基于电网在线数据的统一潮流控制器运行策略优化方法

摘要

本发明公开了本发明涉及一种基于电网在线数据的统一潮流控制器运行策略优化方法，根据电网的实时运行情况，连续更新UPFC的控制目标和约束条件，根据UPFC的控制目标和约束条件建立最优潮流的计算模型，采用优化算法进行求解后得到UPFC的控制策略。本方法可用于电网的实时运行控制，充分利用UPFC控制能力强的特点，提高了装置的利用率，保证了电网安全稳定运行。本发明根据电网的实际运行情况，建立UPFC运行策略优化模型并进行求解，滚动制定UPFC的最优运行方式，为充分利用UPFC强大的电压支撑、线路潮流控制等能力创造了条件。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力系统计算方法，特别涉及一种基于电网在线数据的统 一潮流控制器运行策略优化方法，属于电力系统调度运行领域。

背景技术

现代电力系统的安全与经济运行正面临着新的挑战，电网运行需要新的调 控手段，以满足电力系统安全稳定运行的需要，其中如何对电网的潮流进行有 效的调节和控制是当前急需解决的主要问题之一。

长久以来，人们对于电力系统的优化潮流控制的研究已经很多。但是电力 电子技术的发展与应用对传统的电力系统在对优化潮流的控制上产生了巨大 的影响。传统的电网控制多采用电控设备进行机械式控制从而造成控制缓慢、 间断且不精确的局面，而FACTS(柔性交流输电系统(FACTS)：Flexible AlternativeCurrentTransmissionSystems)技术的运用成功地扭转了这 种局面，实现对系统状态平滑、迅速及实时的调节。这种调节方式可以突破以 往的输送电能安全裕度的限制，在提高系统输送电能能力的同时对配电网络的 潮流功率实现优化控制，并且能使整个系统的安全稳定运行更有保障。另一方 面，大功率电力电子技术的迅速发展，也继续会推动FACTS装置在电力系统中 的应用，在今后电力系统的实际运行中也必然要考虑FACST器件对系统的控 制与影响。因为优化潮流控制是FACTS应用中最为重要的方面之一，所以研 究一套可靠、有效且先进的能计及FACST装置的优化潮流控制方法就显得尤 为重要。

因此，研究含有FACTS控制器的电力网络优化潮流控制具有重要的理论 价值和实际意义，而且是紧要和迫切的。其中统一潮流控制器作为FACTS控 制器中最具有代表性且最复杂的一种补偿器，它能够同时为输电线路提供串联 和并联补偿，也是迄今为止通用性最好的FACTS装置。因而研究UPFC运行控 制策略的最优化方法，对于提高UPFC在电网中运行的灵活性和可靠性有着积 极的意义。

统一潮流控制器作为当今最为先进、控制能力最强的FACTS装置，目前为 止还未应用在我国的实际电网中。统一潮流控制器还不能有效应用与电网中， 缺乏统一潮流控制器在实际电网中的安全稳定运行保证，不能发挥统一潮流控 制器的潮流、电压等控制能力。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于电网在线数据的统一潮流控制器运行策略 优化方法，根据实际电网的运行情况，选择UPFC的控制目标，同时确定相应 的约束条件；根据UPFC的控制目标和约束条件建立最优潮流的计算模型，采 用优化算法进行求解后得到UPFC的控制策略。本方法可用于电网的实时运行 控制，充分利用UPFC控制能力强的特点，提高了装置的利用率，保证了电网 安全稳定运行。

为达到以上目的，本发明采用以下技术方案来实现。

本发明采用的技术方案为：

基于电网在线数据的统一潮流控制器运行策略优化方法，包括以下步骤：

(1)基于电网实时调度运行系统获取状态估计后的电网仿真计算数据；

(2)根据所述电网仿真计算数据对电网运行状态进行分类；

(3)依据所述电网运行状态的不同类型，选择统一潮流控制器(UPFC)的 控制目标；

(4)根据统一潮流控制器(UPFC)控制目标的不同，选择基础约束条件和 动态约束条件；

(5)基于电网仿真计算数据和电网运行状态，通过UPFC控制目标和约束条 件选择算法，分别确定统一潮流控制器UPFC的控制目标和约束条件建立最优 潮流模型，并采用数学优化方法求解后获取UPFC的最优运行策略。

较优地，步骤(2)所述的电网运行状态分类根据依据电网运行存在的问 题进行分类，按照问题的严重程度从重至轻将电网运行状态依次划分为：线路 过载、线路N-1过载、节点电压越限和正常运行状态。

较优地，步骤(3)所述的统一潮流控制器(UPFC)的控制目标包括：消 除线路过载、消除线路N-1过载、消除节点电压越限和电网网损最小。

较优地，步骤(4)所述的基础约束条件为必须考虑的约束条件，动态约 束条件为根据统一潮流控制器(UPFC)的控制目标进行确定的约束条件。所述 基础约束条件包括统一潮流控制器(UPFC)串联侧有功和无功功率的上下限， 统一潮流控制器(UPFC)并联侧有功和无功功率的上下限、发电厂有功和无功 出力上下约束；所述动态约束条件包括节点电压上下限、线路有功功率上下限、 线路N-1约束。

较优地，步骤(5)具体包括以下步骤：

step0:对电网运行数据进行仿真计算；

step1:判断电网是否存在线路潮流过载，如果存在线路潮流过载，转step2， 否则，转step3；

step2:UPFC控制目标为消除线路过载，约束条件为基础约束条件，转step8；

step3:判断电网是否存在线路N-1过载，如果存在线路N-1过载，转step4， 否则，转step5；

step4:UPFC控制目标为消除线路N-1过载，约束条件除基础约束条件外， 包括线路有功功率上下限约束，转step8；

step5:判断电网是否存在节点电压越限，如果存在节点电压越限，转step6， 否则，转step7；

step6:UPFC控制目标为消除节点电压越限，约束条件除基础约束条件外， 还包括线路有功功率上下限约束和线路N-1过载约束，转step8；

step7:UPFC控制目标为电网网损最小，约束条件除基础约束条件外，还包 括线路有功功率上下限约束、线路N-1过载约束和节点电压上下限约束，转 step8；

step8:根据UPFC控制目标和约束条件建立最优潮流计算模型，采用优化算法 求解后，输出UPFC的最优控制策略。

即步骤(5)所述的UPFC控制目标和约束条件选择算法具体包括步骤 step0～step7。

与现有技术相比，本发明有益效果包括：

本发明提出一种基于电网运行数据的统一潮流控制器运行策略优化方法， 根据实际电网的运行情况，选择UPFC的控制目标，同时确定相应的约束条件； 根据UPFC的控制目标和约束条件建立最优潮流的计算模型，采用优化算法进 行求解后得到UPFC的控制策略。本方法可用于电网的实时运行控制，充分利 用UPFC控制能力强的特点，提高了装置的利用率，保证了电网安全稳定运行， 保证电网连续运行的可靠性，同时充分利用UPFC强大的控制能力和灵活的调 节能力；

本发明考虑到电网实际运行中，线路潮流、节点电压均不断发生变化，保 证电网安全稳定运行的首要控制目标也相应不同，本发明根据电网实际运行情 况，充分利用UPFC强大线路潮流控制能力和电压调节能力，实时调整UPFC的 控制目标，保证电网持续处于最优运行状态，具有良好的经济性；

本发明保证统一潮流控制器在实际电网中的安全稳定运行，并最大程度的 发挥统一潮流控制器的潮流、电压等控制能力，为将来统一潮流控制器的实际 工程应用创造条件。

附图说明

图1为本发明所述的基于电网运行数据的统一潮流控制器运行策略优化方 法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，一种基于电网在线数据的统一潮流控制器运行策略优化方法， 包括以下步骤：

(1)基于电网实时调度运行系统获取状态估计后的电网仿真计算数据；

(2)根据所述电网仿真计算数据对电网运行状态进行分类，电网运行状态 分类根据依据电网运行存在的问题进行分类，按照问题的严重程度从重至轻将 电网运行状态依次划分为：线路过载、线路N-1过载、节点电压越限和正常运 行状态；

(3)依据所述电网运行状态的不同类型，选择统一潮流控制器(UPFC)的 控制目标，所述统一潮流控制器(UPFC)的控制目标包括：消除线路过载、消 除线路N-1过载、消除节点电压越限和电网网损最小；

(4)根据统一潮流控制器(UPFC)控制目标的不同，选择基础约束条件和 动态约束条件；基础约束条件为必须考虑的约束条件，动态约束条件为根据统 一潮流控制器(UPFC)的控制目标进行确定的约束条件。基础约束条件包括统 一潮流控制器(UPFC)串联侧有功和无功功率的上下限，统一潮流控制器(UPFC) 并联侧有功和无功功率的上下限、发电厂有功和无功出力上下约束；所述动态 约束条件包括节点电压上下限、线路有功功率上下限、线路N-1约束；

(5)基于电网仿真计算数据和电网运行状态，通过UPFC控制目标和约束条 件选择算法，分别确定统一潮流控制器UPFC的控制目标和约束条件建立最优 潮流模型，并采用数学优化方法求解后获取UPFC的最优运行策略；

步骤(5)具体包括以下步骤：

step0:对电网运行数据进行仿真计算；

step1:判断电网是否存在线路潮流过载，如果存在线路潮流过载，转step2， 否则，转step3；

step2:UPFC控制目标为消除线路过载，约束条件为基础约束条件，转step8；

step3:判断电网是否存在线路N-1过载，如果存在线路N-1过载，转step4， 否则，转step5；

step4:UPFC控制目标为消除线路N-1过载，约束条件除基础约束条件外， 包括线路有功功率上下限约束，转step8；

step5:判断电网是否存在节点电压越限，如果存在节点电压越限，转step6， 否则，转step7；

step6:UPFC控制目标为消除节点电压越限，约束条件除基础约束条件外， 还包括线路有功功率上下限约束和线路N-1过载约束，转step8；

step7:UPFC控制目标为电网网损最小，约束条件除基础约束条件外，还包 括线路有功功率上下限约束、线路N-1过载约束和节点电压上下限约束，转 step8；

step8:根据UPFC控制目标和约束条件建立最优潮流计算模型，采用优化算 法求解后，输出UPFC的最优控制策略。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通 技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。