[发明专利]一种考虑网络结构优化的输电网电压协调优化控制方法

说明书

本发明提出一种考虑网络结构优化的输电网电压协调优化控制方法，属于电力系统安全稳定运行技术领域。该方法首先对电力系统建立优化模型，然后将优化模型分解为主问题模型和子问题模型；对主问题模型求解，确定线路开断，并联电容器、电抗器的投切和电压幅值，发电机无功功率的决策变量；根据主问题模型的求解结果，进行线路开断，并判断系统是否产生孤岛；若未形成孤岛，则将主问题模型的求解结果代入子问题模型求解，使得求解结果符合交流潮流可行性要求。本发明引入网络结构优化参与电压控制，增强了输电网的电压控制手段，有效地解决了输电网的电压偏高时各控制变量的协调优化控制问题，更好地保障了电力系统的安全稳定运行。

技术领域

本发明涉及电力系统安全稳定运行的技术领域，具体地说是一种考虑网络结构优化的输电网电压协调控制优化方法。

背景技术

随着城市电网内部结构变化，负荷特性不断改变，这些因素对电网的无功电压特性产生巨大影响。而城市电网具有高受电比例，弱电源支撑的特点，在特殊的运行状态或故障状态下，城市电网的电压安全稳定受到严重的威胁。

城市电网的在负荷低谷期间电压偏高越限的问题是目前出现的一个比较突出的问题，造成这一问题的原因包括：(1)大电网的峰谷负荷差距过大；(2)直流低功率运行；(3)电缆较多导致无功过剩；(4)动态无功储备不足、无功电源支撑缺乏等。

同步发电机是电力系统中最重要的动态无功源，目前电力系统中主要是通过调节同步发电机的无功输出和吸收来控制系统中的节点电压。然而根据华东地区部分城市电网低负荷期间同步发电机无功功率的运行统计数据，尽管机组已达到吸收无功功率能力的上限，电网中节点电压偏高的问题依然存在。可以说，传统的无功优化方法和电压控制技术已经不能满足要求。

中国发明专利(申请号201510530930.2)一种时序递进的无功电压优化调度控制方法，从日前优化、到日内修正、再到实时控制的时序递进；优化过程中考虑系统的动态特性，负荷按变化趋势即单调性分段，不同分段优化目标函数不同，兼顾了系统的经济性和安全性。同时采用基于非线性互补的原对偶内点法进行多时段藕合的求解。该方法使用原对偶内点法，无法保证控制结果的全局最优性，并且没有借助网络结构优化的手段，仍然无法解决输电网低负荷期间电压偏高的问题。

中国发明专利(申请号201510532996.5)一种无功电压分布式优化控制系统及方法，通过调配中心的主站和个变电站的子站之间的协调，能够实现主、配电网无功电压分层分布式控制，可以确保所有配电变压器的低压侧电压合格率，实现无功的就地平衡和分层平衡。该方法分布式地解决了无功电压控制的问题，没有从全局出发进行系统电压的协调优化控制。

工业实践和理论分析表明，通过在低负荷期间开断线路改变电网拓扑的方式解决电压过高的问题，是一种实际且有效的电压控制策略。目前，部分电力公司会尝试在低负荷期间，电压过高问题突出的情况下来通过开断线路降低系统电压水平，然而这一操作目前仅是依靠电力公司的经验来进行，没有明确的方法指导，无法获得一个更为合理优化的结果，可能会出现开断过多线路仍尚未达到电压控制的目标，反而危害了系统的可靠性。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种考虑网络结构优化的输电网电压协调优化控制方法。本发明引入网络结构优化参与电压控制，增强了输电网的电压控制手段，有效地解决了输电网的电压偏高时各控制变量的协调优化控制问题，更好地保障了电力系统的安全稳定运行。

本发明提出的一种考虑网络结构优化的输电网电压协调优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对需要进行电压协调优化控制的电力系统建立优化模型；具体步骤如下：

1-1)确定优化模型的目标函数，表达式如式(1)所示：