lj是节点j的有功和无功负荷；Q_ei是发电机节点i的无功注入；δ_ij0为节点i、j之间的初始相位差；δ_ij为节点i、j之间的相位差；所述能量裕度E_m为：$E_m=E_{p({\delta }_{s2},U_{s2})}^{({\delta }_{u2},U_{u2})}-E_{p({\delta }_{s1},U_{s1})}^{(\delta \left(t\right),U\left(t\right))}=E_{p\left(x_{02}\right)}^{\left(x_u\right)}-E_{p\left(x_{01}\right)}^{\left(x\right)}$其中，x₀₂:(δ_s2,U_s2)和x_u:(δ_u2,U_u2)是故障后的稳定平衡点和不稳定平衡点；x₀₁:(δ_s1,U_s1)是故障前的稳定平衡点；x:(δ(t),U(t))是在时间t时刻的当前运行点；是故障后的能量裕度；是在时间t的当前势能值；b、以能量裕度E_m作为目标函数，无功裕度和电压允许变化范围作为约束条件，形成近似线性规划问题；c、获得协调控制策略，完成多种电压控制方式的协调。