[发明专利]一种风电接入下的大电网分级电压控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风电接入下的大电网分级电压控制方法。

背景技术

主导节点选择是大电网三级电压控制实施过程中的重要一环，作为二级电压控制环节的控制目标，其选择对全网优化的控制效果十分重要。

传统的主导节点选择方法十分成熟，主要包括直接以电气距离中心或区域电压无功灵敏度最大的节点作为主导节点，基于灵敏度以负荷节点电压偏差最小为目标通过遗传算法等智能算法进行主导节点寻优，在分区基础上考虑节点可控性因素基于节点电压无功耦合度选择主导节点。以上方法曾在电力系统实际应用中取得良好效果，然而风电光伏等可再生能源大规模接入，系统潮流开始呈现较强的随机走向，其波动也更为剧烈和频繁，导致主导节点将随潮流变化而动态迁移，给传统选择方法的应用带来挑战。

为此，现有文献提出了多种方法，来寻优选择主导节点，但是现有的方法均为风电大规模接入后，系统运行状态随机波动情况下的主导节点选择问题提供了很好的解决思路，但由于受到算法运算量的限制，目前研究基本上都停留在以离线寻优方法来获取统计意义上最优选择的层面上，这样势必牺牲部分概率相对较小的运行状态控制效果。

若要进一步改善主导节点选择，较好的解决方法是能够根据系统运行状态，在线及时调整主导节点选择，确保每种运行状态下的最优控制效果。另一种解决方法是适应我国电网运行工况变化的“软分区”思路，将分区、主导节点选择和控制机组选择都在调度中心由软件实现，相对以往硬件固定分区划分与控制模式，使得大电网分级电压控制较好的适应了我国电网运行工况变化较快的工程实际情况。随着通讯、广域量测技术的发展，全系统的运行与控制信息交换技术上已无障碍，因此动态调整主导节点主要涉及的控制措施以及控制策略的实时匹配只需在调度中心的软件设计上进行改进，从工程应用角度上是可行的，并不存在实施技术环节的瓶颈，关键在于在线选择主导节点的理论方法。

但如果仍沿用以往的组合优化思路在大规模组合空间内穷举寻优，其计算量是实时计算选择的主要瓶颈。为了能够在线选择主导节点跟踪系统状态变化，从根本上解决新形势下的波动性问题，必须另辟蹊径，采用新思路降低最优选择的计算量，为工程应用奠定理论基础。

聚类可以将具有相近特征量的节点化为一个类，所得聚类中心作为该类节点的中心可以代表该类整体特征量水平，这与主导节点代表区域电压水平的特性具有一致性。基于此，考虑从聚类角度出发寻找获取在线主导节点选择的新方法。传统的聚类方法如K-means、凝聚聚类等在寻找聚类中心过程中也采用了迭代搜索，不适合在线计算。

而且，现有的大电网三级电压控制一般并不计及风电接入的条件，主导节点的选择在风电大规模接入下的大电网分级电压控制中无法具有适应性。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种风电接入下的大电网分级电压控制方法，本方法当风电接入条件下实施分级电压控制时，可在三级电压控制周期起始时，先根据当前状态进行在线的主导节点选择，然后确定控制机组，调整二级电压控制策略和约束条件，再进行全网优化下发目标值给二级电压控制器，完成一次完整的分级电压控制。当下一周期开启则重复上述过程完成调控，确保控制目标能实时跟踪风电波动引起的运行状态变化。同时引入无需迭代过程的快速聚类算法-基于快速搜索与发现密度峰值聚类(Clustering by fast search and find of density peaks)，通过选择适当的聚类特征向量对待调控的PQ节点进行聚类，使得聚类中心即为主导节点。以聚类中心为控制目标进行电压控制消除其波动后，可使得该类所有节点电压波动最小。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种风电接入下的大电网分级电压控制方法，包括以下步骤：

(1)实时测量系统输入当前时刻的潮流计算数据；

(2)基于快速搜索与密度峰值聚类算法，对数据主导节点在线选择；

(3)根据当前状态进行三级电压控制优化计算，根据优化结果和选择的主导节点，确定主导节点电压调节目标值；

(4)下发主导节点目标值到二级电压控制系统，实施二级电压控制，保证主导节点电压在目标值水平上，维持系统整体电压水平；

(5)判断系统是否运行至下一个三级电压控制周期对应的时刻，如果是则返回步骤(1)，否则返回步骤(4)。

所述步骤(2)中，基于快速搜索与密度峰值聚类的主导节点选择，具体包括以下步骤：