CN102684188B - 一种电力***大小运行方式无功优化联调方法 - Google Patents

一种电力***大小运行方式无功优化联调方法 Download PDF

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Abstract

一种电力***大小运行方式无功优化联调方法，包括如下步骤：读入电网的BPA数据，借助于PSD-BPA软件工具进行潮流计算；对于潮流不收敛的电网数据，则通过最优潮流模块调整，对网络参数和运行参数进行错误筛选和校正，给出网区架构下合理的运行方式；从收敛的大网数据中等值出所需网区的数据，并从中解析出无功优化模块需要的数据；进行大小运行方式无功联合优化。该方法能够找出适应大小两种运行方式的变压器抽头，给出无功电压优化配置策略，实现各电压等级间的无功电压优化运行，提高全网的电压合格率，为制定电网的运行方式提供理论依据，确保电网安全稳定运行。

Description

一种电力***大小运行方式无功优化联调方法
技术领域
本发明涉及电力***无功分析和优化领域，具体地说是一种电力***大小运行方式无功优化联调方法。
背景技术
近十几年来，电力***安全稳定问题日益成为业界关注的焦点。在现代电网中，由于弱***和长线路的负荷加重，电网的传输容量越来越接近其极限，使***的稳定问题更加突出。优化电力***的运行方式，可大幅度地改善电力***的安全稳定环境，而电力***的无功优化是其中的重要环节，它涉及大型、非线性、动态和离散的组合最优化问题。现有的流程是运行人员根据负荷数据、网架结构和经验设定初值，用BPA的潮流计算程序进行校验；然后人工分析BPA的潮流图，由各点电压和潮流方向人为确定各个相关的调整量。所以，即便是非常有经验的运行人员，也只能掌握住大框架，而很多细节问题不能面面俱到，要找到最优的方案是非常困难的事情。随着电力***分析方法和计算技术的发展，急需解决上述的问题，至今未见有对传统无功优化的多方面不足进行全面解决的方案。
发明内容
本发明的目的是提出一种电力***大小运行方式无功优化联调方法，该方法能够优化各电压等级间的无功电压协调控制，提出无功电压优化配置策略，提高全网的电压合格率，减少***网损。为制定电网的运行方式提供理论依据，确保电网安全稳定运行。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种电力***大小运行方式无功优化联调方法，包括下列步骤：
（1）对输入的大方式数据和小方式数据进行BPA潮流计算校验，若BPA潮流计算校验的结果不收敛，则通过最优潮流模块调整至收敛；
（2）对校验收敛或调整收敛的BPA数据文件进行网络等值，等值出所需网络的数据；
（3）校验网络等值结果是否收敛，若不收敛，则调整原始BPA数据文件并重新读入；
（4）从等值的网络数据中解析出大小方式优化所需的网架数据及运行数据；
（5）对解析出的大小方式联合优化所需的网架数据及运行数据进行联合优化；
（6）如果大小方式无功联合优化计算收敛，则生成新的BPA数据文件，并且自动调用BPA软件工具进行潮流校验，校验收敛，则生成结果文件；
（7）如果大小方式无功联合优化计算不收敛或生成的BPA数据文件校验结果不收敛，则调整参数设置，重新计算；
（8）根据无功优化模块计算结果，形成电网分析报表。
一种电力***大小运行方式无功优化联调方法采用的***，该***包括数据接口模块、大小方式无功优化联调计算模块以及结果分析与统计模块，数据接口模块实现数据的交互功能，数据接口模块包括BPA数据文件单元、数据库单元、接口管理单元以及数据管理单元，BPA数据文件单元解析出大小方式无功优化联调计算模块所需的网架结构参数和***运行参数，网架结构参数和***运行参数结合数据库单元中给定的变压器、电容器、电抗器参数，生成大小方式无功优化联调计算模块所需要的数据文件，并通过数据管理单元对网架结构参数和***运行参数以及数据库单元中给定的变压器档位参数、电容器和电抗器组别参数进行相应的调整，接口管理单元将大小方式无功优化联调计算模块计算得到的数据回写到BPA数据文件单元相应位置；大小方式无功优化联调计算模块通过联立月度大、小运行方式求解计算，分析并计算得到两种方式下共同适应的变压器分接头；结果分析和统计模块包括分析报告单元、策略分析单元和打印单元，分析报告单元将大小方式无功优化联调计算模块计算前和计算后的无功电压控制设备的状态值进行统计形成无功电压分析报告，包括：500kV变压器抽头位置及对应电压值、500kV变电站无功补偿容量汇总表、220kV变电站无功补偿容量汇总表、电网统调机组出力汇总表、优化前后网损统计情况，策略分析单元通过分析大小方式无功优化联调计算模块的计算结果给出电网无功配置的优化策略，包括：变压器各电压等级抽头调整档位、当前无功补偿配置情况下的电容器和电抗器投切、电网部分变电站增加电容器和电抗器配置的建议，打印单元将无功电压分析报告打印出来，以便存档管理，结果分析和统计模块直接用于指导编制电网运行方式。
与现有技术方案相比，本发明的有益效果是：
本发明找到了两个方式都适合的变压器抽头，实现月度大、小方式下的电压等级间的无功电压优化运行，减小了电网的网络损耗，保证各电压等级间的电压质量，满足国家有关法律法规相关技术标准。解决了传统无功优化的多方面不足，在国内外均没有先例。
附图说明
图1为本发明所述电力***大小运行方式无功优化联调方法的***架构图。
图2为本发明所述的电力***大小运行方式联调方法的流程图。
具体实施方式
下面参照附图，详细叙述本发明的具体实施方案。
实施例1
如图1所示，本发明所述的电力***大小运行方式无功优化联调方法的***架构图，该***包括数据接口模块、大小方式无功优化联调计算模块以及结果分析与统计模块，数据接口模块实现数据的交互功能，数据接口模块包括BPA数据文件单元、数据库单元、接口管理单元以及数据管理单元，BPA数据文件单元解析出大小方式无功优化联调计算模块所需的网架结构参数和***运行参数，网架结构参数和***运行参数结合数据库单元中给定的变压器、电容器、电抗器参数，生成大小方式无功优化联调计算模块所需要的数据文件，并通过数据管理单元对网架结构参数和***运行参数以及数据库单元中给定的变压器档位参数、电容器和电抗器组别参数进行相应的调整，接口管理单元将大小方式无功优化联调计算模块计算得到的数据回写到BPA数据文件单元相应位置；大小方式无功优化联调计算模块通过联立月度大、小运行方式求解计算，分析并计算得到两种方式下共同适应的变压器分接头；结果分析和统计模块包括分析报告单元、策略分析单元和打印单元，分析报告单元将大小方式无功优化联调计算模块计算前和计算后的无功电压控制设备的状态值进行统计形成无功电压分析报告，包括：500kV变压器抽头位置及对应电压值、500kV变电站无功补偿容量汇总表、220kV变电站无功补偿容量汇总表、电网统调机组出力汇总表、优化前后网损统计情况，策略分析单元通过分析大小方式无功优化联调计算模块的计算结果给出电网无功配置的优化策略，包括：变压器各电压等级抽头调整档位、当前无功补偿配置情况下的电容器和电抗器投切、电网部分变电站增加电容器和电抗器配置的建议，打印单元将无功电压分析报告打印出来，以便存档管理，结果分析和统计模块直接用于指导编制电网运行方式。
如图2所示，一种电力***大小运行方式无功优化联调方法，包括如下步骤：
1、读入电网大、小两种运行方式的BPA数据，借助于PSD-BPA软件工具进行潮流校验，如果潮流校验结果不收敛，则通过最优潮流模块调整，对网络参数和运行参数进行错误筛选和校正，给出网区架构下合理的运行方式；
2、收敛的电网数据是无功优化分析的数据基础，从收敛的电网数据中等值出所需网区的数据，并从中解析出无功优化模块需要的数据；
3、校验网络等值结果是否收敛，若不收敛，则调整原始BPA数据文件并重新读入；
4、进行大小运行方式无功联合优化计算，找到两种方式都适合的变压器抽头，实现满足月度大小运行方式下不同电压等级间的无功电压优化运行；
5、如果无功优化计算收敛，则输出优化结果，并生成结果文件，如果不收敛，调整等值***参数，重新进行大小运行方式无功联合优化计算。
本发明的无功联合优化计算是在给定***网络结构和***负荷的情况下，保证满足用户用电需求的前提下，优化电力***的静态运行条件，通过调节控制变量使指定的目标函数值达到最小，同时满足***对控制变量、状态变量及变量函数的物理限制和运行限制。调节控制变量包括发电机的有功无功出力，变压器分接头，电容器组分组投切等。通过无功优化不仅可以保证全网的电压质量，而且能取得可观的经济效益，能实现电能质量、***运行的安全性和经济性。
小方式无功优化联调的数学模型：大小方式无功优化联调是为了找到大小两个运行方式都适合的变压器抽头，以大小运行方式有功网损和最小作为目标函数进行联合寻优，实现满足月度大小运行方式下的电压等级间的无功电压优化运行，协调控制各电压等级间的电压质量，满足南方电网公司电压质量和无功电力管理标准。
本发明中的控制变量参数设置包括：有功出力、无功出力、变压器抽头、电容电抗器投切组数。其中：有功出力设置为按照要求将一些电厂的有功出力设为可调；无功出力要求有功有限制的PV节点、电网外等值节点和电网的所有平衡节点的无功出力均可调；变压器抽头均可调；电网500kV、220kV变电站电容电抗器均可调。所有变电站的电容器最大允许补偿容量为现有配置补偿容量的80%，所有变电站的电抗器最大允许补偿容量均为现有电抗器配置容量。
其约束条件参数设置包括：无功负荷模型、节点电压。其中:无功负荷模型全部加入约束限制；节点电压限制包括500kV、220kV、110kV母线电压，发电机端电压，限制范围如表1所示。
表1节点电压限制范围
Figure GDA0000438442970000061
本发明实施例的优化前后某电网500kV主变分接头位置如表2所示。通过联合优化，找出满足电网网损最小的各变压器分接头。
表2大小运行方式无功优化联调优化前后某电网500kV主变分接头位置
Figure GDA0000438442970000071
根据某月大小运行方式无功优化联调大方式下优化前后的供电量、网损电量，通过网损率计算公式可计算出电网的网损率。电网某月大小运行方式无功优化联调优化前后大方式网损率情况如表3所示，优化后有功网损比优化前少9.35MW，网损率降低0.0698%。电网某月大小运行方式无功优化联调优化前后小方式网损率情况如表4所示，优化后有功网损比优化前少7.57MW，网损率降低0.0949%。
表3电网某月大小运行方式无功优化联调优化前后大方式网损率
Figure GDA0000438442970000081
表4电网某月大小运行方式无功优化联调优化前后小方式网损率
Figure GDA0000438442970000082

Claims (1)

1.一种电力***大小运行方式无功优化联调***，其特征在于，该***包括数据接口模块、大小方式无功优化联调计算模块以及结果分析与统计模块，数据接口模块实现数据的交互功能，数据接口模块包括BPA数据文件单元、数据库单元、接口管理单元以及数据管理单元，BPA数据文件单元解析出大小方式无功优化联调计算模块所需的网架结构参数和***运行参数，网架结构参数和***运行参数结合数据库单元中给定的变压器、电容器、电抗器参数，生成大小方式无功优化联调计算模块所需要的数据文件，并通过数据管理单元对网架结构参数和***运行参数以及数据库单元中给定的变压器档位参数、电容器和电抗器组别参数进行相应的调整，接口管理单元将大小方式无功优化联调计算模块计算得到的数据回写到BPA数据文件单元相应位置；大小方式无功优化联调计算模块通过联立月度大、小运行方式求解计算，分析并计算得到两种方式下共同适应的变压器分接头；结果分析和统计模块包括分析报告单元、策略分析单元和打印单元，分析报告单元将大小方式无功优化联调计算模块计算前和计算后的无功电压控制设备的状态值进行统计形成无功电压分析报告，包括：500kV变压器抽头位置及对应电压值、500kV变电站无功补偿容量汇总表、220kV变电站无功补偿容量汇总表、电网统调机组出力汇总表、优化前后网损统计情况，策略分析单元通过分析大小方式无功优化联调计算模块的计算结果给出电网无功配置的优化策略，包括：变压器各电压等级抽头调整档位、当前无功补偿配置情况下的电容器和电抗器投切、电网部分变电站增加电容器和电抗器配置的建议，打印单元将无功电压分析报告打印出来，以便存档管理，结果分析和统计模块直接用于指导编制电网运行方式；
一种适用于该电力***大小运行方式无功优化联调***的联调方法，包括下列步骤：
（1）对输入的大方式数据和小方式数据进行BPA潮流计算校验，若BPA潮流计算校验的结果不收敛，则通过最优潮流模块调整至收敛；
（2）对校验收敛或调整收敛的BPA数据文件进行网络等值，等值出所需网络的数据；
（3）校验网络等值结果是否收敛，若不收敛，则调整原始BPA数据文件并重新读入，若收敛，则执行步骤（4）；
（4）从等值的网络数据中解析出大小方式优化所需的网架数据及运行数据；
（5）对解析出的大小方式联合优化所需的网架数据及运行数据进行联合优化；
（6）如果大小方式无功联合优化计算收敛，则生成新的BPA数据文件，并且自动调用BPA软件工具进行潮流校验，校验收敛，则生成结果文件；如果大小方式无功联合优化计算不收敛或生成的BPA数据文件校验结果不收敛，则调整参数设置，重新计算；
所述无功联合优化计算是在给定***网络结构和***负荷的情况下，保证满足用户用电需求的前提下，优化电力***的静态运行条件，通过调节控制变量使指定的目标函数值达到最小，目标函数值是以大小运行方式有功网损和最小作为目标函数，同时满足***对控制变量、状态变量及变量函数的物理限制和运行限制，调节控制变量包括有功出力、无功出力、变压器抽头、电容电抗器投切组数，其约束条件参数设置包括无功负荷模型、节点电压，其中，无功负荷模型全部加入约束限制；节点电压限制包括500kV、220kV、110kV母线电压，发电机端电压，
（7）根据无功优化模块计算结果，形成电网分析报表。
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