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nc ∑(△ 一△ )=0 i=1 (3) 1,2.2静态电压稳定裕度的校验 消除系统越限后,需要检查系统是否满足静态 电压稳定裕度,为此,在负荷水平A0+ 处潮流计 控制变量的上下界约束为: 0≤△ ≤ 一一 算, 为系统要求的最低静态电压稳定裕度。若收 敛则说明满足稳定裕度要求:若不收敛.则需要采用 0≤△ ≤ ;0_ 。 (4) 控制措施提高静态电压稳定裕度 鉴于普通的牛顿 法潮流程序可能存在误判的问题(系统实际上存在 式中:A +、Au一为控制变量△ 的正负调整量,其满足 潮流解,只是由于牛顿法本身的缺点而使得潮流发 Au=Au Au-;,△ ≥0,△ 一≥0; Wi-分别为与控制 变量A +、Au一相对应的成本系数,市场环境下由市 场辅助服务提供方和传输阻塞管理参与方的报价来 决定;S 为约束£f(支路视在功率幅值或者节点电 压)对控制量△ 的灵敏度[23;ti ̄为控制前支路功率 或者节点电压值;£, 、 一为约束 .的上下限。 需要指出的是.若故障后潮流方程无解.则系统 已经处于电压崩溃的紧急情况下.此时应该首先采 取快速控制措施来恢复潮流解.然后再消除系统运 行约束越限。本文采用文献『2]的切负荷方法来恢复 潮流解 1.2间接提高电压稳定裕度的优化模型 以消除系统过负荷和节点电压幅值越限为目的 的控制在消除系统运行约束越限的同时也改变了系 统潮流分布.这可能使系统静态电压稳定性恶化,故 需要进行电压稳定裕度校验.当不满足静态电压稳 定裕度要求时.及时采取控制措施 本节给出一种间 接提高静态电压稳定裕度的方法.从而在保证节点 电压幅值和支路功率不越限的同时.提高系统的静 态电压稳定裕度。 1.2.1 薄弱节点的识别 对电压稳定问题.由于电压失稳总是从某一节 点或者局部区域开始,故识别系统电压薄弱节点并 针对薄弱节点制定控制策略十分必要。潮流方程灵 敏度矩阵提供的切向量可以较好、较早的识别系统 薄弱节点…_l2]。设定负荷增长模式为: P P0+ △A Q=Qo+K △A (5) 式中:P、Q为系统的有功和无功向量;△A反映负荷 水平的变化; 、 为节点的有功无功增长方向。对 于一个已知运行点有: fl △ AO 7J 1 川 I一 f 7j 如文献[11]、[12]所述,切向量中较大分量对应 的节点是系统电压稳定性较薄弱的节点。利用式(6) 提供的切向量可以较早地识别出系统的薄弱节点, 这一点正是其他指标所没有的。正是利用这一优点, 不必计算到I临界点就可以识别出薄弱节点,从而省 去了大量的计算量。 散),本文采用带有最优乘子的潮流来计算,当最优 乘子接近0时。可以认为潮流无解 若需要求得准确 的负荷裕度,可以采用文献[13]的方法,利用最优乘 子潮流提供的信息.通过两三次迭代即可得到准确 的负荷裕度 1.2.3提高静态电压稳定裕度的电压幅值优化模型 通过潮流方程切向量.可以获得系统电压稳定 性较差的节点或区域,从静态电压稳定的角度来说. 提高薄弱节点的电压幅值将有利于系统的静态电压 稳定性.而非薄弱节点的电压降低或升高对提高系 统静态电压稳定裕度没有多大影响.于是可以对各 节点赋以一个权重,如式(7)所示,来反映提高此节点 的电压幅值对提高系统静态电压稳定裕度的作用。 l lcj=l / l>0 (7) 式中: 是切向量中最大的分量,用来对各个切向 量分量进行规格化 c,的含义是:提高c 较大节点的电压幅值比ci 较小节点的作用要大。换句话说,c,从电压稳定的观 点提供了控制的努力方向 选择出系统的薄弱节点后.采用如下基于连续 线性规划的电压幅值优化模型来提高薄弱节点的电 压幅值,其目标函数如式(8)所示。 n mini一∑cjAVi]=rain[一∑q(∑ (Aui ̄-Au 一)] (8) J En JEn i=1 约束条件为: 0nl ≤ +∑[ ;(△ 十一△ )]≤ nl ,j=l,2,…, i=1 △ + △ ≤ 0≤Au ≤ + nlax ~U0 0≤△ 一≤ ?一 … n ∑(△ 一△ ):0 i=1 式中: 为系统的薄弱节点集合; 为每次优化过程 中的控制费用约束,在每次迭代中为一个给定的量, 其具体数值需要根据线性优化的有效区间和系统具 体情况而定。 维普资讯 http://www.cqvip.com
需要指出的是.在当前的运行点确定的最薄弱节 点可能与静态电压稳定临界点确定的最薄弱节点不 同.不仅提高最薄弱的节点的电压.而且提高排在前面 的几个薄弱节点的电压.因此可以将薄弱节点包含进 来.进而达到提高静态电压稳定裕度的目的。 一负荷和发电机有功出力调整作为控制手段.并且假 定各个发电机向系统调度中心提供的增加和削减出 力的报价为: +=15美元/MW, 削减的报价为50美元/MW。 本文取表1所示的3个断线故障作为仿真算 例 当这3条支路停运后.校正前后系统的越限情况 以及静态电压稳定裕度如表1所示.可以看出本文 =5美元/MW,负荷 般说来.基于切向量识别的最薄弱节点.和在 临界点识别的最薄弱节点在大多数情况下是相同 的.即使不同.基于切向量识别的排在前面的几个薄 弱节点仍然能将电压稳定临界点处识别的最薄弱节 点包括进来。因此.基于潮流方程切向量识别薄弱节 点还是可行有效的.其最大的优点是免除了大量的 连续潮流计算.从而节省了计算量。 图1给出了本文算法的总体流程。 方法在消除系统运行约束越限的同时.有效地提高 了静态电压稳定裕度。表2给出了随着迭代的进行. 静态电压稳定裕度的提高过程和校正控制费用的变 化情况 表2迭代过程中的负荷裕度变化 Tab.2 Voltage stability margin at each iteration 从表2可看出.经过三四次迭代后.本文方法即 可收敛,系统的负荷裕度明显提高。此外.如只消除 系统运行约束越限而不考虑静态电压稳定裕度的约 图1计算流程 Fig.1 Flowcha ̄of computational procedure 束,则校正控制费用较低:当考虑静态电压稳定裕度 约束时.系统的校正控制费用明显增加 2.2 682节点系统 2仿真分析 2.1 IEEE24母线系统 采用IEEE 24母线系统作为仿真算例验证本文 所提方法的有效性。计算中将系统负荷水平增加到 原始数值的135%,并取此负荷水平作为系统当前负 荷水平。假设各节点电压幅值的最低限制为0.85 p_u., 系统负荷裕度要求为20%的当前负荷水平.采用切 本节采用我国西北地区682节点.973支路的 系统作算例来验证本文方法的有效性。计算中取各 个节点电压幅值的最低限制为0.90 p_u_,系统负荷 裕度要求为10%当前负荷.控制措施为切负荷和发 电机有功出力调整以及无功补偿。对于这个大系 统,取2004年夏大的运行方式.绝大多数Ⅳ一1故 障是安全的。但是仍有5%的故障可以导致系统 运行约束越限。尤其严重的是有19个Ⅳ一1故障 表1 校正控制结果 Tab.1 Results of corrective contro 35 … l 维普资讯 http://www.cqvip.com
可以导致潮流发散。本文取其中的2个算例来进行 分析。 表6提高静态电压稳定裕度的控制措施 Tab.6 Control actions for improving static voltage stabiliy tmargin MW 2,2.1线路209停运 此线路停运后潮流方程无解.为此首先需要 恢复潮流解。根据文献[2]提出的切负荷方法,可 得恢复潮流解的切负荷节点及其切负荷量如表3 所示 表3恢复潮流解的切负荷量 Tab.3 Load shedding for restoring power flow solvability 需要指出的是。为恢复潮流解而采用切负荷措 施时。其切负荷量一般不大.系统的调频机组可以将 有功平衡。本算例中取平衡节点平衡恢复潮流解的 切负荷措施造成的有功差额 恢复系统的潮流解后.系统存在节点电压幅值 越限并且静态电压裕度不满足要求。连续潮流计算 表明系统静态电压稳定裕度为2.3%.为此需要提高 静态电压稳定裕度并消除节点电压幅值越限.提高 静态电压稳定裕度的校正控制措施如表4所示。 表4提高静态电压稳定裕度的控制措施 Tab.4 Control actions for improving voltagestabiliyt margin Mvar 节点 无功补偿量 49O 23.69 491 50.oo 2,2.2线路181停运 线路181断开恢复潮流解的切负荷措施如表5 所示 恢复潮流解后的系统虽然不存在运行约束越 限现象.但是其静态电压稳定裕度不满足要求。为此 需要进一步采用校正控制措施提高系统的静态电压 稳定裕度.表6给出了提高静态电压稳定裕度的校 正控制措施。图2给出了迭代过程中系统静态电压 稳定裕度的提高过程。 表5恢复潮流解的切负荷措施 Tab.5 Load shedding for restoring power flow solvabiliyt MW 对于这个实际系统的算例.在主频为2.O GHz 的个人电脑上运行时.其计算时间如表7所示。 出 脚 {瞌 1 2 3 迭代次数 图2迭代过程中的系统静态电压稳定裕度的提高 Fig.2 Voltage stabiliyt margin improvement dudng iterations 表7计算时间 Tab.7 CPU times S 3结语 本文提出了考虑静态电压稳定裕度约束的基于 连续线性规划的静态安全校正控制算法.具有计算 简单、实用等特点。 (1)通过提高系统薄弱节点的电压幅值来间接 提高系统的静态电压稳定裕度.免去了电压稳定临 界点的复杂计算。提高了计算速度: (2)利用基于切向量的方法识别薄弱节点。可以 较早地识别出系统的薄弱节点.从而针对薄弱节点 制定校正控制策略: (3)利用逐次线性规划技术求解电压幅值优化 问题.计算速度快。收敛性好: (4)IEEE 24节点系统和我国西北地区的682 节点系统的仿真算例表明了本文方法的有效性。 参考文献: [1]HAZARIK A D,SINHA A K.Method for optimal load shedding in case of generation deficiency in a power system[J].International 维普资讯 http://www.cqvip.com
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