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摘要:為了提高電力基建項目中電網(wǎng)自動化調(diào)控能力，提出基于有功無功協(xié)調(diào)調(diào)度的電力基建項目中電網(wǎng)自動化調(diào)控全過程控制模型，實現(xiàn)電力基建項目中電網(wǎng)自動化調(diào)控優(yōu)化控制。仿真結(jié)果表明，采用該方法進(jìn)行電力基建項目中電網(wǎng)自動化調(diào)控的穩(wěn)定性較好，協(xié)同控制能力較強(qiáng)，提高了電網(wǎng)輸出的均衡性和輸出增益。

關(guān)鍵詞:電力基建項目；電網(wǎng)；自動化；調(diào)控；全過程控制

1引言

隨著電力基建項目規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對電力基建項目中電網(wǎng)的調(diào)控可靠性提出了更高的要求，需要構(gòu)建有效的電力基建項目中電網(wǎng)自動化調(diào)控模型，結(jié)合對電力基建項目中電網(wǎng)的輸出參數(shù)辨識和自動化控制方法，進(jìn)行電力基建項目中電網(wǎng)的輸出增益調(diào)度和自適應(yīng)調(diào)控，提高電力基建項目中電網(wǎng)的輸出增益和可靠性，通過對電力基建項目中電網(wǎng)的自動化調(diào)控，建立電力基建項目中電網(wǎng)的輸出區(qū)間解耦控制模型，結(jié)合分布式電力網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化調(diào)度和調(diào)節(jié)方案，進(jìn)行電力基建項目中電網(wǎng)的調(diào)控和全過程控制，提高電力基建項目中電網(wǎng)調(diào)控和優(yōu)化控制能力，相關(guān)的電力基建項目中電網(wǎng)調(diào)控和控制方法研究受到人們的極大關(guān)注[1-2]。郝廣濤、韓學(xué)山、林振衡等學(xué)者在電網(wǎng)全景過程化量測條件下提出聚合電網(wǎng)調(diào)控方法，提出聚合電網(wǎng)、可觀測點、可觀測點的觀測函數(shù)和調(diào)控函數(shù)的概念,在此基礎(chǔ)上,給出聚合電網(wǎng)性能指標(biāo),提出可觀測點、可觀測點的觀測函數(shù)和調(diào)控函數(shù)之間的互動關(guān)系,實現(xiàn)聚合電網(wǎng)漸進(jìn)調(diào)控機(jī)制[3]。季學(xué)純、徐春雷、楊志宏等學(xué)者針對電網(wǎng)調(diào)控模型中心體系架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，設(shè)計了模型中心架構(gòu)下的模型維護(hù)流程。在此基礎(chǔ)上，研究了源端透明維護(hù)，維護(hù)權(quán)限控制，模型按需定制等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)電網(wǎng)模型源端分責(zé)維護(hù)[4-5]。但是傳統(tǒng)方法進(jìn)行電力基建項目中電網(wǎng)調(diào)控的計算開銷較大，輸出穩(wěn)定性不好。針對上述問題，本文提出基于有功無功協(xié)調(diào)調(diào)度的電力基建項目中電網(wǎng)自動化調(diào)控全過程控制模型，首先分析基建項目中電網(wǎng)相鄰區(qū)域之間交換信息，然后采用有功無功協(xié)調(diào)調(diào)度的方法進(jìn)行電力基建項目中電網(wǎng)自動化調(diào)控和電力資源的優(yōu)化調(diào)度，最后進(jìn)行仿真測試分析，得出有效性結(jié)論。

2電網(wǎng)自動化調(diào)控參數(shù)分析模型和自適應(yīng)調(diào)節(jié)

為設(shè)計出電力基建項目中電網(wǎng)自動化調(diào)控全過程模型，首先必須對電網(wǎng)自動化調(diào)控參數(shù)分析模型和自適應(yīng)調(diào)節(jié)進(jìn)行分析，得到相關(guān)參數(shù)以及自適應(yīng)調(diào)節(jié)結(jié)果，從而構(gòu)建電網(wǎng)自動化調(diào)控全過程模型，完成本文電力基建項目中電網(wǎng)自動化調(diào)控全過程模型的建立，以更好地提高電力基建項目中電網(wǎng)自動化調(diào)控能力。

2.1電網(wǎng)自動化調(diào)控參數(shù)分析模型

為了實現(xiàn)電力基建項目中電網(wǎng)自動化調(diào)控全過程控制和電力網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)化調(diào)度，建立電力基建項目中電網(wǎng)自動化調(diào)控參數(shù)分析模型，結(jié)合各個區(qū)域的子模型融合調(diào)度方法，進(jìn)行電力基建項目中電網(wǎng)輸出功率增益調(diào)節(jié)[6]，采用有功無功協(xié)調(diào)調(diào)度方法，構(gòu)建電網(wǎng)的電壓質(zhì)量分析模型，得到電網(wǎng)的輸出邊界信息：(1)公式(1)中，Ak表示為電力基建項目中電網(wǎng)輸出的邊界信息幅值，Qk表示為過零點漂移向量，ψ表示為電流超前電壓的角度，cosψ表示為功率因數(shù)，采用智能單粒子優(yōu)化方法，得到全局優(yōu)化參數(shù)模型為：(2)公式(2)中，加速系數(shù)c1和c2分別表示粒子向自身極值βk和全局極值αk推進(jìn)的加速權(quán)值。wi表示為慣性權(quán)重。在得到全局優(yōu)化參數(shù)模型后，再求得電力基建項目中電網(wǎng)調(diào)控的穩(wěn)定解，分析并聯(lián)電容器開關(guān)切換頻率，得到分布式能源消納水平表達(dá)式為：(3)公式(3)中，Di、Dj分別表示為用電效率所節(jié)約的電力和電量，t、fi分別表示為用電時間和頻率。根據(jù)本地區(qū)域電網(wǎng)調(diào)控的維數(shù)wt，得到電網(wǎng)自動化調(diào)控參數(shù)分析模型的表達(dá)式為：(4)公式(4)中，Lt表示為本地區(qū)域電網(wǎng)調(diào)控的頻率，Kp表示為比例系數(shù)。在得到電網(wǎng)自動化調(diào)控參數(shù)分析模型的表達(dá)式后，可以對電網(wǎng)自動化調(diào)控參數(shù)進(jìn)行分析，得出各電網(wǎng)自動化調(diào)控參數(shù)的作用，并根據(jù)上述分析，結(jié)合各個區(qū)域的子模型融合調(diào)度方法[7]，進(jìn)行電力基建項目中電網(wǎng)輸出功率增益調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)電網(wǎng)輸出穩(wěn)定性調(diào)節(jié)。

2.2電網(wǎng)輸出功率增益調(diào)節(jié)

為了提高供電電壓合格率，結(jié)合輸出功率增益調(diào)節(jié)的方法，得到電力基建項目中電網(wǎng)輸出的阻尼項為：(5)公式(5)中，K為阻尼系數(shù)，V表示為指數(shù)速率。在得到電力基建項目中電網(wǎng)輸出的阻尼項后，通過對多類型分布式電源、儲能分析，采用集中式控制方法，進(jìn)行電力基建項目中電網(wǎng)輸出穩(wěn)定性調(diào)節(jié)，實施集中式控制，通過歸一化的目標(biāo)函數(shù)尋優(yōu)[8]，得到電力基建項目中電網(wǎng)調(diào)度的穩(wěn)定方程，以確定實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度穩(wěn)定的因素，電力基建項目中電網(wǎng)調(diào)度的穩(wěn)定方程為：(6)公式(6)中，λ表示為總負(fù)荷需求數(shù)，Py表示為功率平衡約束，F(xiàn)z表示為頻率偏移量。對含分布式電網(wǎng)的輻射型方程，以及電力基建項目中電網(wǎng)調(diào)度的穩(wěn)定方程代入，得到支路潮流約束方程式，求出支路潮流約束因素，支路潮流約束方程式為：(7)公式(7)中，Y表示為導(dǎo)鈉矩陣，PV表示為平衡節(jié)點，δ表示為節(jié)點之間電壓的相位差。在等式潮流約束方程約束下，得到特征根記作θ：(8)采用有功無功協(xié)調(diào)調(diào)度的方法進(jìn)行電力基建項目中電網(wǎng)自動化調(diào)控和電力資源的優(yōu)化調(diào)度[9-11]，當(dāng)本地區(qū)域電網(wǎng)調(diào)控的常量μt=0時，電力基建項目中電網(wǎng)輸出的偏差向量轉(zhuǎn)化為：(9)公式(9)中，F(xiàn)f表示為負(fù)荷功率。有功損耗和電壓偏差最小時，得到電網(wǎng)合理分區(qū)模型，由此實現(xiàn)對電網(wǎng)輸出功率的增益調(diào)節(jié)，根據(jù)增益調(diào)節(jié)結(jié)果進(jìn)行全過程調(diào)節(jié)和優(yōu)化控制。在此基礎(chǔ)上，建立電網(wǎng)自動化調(diào)控全過程模型，其過程如下。

3電網(wǎng)自動化調(diào)控全過程模型

3.1有功無功協(xié)調(diào)調(diào)度

分析基建項目中電網(wǎng)相鄰區(qū)域之間交換信息，結(jié)合主動配電網(wǎng)運行經(jīng)濟(jì)性分析方法進(jìn)行電網(wǎng)自動化調(diào)控全過程模擬和自動化控制[12]，電網(wǎng)自動化調(diào)控全過程分布的狀態(tài)參數(shù)q1(x)和q2(x)合并成一個狀態(tài)項q(x)，得到基建項目中電網(wǎng)有功無功耦合性狀態(tài)方程為：(10)公式(10)中，Rs表示為電網(wǎng)輸出的負(fù)序分量，表示為控制器輸出的調(diào)制信號，Ah表示為輸出無功電流互感值。利用有功無功出力約束穩(wěn)定性條件，得到基建項目中電網(wǎng)輸出調(diào)控結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1基建項目中電網(wǎng)輸出調(diào)控結(jié)構(gòu)上述控制結(jié)構(gòu)中，Ra(q)是基建項目中電網(wǎng)輸出調(diào)控的被控對象，Rc(q)是有功功率控制參數(shù)，Hm(Q)與Hy(Q)是有功功率上下限值和時延，電壓幅值和參考電壓值，Ra(q)=Hm(Q)，得到有功功率和無功功率的調(diào)度函數(shù)為：(11)公式(11)中，U(Q)表示為電網(wǎng)有功無功協(xié)調(diào)函數(shù)，Y(s)表示為系統(tǒng)狀態(tài)函數(shù)。結(jié)合主動配電網(wǎng)運行經(jīng)濟(jì)性分析方法，進(jìn)行電網(wǎng)自動化調(diào)控全過程模擬和自動化控制，通過對電網(wǎng)的有功無功協(xié)調(diào)，進(jìn)行輸出穩(wěn)定性調(diào)節(jié)，完成有功無功協(xié)調(diào)調(diào)度。在此基礎(chǔ)上，可以對電網(wǎng)自動化調(diào)控進(jìn)行優(yōu)化控制。

3.2電網(wǎng)自動化調(diào)控優(yōu)化控制

在滿足節(jié)點電壓的安全穩(wěn)定條件下，進(jìn)行電力基建項目中電網(wǎng)自動化調(diào)控和電力資源的優(yōu)化調(diào)度，得到二階錐松弛形式：(12)公式(12)中，Lm表示為m空間中的二階錐，b表示為平移，Ax表示為旋轉(zhuǎn)倒影。結(jié)合Lyapunov穩(wěn)定性收斂條件，根據(jù)分解協(xié)調(diào)原理，取基建項目中電網(wǎng)輸出極小值的控制系數(shù)O，存在下列等式成立：(13)利用加速梯度方法，求解電網(wǎng)自動化調(diào)控的積向量，其為：(14)公式(14)中，prox(·)表示為近端操作，zq表示為步長，f(x)表示為凸函數(shù)。得到電網(wǎng)自動化調(diào)控的積向量后，再通過對全局協(xié)調(diào)器進(jìn)行穩(wěn)定性控制，對其進(jìn)行運算，可以得到基建項目中電網(wǎng)調(diào)控的優(yōu)化模型為：(15)公式(15)中，F(xiàn)表示為電網(wǎng)調(diào)控節(jié)點，wji表示為電網(wǎng)調(diào)控控制全局邊界值。通過得到的基建項目中電網(wǎng)調(diào)控的優(yōu)化模型以及上述其他步驟，利用加速梯度方法，得到電網(wǎng)自動化調(diào)控的積向量，構(gòu)建基建項目中電網(wǎng)調(diào)控的優(yōu)化模型，憑借基建項目中電網(wǎng)調(diào)控的優(yōu)化模型以及多元參數(shù)尋優(yōu)方法，實現(xiàn)電力基建項目中電網(wǎng)自動化調(diào)控優(yōu)化控制，以提高電力基建項目中電網(wǎng)自動化調(diào)控全過程模擬中的應(yīng)用性能。

4仿真實驗與結(jié)果分析

為了驗證本文方法在實現(xiàn)電力基建項目中電網(wǎng)自動化調(diào)控全過程模擬中的應(yīng)用性能，結(jié)合VisualC++仿真工具進(jìn)行仿真實驗，設(shè)定基建項目中電網(wǎng)輸出電壓幅值為1200V，輸出功率的最大增益為200dB，干擾強(qiáng)度為-12dB，線路全長延時為1.68ms，根據(jù)上述參數(shù)設(shè)定，進(jìn)行電力基建項目中電網(wǎng)自動化調(diào)控，得到電網(wǎng)功率增益輸出如圖2所示。根據(jù)圖2得知結(jié)果表明，采用該方法進(jìn)行電網(wǎng)功率增益輸出調(diào)節(jié)，輸出的穩(wěn)定性較好，增益較高，測試輸出誤差，得到對比結(jié)果如圖3所示。分析圖3得知，本文方法進(jìn)行電力基建項目中電網(wǎng)自動化調(diào)控的輸出誤差較小，協(xié)同控制能力較強(qiáng)，提高了電網(wǎng)輸出的均衡性和輸出增益。

5結(jié)束語

通過對電力基建項目中電網(wǎng)的自動化調(diào)控，建立電力基建項目中電網(wǎng)的輸出區(qū)間解耦控制模型，提高電力基建項目中電網(wǎng)調(diào)控和優(yōu)化控制能力，本文提出基于有功無功協(xié)調(diào)調(diào)度的電力基建項目中電網(wǎng)自動化調(diào)控全過程控制模型，采用有功無功協(xié)調(diào)調(diào)度的方法進(jìn)行電力基建項目中電網(wǎng)自動化調(diào)控和電力資源的優(yōu)化調(diào)度，結(jié)合主動配電網(wǎng)運行經(jīng)濟(jì)性分析方法進(jìn)行電網(wǎng)自動化調(diào)控全過程模擬和自動化控制，研究得知，本文方法進(jìn)行電力基建項目中電網(wǎng)自動化調(diào)控的輸出誤差較小，輸出增益較大。

作者:周鵬 萬華 周斌 王虹 單位:國網(wǎng)寧夏電力建設(shè)分公司