多目标协调二级电压控制策略的研究

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电压失稳一直是影响电力系统安全稳定运行的主要因素,随着互联电力系统的发展,超高压、大容量、远距离输电已经成为了电网运行的常态,对系统电压稳定提出了严峻的挑战。分级电压控制是实现区域电压控制的有效手段,而二级电压控制是其中的关键环节。系统内不同响应速度的无功调节设备之间如何相互协调,以及当风电、光伏等可再生分布式电源(Renewable Distributed Generator,RDG)接入系统之后,如何合理调节无功以减小其出力不确定性给电网带来的冲击是本文的主要研究内容。首先,本文介绍了电压稳定性的相关概念以及电压失稳的时域范围和机理,总结了分级电压控制的发展历程和二级电压控制研究现状,并重点论述了二级电压控制的基本原理以及存在的问题。其次,本文对比分析了几种常见无功调节设备的性能,将处于本地控制的静止无功补偿器(Static Var Compensator,SVC)纳入协调二级电压控制(Coordinated Second Voltage Control,CSVC)体系,结合灵敏度分析方法建立了计及混合无功响应的双层无功电压协调优化模型,其中上层以电压快速平滑调控为目标,下层以系统动态无功储备优化为目标,分别采用多目标粒子群算法和BONMIN求解器对上下层模型进行交替求解,得到最优的协调控制方案。通过IEEE 39节点测试系统仿真结果表明,该无功电压协调控制策略能够在改善系统电压稳定性的同时提高系统的动态无功储备。最后,针对风电、光伏等可再生分布式电源接入引起的电压稳定性问题,本文对其功率特性和无功可调极限进行了详细分析,建立了综合考虑网损和电压偏差的无功协调优化模型,采用粒子群算法进行求解。分别在欠功率和额定功率场景下对改进的IEEE 9节点测试系统进行仿真验证,结果表明在RDG无功可调范围内充分发挥其灵活的动态无功调节能力,可以减小系统对其他无功补偿的需求,降低离散设备的动作次数,优化后系统网损和电压波动都有了不同程度的改善,验证了本文策略的有效性。
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