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专利号: 2022103461273
申请人: 三峡大学
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-11-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种适应大规模风光接入的考虑暂态电压稳定的无功规划方法,其特征在于包括以下步骤:步骤1:构建表征大规模风电、大规模光伏的不确定性典型场景;

步骤2:提出基于电压二元表的暂态电压安全裕度指标,构造无功规划的基准场景;

步骤3:先由改进的熵权优劣解距离法筛选动态无功补偿装置的待配置方案,再利用摄动法确定动态无功补偿装置的最终配置方案;

所述步骤2中,基于电压二元表的暂态电压安全裕度指标包括公式(19)所示的区域电压合格率指标和公式(20)所示的区域电压稳定裕度指标;

式(19)中,Pa.e为考虑M个预选故障集和整个系统所有N条母线后的区域a.e电压合格率指标;M为预选故障的总数;N为全网母线的总数;Na.e.b.d为母线b处发生d类型故障时,区域a.e内电压合格母线的数量,当母线i的暂态电压安全裕度指标ηi<1时,即可认为母线i为电压合格母线;Na.e为区域a.e内的所有的母线数目;δd为故障d的权重系数,数值上等于其发生的概率;d为故障类型;b为区域a.e内母线的编号;

由于各典型故障相互独立,故有为母线b发生故障d的概率,设故障d发生在系统各母线处的概率相等,即式(20)中,ηa.e为区域a.e的电压稳定裕度指标;M为预选故障的总数;N为全网母线的总数;Na.e为区域a.e内的所有的母线数目;δd为故障d的权重系数;为母线b发生故障d的概率;ηi.d.b为母线b发生故障d时区域a.e内母线i的暂态电压安全裕度指标;Ba.e为区域a.e的权值,由公式(21)定义;

式(21)中,Sa.e为区域a.e中总的视在功率;L为系统内区域的总数;L-1为系统里除区域a.e外的剩余区域;e和f均为区域的编号;

|Z′a.e-a.f|为区域a.e和区域a.f之间的等效阻抗模值,等效阻抗的计算方法如公式(22)所示;

Z′a.e-a.f=Za.e-a.e+Za.f-a.f-2Za.e-a.f                   (22);

式(22)中,Z′a.e-a.f为区域a.e和区域a.f之间的等效阻抗;Za.e-a.e为区域a.e的自阻抗;Za.f-a.f为区域a.f的自阻抗;Za.e-a.f为区域a.e和区域a.f之间的互阻抗;

所述步骤2中,无功规划的基准场景的构造具体见公式(23)~(24):

式(23)中,Bl.h为在典型风电场景l和典型光伏场景h下的系统暂态电压安全裕度指标;Pu为系统以运行方式u运行的概率;S为系统运行方式的总数;M为预选故障的总数;N为全网母线的总数;Na.e为区域a.e内的所有的母线数目;L为系统内区域的总数;PWT.l为系统在典型风电场景l下运行的概率;PPV.h为系统在典型光伏场景h下运行的概率;

δu.l.h.d为系统在u运行方式、典型风电场景l及典型光伏场景h下故障d的权重系数;Pδu.l.h.d.b为考虑系统在u运行方式、典型风电场景l及典型光伏场景h后母线b发生故障d的概率;

ηi.u.l.h.d.b为考虑系统在u运行方式、典型风电场景l及典型光伏场景h后母线b发生故障d时,系统内母线i的暂态电压安全裕度指标;

Ba.e为区域a.e的权值;u为电力系统运行方式的编号;i为系统内母线的编号;

根据各场景的系统暂态电压安全裕度指标,继而由公式(24)确定出无功规划的基准场景:J=max{Bl.h|l∈{1,2,...,T},h∈{1,2,...,F}}                (24);

式(24)中,J为确定出的无功规划的基准场景;T为典型风电场景的总数;F为典型光伏场景的总数;max{Bl.h}为各Bl.h的最大值;l为典型风电场景的编号;h为典型光伏场景的编号;

所述步骤2中,基于构造的无功规划的基准场景,由公式(25)~(26)选取出基准场景下的最严重故障:式(25)中,Dd.b为母线b发生故障d时,系统的电压失稳风险指标;δd为故障d的权重系数;为母线b发生故障d的概率;Ba.e为区域a.e的权值;ηi.d.b为母线b发生故障d时,区域a.e内母线i的暂态电压安全裕度指标;L为系统内区域的总数;Na.e为区域a.e内的所有的母线数目;

ξ=max{Dd.b|d∈{1,2,...,M},b∈{1,2,...,N}}               (26);

式(26)中,ξ为无功规划的基准场景下的最严重故障;M为预选故障的总数;N为全网母线的总数;max{Dd.b}为各Dd.b中的最大者;

所述步骤2中,基于无功规划的基准场景,构造待补偿的候选母线集,具体如公式(27)~(28)所示;

式(27)中,SI.i为母线i基于母线的暂态电压安全裕度的灵敏度指标;ηg0.d为在母线i处安装动态无功补偿装置前,系统发生故障d时,失稳母线g的暂态电压安全裕度指标;ηg.d为在母线i处安装某动态无功补偿装置后,系统发生故障d时,母线g的暂态电压安全裕度指标;△Qc.i为在母线i处安装的动态无功补偿装置的容量;L为系统内区域的总数;Na.e为区域a.e内的所有的母线数目;Na.e.b.d为母线b处发生d类型故障时,区域a.e内电压合格母线的数量;

CSI.bus={i|sort{SI.i},i∈{1,2,...,N}}                  (28);

式(28)中,CSI.bus为基于SI.i的候选母线集合;sort{SI.i}为各母线按照SI.i值大小进行降序排列组成的集合;N为全网母线的总数;

所述步骤3中,在经改进的熵权优劣解距离法评价前,对不同候选母线实施差异化补偿,优先对CSI.bus中排序靠前的母线安装静止同步补偿器STATCOM,而后CSI.bus中排序靠后的母线安设静止无功补偿器SVC,建立如公式(29)~(31)所示的优化模型,并由MOEA/D算法求解其Pareto最优解集;

min f={ω1f1(x),ω2f2(x)}                      (31);

式(29)~(31)中,f1(x)和f2(x)为待优化的两个子目标函数,分别表征动态无功补偿效果和动态无功补偿经济成本;ω1、ω2为子目标函数的优化权重,满足ω1+ω2=1;1-Pa.e为区域a.e的电压失稳率指标;ηa.e为区域a.e的电压稳定裕度指标;L为系统内区域的总数;CSI.bus为基于SI.i的候选母线集合;为逻辑变量,取值0、1、2,分别表示在母线i处不装设动态无功补偿装置、在母线i处装设STATCOM、在母线i处装设SVC;为动态无功补偿装置的运行年限;为动态无功补偿装置的无功补偿单价;Qi为相应的动态无功补偿装置的无功补偿容量;为动态无功补偿装置的安装费用;

当时,

当时,表示STATCOM的运行年限,表示STATCOM的无功补偿单价,Qi为STATCOM的无功补偿容量,为STATCOM的安装费用;

当时,表示SVC的运行年限,表示SVC的无功补偿单价,Qi为SVC的无功补偿容量,为SVC的安装费用;min f表示两个子目标函数最小。

2.根据权利要求1所述一种适应大规模风光接入的考虑暂态电压稳定的无功规划方法,其特征在于:大规模光伏的典型场景包括:典型光伏场景1、典型光伏场景2、典型光伏场景3;

大规模光伏运行于各典型光伏场景下的概率及其有功出力大小如公式(13)~(18)所示:式(13)中,PPV.1为大规模光伏运行于典型光伏场景1下的概率;Rc为某一特定的太阳的辐照度;f(G)为太阳的辐照度的概率密度函数;

式(14)中,为大规模光伏运行于典型光伏场景1时的输出功率大小;Ppr为大规模光伏的额定输出功率;Gstd为标准环境下太阳的辐照度;ψ为标准差;Pp为大规模光伏的输出功率;γ为平均值;e为自然常数;

式(15)中,PPV.2为大规模光伏运行于典型光伏场景2下的概率;

式(16)中,为大规模光伏运行于典型光伏场景2时的输出功率大小;

式(17)中,PPV.3为大规模光伏运行于典型光伏场景3下的概率;

式(18)中,为大规模光伏运行于典型光伏场景3时的输出功率大小。

3.根据权利要求1所述一种适应大规模风光接入的考虑暂态电压稳定的无功规划方法,其特征在于:所述步骤3中,改进的熵权优劣解距离法中引入了虚拟最劣方案,计算各评估方案与最劣理想方案的贴近度Fx;

式(47)中,Fx为各待评估方案与最劣理想方案的贴近度;为各待评估方案与最优方案之间的欧式距离;为各待评估方案与最劣方案之间的欧式距离。