计及无功补偿电容器动作次数均衡性的三级电压控制方法与流程

本发明属于电网无功电压调整，特别是涉及到计及无功补偿电容器动作次数均衡性的三级电压控制方法。

背景技术：

1、随着新能源占比的不断提高，新能源出力的间歇性变化等因素加剧了电网有功无功潮流分布的变化，导致电网无功分布不均衡更加严重以及高/低电压问题，出现厂站无功补偿装置动作差异显著的现象，影响厂站设备的使用寿命。分析不同厂站无功补偿装置动作差异显著的原因，进行avc状态评估和控制策略优化，对保证电网电压水平，提高设备使用寿命具有十分重要意义。

2、目前，电网风电、光伏等可在生能源丰富，随着风、光等可再生能源接入占比不断提高，其有功出力的随机性和间歇性变化加剧了电网有功无功潮流分布的频繁变化，由此可能导致严重的电网无功分布不均衡以及高/低电压问题，加剧了电网电压无功调控问题。

3、现有技术中采用avc系统对保障电压质量，降低网损，实现稳定运行和经济运行具有重要作用。avc电压控制策略采用基于软分区的三层控制策略，包含三级、二级、一级电压控制策略。而对变电站独立电容器/电抗器依靠专家经验结合负荷预测曲线设定其控制参数。随着可再生能源占比的不断提高，新能源出力的间歇性变化、源-荷功率的分布不均衡等因素会导致各厂站无功补偿装置动作情况差异巨大。据统计，2022年昌黎站电容/电抗器全年avc动作次数14次，而唐山西站达到900次，这不仅会降低电网无功电压调节效果，还会影响设备的使用寿命。

4、因此，现有技术亟需一种新的技术方案来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种计及无功补偿电容器动作次数均衡性的三级电压控制方法，解决无功补偿设备动作差异显著的工程问题，提升电网电压无功运行质量、减少无功补偿装置动作次数，从而提升设备使用寿命。

2、计及无功补偿电容器动作次数均衡性的三级电压控制方法，包括以下步骤，

3、步骤一、采用线性加权法将系统网络有功出力损耗折算费用小的优化目标，以及无功补偿电容器动作次数折算费用小的优化目标，转化为单一目标模型，建立目标函数；

4、步骤二、将所述目标函数的无功优化问题分解为连续优化和离散优化两个子问题，采用内点法和遗传算法进行交替求解。

5、所述步骤一的目标函数为

6、min f＝λ1f1+λ2f2  (1)

7、式中，λ1f1表示网损折算费用，λ2f2表示设备动作次数折算费用，权重系数λ1表示电价，权重系数λ2表示一次设备投退操作对应折算的损耗费用；

8、f1表示相邻时间断面的时间长度t内的网络有功损耗，

9、

10、公式(2)中，t表示单位时间长度，设置为1小时；ploss表示单位时间长度下的网络有功损耗；pij表示由i节点向j节点传递的有功功率；表示i节点的电压相量；表示由i节点流向j节点的电流相量的共轭值；y*表示网络的导纳；gij表示i节点与j节点的电导；vi表示i节点的电压幅值；θij表示i节点与j节点电压相角。

11、f2表示无功补偿设备投退操作次数的加权和，

12、

13、式中，βi表示第i节点的加权值，是i节点初始无功补偿量，qci是i节点当前时刻的无功补偿量，nqc是配置无功补偿电容器的节点总数，αc为i节点每个开关连接的电容器无功补偿量，nci为i节点电容器动作次数。

14、所述离散优化子问题，以连续优化结果为基础，假定发电机端电压保持不变，控制变量是电容器无功补偿容量。

15、所述连续优化子问题，以离散优化结果为基础，假定电容器无功补偿容量保持不变，控制变量是发电机端电压。

16、所述内点法和遗传算法进行交替求解策略为：

17、(a)松弛离散约束，采用非线性内点法进行优化计算，得到初始可行解vg(0)，qc(0)；

18、(b)令vg0＝vg(0)，迭代次数k＝1；

19、(c)保持vg0不变，采用遗传算法求解离散优化子问题，得到qc*(k)；

20、(d)令qc0＝qc*(k)；

21、(e)保持qc0不变，采用非线性内点法求解连续优化子问题，得到vg*(k)；

22、(f)检验是否满足收敛条件，即最优解vg*(k)，qc*(k)保持不变的代数是否达到设定值；

23、(g)若满足步骤(f)的收敛条件，计算结束，否则令vg0＝vg*(k)；

24、(h)k＝k+1，转向步骤(c)。

25、通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：计及无功补偿电容器动作次数均衡性的三级电压控制方法，改进的三级电压控制策略将无功补偿设备动作均衡性作为目标函数的一部分。在考虑电压合格、潮流不越限等安全约束的条件下，以网损小和无功补偿设备动作次数差异小为优化目标进行优化计算，使系统电压和无功分布全面协调。本发明提出了改进avc三级电压控制策略，将减小电容器动作次数差异性作为目标函数的一部分，解决无功补偿设备动作差异显著的问题。将本发明方法应用于ieee39系统仿真算例分析，采用改进的三级电压控制策略，可以实现电容器动作次数趋于均衡。

技术特征：

1.计及无功补偿电容器动作次数均衡性的三级电压控制方法，其特征是：包括以下步骤，

2.根据权利要求1所述的计及无功补偿电容器动作次数均衡性的三级电压控制方法，其特征是：所述步骤一的目标函数为

3.根据权利要求1所述的计及无功补偿电容器动作次数均衡性的三级电压控制方法，其特征是：所述离散优化子问题，以连续优化结果为基础，假定发电机端电压保持不变，控制变量是电容器无功补偿容量。

4.根据权利要求1所述的计及无功补偿电容器动作次数均衡性的三级电压控制方法，其特征是：所述连续优化子问题，以离散优化结果为基础，假定电容器无功补偿容量保持不变，控制变量是发电机端电压。

5.根据权利要求1所述的计及无功补偿电容器动作次数均衡性的三级电压控制方法，其特征是：所述内点法和遗传算法进行交替求解策略为：

技术总结计及无功补偿电容器动作次数均衡性的三级电压控制方法，属于电网无功电压调整技术领域，采用线性加权法将系统网络有功出力损耗折算费用小的优化目标，以及无功补偿电容器动作次数折算费用小的优化目标，转化为单一目标模型，建立目标函数；将所述目标函数的无功优化问题分解为连续优化和离散优化两个子问题，采用内点法和遗传算法进行交替求解；改进的三级电压控制策略将无功补偿设备动作均衡性作为目标函数的一部分。本发明在考虑电压合格、潮流不越限等安全约束的条件下，以网损小和无功补偿设备动作次数差异小为优化目标进行优化计算，使系统电压和无功分布全面协调。技术研发人员：骆立实,赵波,莫静山,何红亮,李奕炜,李丹,周博,李维江,安军,范祺玥,王栋,张宇宁,顾雨坤,周毅博,孙静仪,武建松,秘明发,李哲华,卢海洋,刘彤受保护的技术使用者：国家电网有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29