[发明专利]一种基于电网未来潮流状态的无功电压自动控制方法

权利要求书

1.一种基于电网未来潮流状态的无功电压自动控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)设定自动电压控制周期为T_c；

(2)从电压自动控制的历史断面中，读取T_r时刻的电网模型M和基态电网潮流断面F_r，将电网在未来时刻T_f时的电网潮流断面记为未来电网潮流状态F_f；

(3)在每个自动电压控制周期T_c到来时，从自动电压控制系统中读取未来电网潮流状态F_f的有功功率变化率S_pf和总无功功率变化率S_qf；

(4)在当前自动电压控制时刻t₀，计算电网模型M中可调节负荷LD在未来潮流状态F_f中的有功功率值和无功功率值，设可调节负荷LD的序号为l，l＝1……L，L表示电网模型M中可调节负荷LD的总数量,计算方法如下：

(4-1)初始化时，设电网模型M中可调节负荷LD的总有功变化量ΔP_sum＝0；

(4-2)从步骤(1)的基态潮流断面F_r中读取第l个可调节负荷LD的有功功率值P_r,l，根据步骤(3)有功功率变化率S_pf，计算第l个可调节负荷LD的有功功率变化量ΔP_l：

ΔP_l＝P_r,l*S_pf

(4-3)根据(4-2)的有功功率变化量ΔP_l，计算第l个可调节负荷LD在未来潮流状态F_f中的有功功率值P_f,l：

P_f,l＝P_r,l+ΔP_l

将计算得到的P_f,l的记入一个数组L'_P中：

L'_P＝[l,l＝1,..L][P_f,l]

(4-4)根据步骤(4-2)的有功功率变化量ΔP_l，利用下式计算得到电网模型M中可调节负荷LD总有功变化量ΔP_sum，ΔP_sum＝ΔP_sum+ΔP_l；

(4-5)从步骤(1)基态潮流断面F_r读取第l个可调节负荷LD的无功功率值Q_r,l，根据步骤(3)有功功率变化率参数S_qf，计算得出第l个可调节负荷LD在未来潮流状态F_f中的无功功率值Q_f,l：

Q_f,l＝Q_r,l*(1+S_qf)

将无功功率值Q_f,l记入数组L'_q中：

L'_q＝[l,l＝1,..L][Q_f,l]

(4-6)使得l＝l+1，遍历电网模型M中的所有L个可调节负荷LD，重复步骤(4-2)-步骤(4-5)，分别得到可调节负荷LD的有功功率值数组L'_P、无功功率值数组L'_q和有功功率总变化量ΔP_sum；

(5)在当前自动电压控制时刻t₀，计算电网模型M中无功可调节发电机GEN在未来潮流状态F_f中的无功功率值，设发电机GEN序号为g，g＝1……G，G表示电网模型M中无功可调节发电机GEN的总数量,计算方法如下：

(5-1)从步骤(1)基态潮流断面F_r中读取第g个无功可调节发电机GEN的无功功率值Q_r,g，根据步骤(3)有功功率变化率参数S_qf，计算得到第g个无功功率可调节发电机GEN在未来潮流状态F_f中无功功率值Q_f,g：

Q_f,g＝Q_r,g*(1+S_qf)

将计算得到的无功功率值Q_f,g记入数组G'_q中：

G'_q＝[g,g＝1,..G][Q_f,g]

(5-2)遍历并计算电网模型M中所有G个无功功率可调节发电机GEN，重复步骤(5-1)，计算得到遍历并计算电网模型M中所有G个无功功率可调节发电机GEN的无功功率值数组G'_q，进入步骤(6)；

(6)在当前自动电压控制时刻t₀，根据步骤(4)得到的电网模型M中所有可调节负荷LD在未来潮流状态F_f中有功功率总变化量ΔP_sum，利用小步长多轮次的原则，从有功功率可调节发电机UN中选择实际有功可调节能力较强的W个机组参与未来潮流状态F_f的有功功率调节，参与调节的机组编号为C_i，i表示能力较强机组的序号,W表示能力较强机组的总数量，i＝1……W，初始化时，设i＝1，包括以下步骤：

(6-1)计算电网模型M有功功率可调节发电机UN的实际有功功率可调节能力，设有功可调节发电机UN序号为u，u＝1……U，U表示电网模型M有功功率可调节发电机UN的总数量,计算方法如下：

(6-1-1)从步骤(1)基态潮流断面F_r分别读取第u个有功功率可调节发电机UN的有功功率值P_r,u、有功功率上限值P_max,u、有功功率下限值P_min,u、实际有功功率值P_ral,u和电厂自用电有功功率P_use.u；

(6-1-2)计算第u个有功功率可调节发电机UN的实际可增有功功率值P_max,up,u和实际可减少有功功率值P_max,dw,u：

将第u个有功功率可调节发电机UN实际可增有功功率值P_max,up,u记录到数组U_max,up中，将第u个有功可调节发电机UN实际可减有功功率值P_max,dw,u记入数组U_max,dw中，

U_max,up＝[u,u＝1,2....U][P_max,up,u]

U_max,dw＝[u,u＝1,2....U][P_max,dw,u]

(6-1-3)遍历电网模型M中所有U个有功功率可调节发电机UN，重复步骤(6-1-2)，得到有功功率可调节发电机UN的实际有功功率调节能力；

(6-2)根据步骤(6-1)的电网模型M中所有有功可调节发电机UN实际有功调节能力，选择1台实际有功功率调节能力最大的机组，参与未来潮流状态F_f的有功功率调节，记该机组的编号为C_i，并计算该机组C_i的实际有功功率调节量ΔP_adj，包括以下步骤：

(6-2-1)设C_i＝0，ΔP_adj＝0；

(6-2-2)从自动电压控制系统中读取自动电压控制周期T_c单台机组的有功功率调节步长参数ΔP_max；

(6-2-3)对步骤(3)中的有功功率变化率参数S_pf进行判断，若S_pf≥0，则进入步骤(6-2-4)，若S_pf0，则进入步骤(6-2-5)；

(6-2-4)根据步骤(6-1)的电网模型M中所有有功可调节发电机UN实际有功调节能力,计算得到实际有功功率最大增加量ΔP_max,up和与ΔP_max,up相对应机组的编号C_up,即选择电网模型M的有功可调节发电机UN中实际有功功率最大增加量ΔP_max,up对应机组编号C_up的发电机参与未来潮流状态F_f的有功功率调节,计算方法如下：

(6-2-4-1)初始化时，设定循环变量x＝1,C_up＝0，ΔP_max,up＝0；

(6-2-4-2)从步骤(6-1-2)的数组U_max,up中读取第x个实际可增有功功率U_max,up,x和对应的机组编号c_up,x；

(6-2-4-3)将ΔP_max,up与U_max,up,x进行比较,若ΔP_max,up≥U_max,up,x进入步骤(6-2-4-4),若ΔP_max,upU_max,up,x，则ΔP_max,up＝U_max,up,x，C_up＝c_up,x,进入步骤(6-2-4-5)；

(6-2-4-4)使得x＝x+1,遍历数组U_max,up中所有的记录,计算得到实际有功功率最大增加量ΔP_max,up和ΔP_max,up对应的机组编号C_up，得到参与未来潮流状态F_f的有功功率调节的机组编号C_i＝C_up；

(6-2-4-5)计算编号为C_i的机组实际有功功率调节量ΔP_adj：将步骤(6-2-4-4)计算得到的机组编号C_i的最大实际有功功率增加量ΔP_max,up与(6-2-2)中的参数ΔP_max进行比较,

若ΔP_max,up≥ΔP_max，则ΔP_adj＝ΔP_max

若ΔP_max,upΔP_max，则ΔP_adj＝ΔP_max,up；

(6-2-4-6)根据编号为C_i的机组及其相应的实际有功功率调节量ΔP_adj，进行步骤(6-3)；

(6-2-5)根据步骤(6-1)的电网模型M中所有有功可调节发电机UN实际有功功率调节能力,计算得到实际有功功率减少最大值ΔP_max,dw和与ΔP_max,dw相对应机组的编号C_dw,即选择电网模型M的有功可调节发电机UN中实际有功功率最大减少量ΔP_max,dw对应机组编号C_dw的发电机参与未来潮流状态F_f的有功功率调节,计算方法如下：

(6-2-5-1)初始化时，设循环变量x＝1,C_dw＝0，ΔP_max,dw＝0；

(6-2-5-2)从步骤从(6-1-2)的数组U_max,dw中读取第x个实际减少有功功率U_max,dw,x和对应的机组编号c_dw,x；

(6-2-5-3)将ΔP_max,dw与U_max,dw,x进行比较,若ΔP_max,dw≥U_max,dw,x，则进入步骤(6-2-4-4),若ΔP_max,dwU_max,up,x，则ΔP_max,dw＝U_max,up,x,C_dw＝c_dw,x,进入步骤(6-2-4-5)；

(6-2-5-4)使得x＝x+1,遍历数组U_max,dw中所有的记录,计算得到实际有功功率最大减少量ΔP_max,dw以及与ΔP_max,dw相对应的机组编号C_dw，使得参与未来潮流状态F_f的有功功率调节的机组编号C_i＝C_dw；

(6-2-5-5)计算有功可调节发电机UN中编号为C_i的机组有功可调节发电机实际有功功率调节量ΔP_adj，将步骤(6-2-4-4)计算实际有功功率最大减少量ΔP_max,dw与(6-2-2)中的参数ΔP_max进行比较,

若ΔP_max,dw≥ΔP_max，则ΔP_adj＝-ΔP_max

若ΔP_max,dwΔP_max，则ΔP_adj＝-ΔP_max,dw；

(6-2-5-6)根据编号为C_i的机组及其相应的实际有功功率调节量ΔP_adj，进行步骤(6-3)；

(6-3)选择有功可调节发电机UN中编号为C_i的机组参与未来潮流状态F_f的有功功率调节，包括以下步骤：

(6-3-1)从步骤(1)基态潮流断面F_r中有功可调节发电机UN中编号为C_i的机组的实际有功功率P_ral,c，计算有功可调节发电机UN中编号为C_i的机组在未来潮流状态F_r下有功功率值P_f,c：

P_f,c＝P_ral,c+ΔP_adj

将编号为C_i的机组在未来潮流状态F_f下的有功功率值P_f,c记入数组G'_p中：

G'_p＝[C_i,i＝1,..W][P_f,c]

(6-3-2)对电网模型M中有功可调节发电机UN中编号为C_i的机组在基态断面F_r中的实际有功功率P_ral,c值进行修改，使P_ral,c＝P_ral,c+ΔP_adj；

(6-4)利用下式计算电网模型M中所有可调节负荷LD在未来潮流状态F_f中有功功率剩余部分ΔP′_sum：

ΔP′_sum＝ΔP_sum-ΔP_adj

(6-5)设定一个机组有功功率调节阈值ΔP₀,对有功功率剩余部分ΔP′_sum进行判断，若ΔP′_sum≥ΔP₀，则使ΔP_sum＝ΔP′_sum，并使得参与未来潮流状态F_f的有功功率调节机组的序号i＝i+1,返回步骤(6-1),若ΔP′_sumΔP₀，则进行步骤(7)；

(7)以基态潮流断面F_r为基础，根据步骤(6)中计算得到的可调节负荷LD在未来潮流状态F_f中有功功率值数组L'_P、可调节负荷LD在未来潮流状态F_f中无功功率值数组L'_q、无功功率可调节发电机未来潮流状态F_f中无功功率值数组G'_q以及所有实际有功可调节能力较强的W个机组在未来潮流状态F_f下的有功功率值得到的数组G'_p，得到潮流方程Z，采用牛顿法，求解潮流方程Z，得出电网模型M中所有设备的未来潮流状态F_f；

(8)从步骤(7)计算得出电网未来潮流状态F_f中采集设备信息,作为控制数据断面进控制计算，在考虑该控制数据断面下机组无功优化，母线电压越限情况，计算生成对应的机组或电容器、电抗器的自动电压控制指令，实现基于电网未来潮流状态的无功电压自动控制。