专利名称：一种特高压暂态稳定控制的优化方法
技术领域：
本发明涉及电力系统领域的优化方法，具体涉及一种特高压暂态稳定控制的优化方法。
背景技术：
电力系统三道防线的最重要内容之一是合理的安全稳定控制措施，而安全稳定控 制措施中最常用的方法之一就是切机控制。为了保证电力系统的暂态稳定性，电力系统内 安装了大量的安全稳定控制装置，所有的控制策略均需离线制定并写入策略表以备紧急控 制使用。实际工程一般采用试算法制定切机策略，该法通常得不到最优切机方案，尤其是针 对特高压电网IOOOkV与500kV的协调控制，因其控制范围与控制量更大，控制规律也更复 杂，对于同一故障形式，可能有更多的可行控制措施。因此需要对这些控制措施和控制对象 进行综合优化研究，提出风险性和经济性综合优化方法，以取得更可行和控制代价更小的 协调控制措施。
针对暂态稳定紧急控制，众多学者从不同角度给出了不同的研究方法，如功率切 换法、混合法、扩展等面积法、最优控制原理法、模糊风险分析法、动态安全域法、WAMS法、快 速时域仿真法等等，但是对于采用智能算法的关注较少。
目前，华北华中电网通过长治 南阳 荆门特高压联络线同步互联，随着特高压联 网的不断发展，华北、华中、华东将通过特高压交流联络线实现同步互联，形成“三华”特高 压交流联网系统。“三华”电网的形成，可大幅度缩短电网间的电气距离，节约输电走廊，充 分发挥大电网互联的水火互济、减少系统装机备用容量、提高区域间输电容量、增强系统联 网能力、优化能源资源配置等效益。同时，“三华”电网的形成也带来了新的问题，如互联电 网规模成倍增大，电网拓扑结构更加复杂。在新的电网结构和运行方式下，区域电网间将交 互影响，运行特性也将随之发生变化，电网安全稳定问题更加突出，威胁互联大电网的安全 运行，给安全稳定控制带来新的挑战。发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种特高压暂态稳定控制的优化方法，本发明 有利于电力系统规划、分析人员掌握暂态稳定紧急控制，为确定特高压电网的紧急安全控 制措施提供依据。本发明提供的特高压暂态稳定控制的优化方法，其改进之处在于增加了 小波变异操作，提高了全局收敛特性，可以处理上万节点的优化问题，并且可以很方便地结 合并行计算技术，利用大型计算机进一步提高计算速度。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的
一种特高压暂态稳定控制的优化方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步 骤
(I)建立电网协调控制优化模型；
(2)将所述电网协调控制优化模型有约束优化问题转化为无约束优化问题；
(3)采用含小波变异的粒子群优化算法对无约束优化问题求解；
(4)确定粒子群中全局最优解。
其中，所述步骤(I)中，建立IOOOkV与500kV电网协调控制优化模型包括下述步骤
A、采集发电机组及励磁系统的动态变量和潮流变量，以及节点电压和相角；
B、将步骤A的采集量应用到电网协调控制优化模型中，电网协调控制优化模型用下述表达式组表示
权利要求
1.一种特高压暂态稳定控制的优化方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤(1)建立电网协调控制优化模型；(2)将所述电网协调控制优化模型有约束优化问题转化为无约束优化问题；(3)采用含小波变异的粒子群优化算法对无约束优化问题求解；(4)确定粒子群中全局最优解。
2.如权利要求1所述的特高压暂态稳定控制的优化方法，其特征在于，所述步骤(I) 中，建立IOOOkV与500kV电网协调控制优化模型包括下述步骤A、采集发电机组及励磁系统的动态变量和潮流变量，以及节点电压和相角；B、将步骤A的采集量应用到电网协调控制优化模型中，电网协调控制优化模型用下述表达式组表示
3.如权利要求1所述的特高压暂态稳定控制的优化方法，其特征在于，所述步骤(2) 中，通过评价函数将步骤(I)建立的电网协调控制优化模型有约束优化问题转化为无约束优化问题；所述评价函数用下式表示
4.如权利要求1所述的特高压暂态稳定控制的优化方法，其特征在于，所述步骤(3) 中，利用含小波变异的粒子群优化算法对步骤(2)得到的无约束优化问题求解，含小波变异的粒子群优化算法用下述表达式组表示
5.如权利要求1所述的特高压暂态稳定控制的优化方法，其特征在于，定义供电区域 内待优化的符合功率要求全部的发电机组为单个粒子，那么粒子群是m个粒子组成的一个 向量组，若单个粒子是一个n维列向量，粒子群是一个m行n列的矩阵，第一代每个粒子在 控制变量的上下限范围内随机产生；所述含小波变异的粒子群优化算法包括下述步骤<1>选取符合优化要求的发电机组，并记录所需发电机组的待优化参数；<2>根据所需发电机组的待优化参数设定控制变量的上限和下限；<3>采用BPA潮流计算法对发电机组进行至少一次潮流计算；<4>潮流计算的结果组成可行解数据库；<5>从可行解数据库中选取一组种群即为粒子群；选取粒子群的控制变量并初始化粒 子群;<6>对于每个粒子，在给定控制变量的前提下，用BPA潮流计算法进行一次定功率定电 压节点的无功功率上下限的潮流计算；〈7>确定投切机组的命令，并针对可信故障进行为期10s的暂态稳定计算，根据评价函 数③计算每个粒子的费用；〈8>确定每个粒子的最优位置pbest以及整个粒子群中的最优位置gbest pbest中最 优的那个粒子即为gbest;<9>判断是否满足终止条件若满足，则转入步骤〈12> ;否则，增加迭代次数并转入步 骤 <10> ；<10>根据表达式组④更新每个粒子的惯性加权因子《、每个粒子的位置坐标x和速度 V，然后执行小波变异操作；<11>转入步骤〈7>，并利用更新后的位置坐标x重复步骤〈7>至步骤〈10> ；<12>得到最后一代整个粒子群中的最优位置gbest。
6.如权利要求5所述的特高压暂态稳定控制的优化方法，其特征在于，所述步骤<1> 中，选取电力系统中的控制变量，每个控制变量对应单个粒子；初始化粒子群包括初始化 PSO参数、可信故障集和每个控制变量的上下限。
7.如权利要求5所述的特高压暂态稳定控制的优化方法，其特征在于，所述步骤〈7> 中，根据评价函数③计算每个粒子的费用包括判断暂态是否稳定以评价每个粒子的惩罚函数项，每个粒子的费用=费用系数X发电机功率。
8.如权利要求5所述的特高压暂态稳定控制的优化方法，其特征在于，所述步骤〈9> 中，终止条件为迭代次数，取50代。
9.如权利要求1所述的特高压暂态稳定控制的优化方法，其特征在于，所述步骤(4) 中，最后一代整个粒子群中的最优位置gbest即为粒子群中全局最优解。
全文摘要
本发明涉及电力系统领域的优化方法，具体涉及一种特高压暂态稳定控制的优化方法，包括下述步骤(1)建立电网协调控制优化模型；(2)将所述电网协调控制优化模型有约束优化问题转化为无约束优化问题；(3)采用含小波变异的粒子群优化算法对无约束优化问题求解；(4)确定粒子群中全局最优解。本发明有利于电力系统规划、分析人员掌握暂态稳定紧急控制，为确定特高压电网的紧急安全控制措施提供依据。本发明提供的特高压暂态稳定控制的优化方法，其改进之处在于增加了小波变异操作，提高了全局收敛特性，可以处理上万节点的优化问题，并且很方便地结合并行计算技术，利用大型计算机进一步提高计算速度。
文档编号H02J3/00GK103066595SQ20121057651
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月26日 优先权日2012年12月26日
发明者王义红, 王一冰, 秦晓辉, 周勤勇 申请人:中国电力科学研究院, 国家电网公司