一种面向协同场景的电网无功电压综合治理方法及装置与流程

本发明涉及电力系统优化控制，尤其涉及一种面向协同场景的电网无功电压综合治理方法及装置。

背景技术：

1、随着新型电力系统的发展，跨区特高压直流输电、新能源集中并网和配电侧分布式资源正在共同改变受端电网的无功电压运行特性。骨干传输网、多直流馈入系统和配电网通过潮流分布、短路容量、无功备用和电压恢复过程相互耦合，使得无功电压治理问题从局部设备投切问题转变为一个跨层级、跨时间尺度的综合治理问题。

2、现有技术中的无功治理方法大多是针对单一场景进行建模和优化，例如，分别处理骨干网的电压偏高问题、直流系统的换相失败风险问题或配电网的电压越限问题。这种方式缺少一个能够统一衡量静态安全性和暂态安全性的指标体系，也缺乏跨层级之间的反馈机制。因此，针对单一场景得到的最优方案在复杂的综合场景下，可能会引发新的矛盾，例如配电侧的就地补偿可能改变主网的无功潮流，或者集中式新能源场站的独立调节可能造成控制区域重叠和调节冲突。这导致现有技术难以实现全局最优的无功电压综合治理效果。

技术实现思路

1、本发明提供一种面向协同场景的电网无功电压综合治理方法及装置，用以解决现有技术中无功电压治理方法缺少跨层级协同、评价指标单一、难以适应复杂综合场景的缺陷。

2、第一个方面，本发明提供一种面向协同场景的电网无功电压综合治理方法，包括：

3、构建统一的电网综合信息模型，并对多类型的无功资源进行动态划分建模；

4、建立综合电压安全指标，所述综合电压安全指标覆盖静态安全性与暂态安全性；

5、基于所述综合电压安全指标，识别电网中的薄弱节点并进行风险分区，以及划分协同控制区域；

6、构建多目标协同优化模型，并采用预设的分层协同迭代流程对所述多目标协同优化模型进行求解，获得综合治理方案；所述综合治理方案包括所述协同控制区域内各可调资源的无功功率或电压设定值。

7、根据本发明提供的一种面向协同场景的电网无功电压综合治理方法，构建统一的电网综合信息模型，并对多类型的无功资源进行动态划分建模，包括：

8、构建统一的电网综合信息模型，将主网拓扑、直流落点、新能源场站、配电侧资源、无功补偿设备以及典型运行场景映射到同一状态空间中；

9、将无功资源划分为稳态离散调节资源、快速动态支撑资源和电力电子可控资源，并分别建立动态无功能力边界。

10、根据本发明提供的一种面向协同场景的电网无功电压综合治理方法，所述综合电压安全指标由静态电压运行状态指标、配电网等效功率指标、系统强度指标、直流换相失败风险指标和暂态电压越限风险期望通过预设权重加权求和得到；

11、所述综合电压安全指标用于刻画正常运行方式下的电压水平以及严重故障下的动态恢复能力。

12、根据本发明提供的一种面向协同场景的电网无功电压综合治理方法，识别电网中的薄弱节点并进行风险分区，包括：

13、计算所述综合电压安全指标对节点无功注入的偏导数，以获得无功补偿灵敏度；

14、基于每个电网节点对应的场景概率计算所述电网节点在故障集合下的电压失稳风险期望；

15、根据每个电网节点到直流落点或薄弱区域的等效电气距离，确定所述电网节点的综合优先级指标；

16、根据所述无功补偿灵敏度、所述电压失稳风险期望和所述综合优先级指标，对全网节点进行风险划分，确定高、中、低风险分区。

17、根据本发明提供的一种面向协同场景的电网无功电压综合治理方法，划分协同控制区域，包括：

18、对于不同的新能源场站，确定对应的无功调节影响范围；所述无功调节影响范围是当所述新能源场站无功出力变化单位值时，电网中电压变化量超过预设门槛值的节点集合；

19、计算任意两个所述新能源场站的无功调节影响范围的重叠度；所述重叠度是两个所述新能源场站的无功调节影响范围所包含的节点集合的交集元素数量与并集元素数量的比值；

20、将重叠度高于预设阈值的多个所述新能源场站归并为一个协同控制区。

21、根据本发明提供的一种面向协同场景的电网无功电压综合治理方法，所述多目标协同优化模型的联合目标为：电压偏差最小、综合稳定裕度提升最大以及配置管理成本最低；

22、所述多目标协同优化模型的决策变量包括无功补偿节点、装置类型、装置容量、集中式新能源场站无功参考值、配电侧分布式资源控制量以及各时段调节步长。

23、根据本发明提供的一种面向协同场景的电网无功电压综合治理方法，所述分层协同迭代流程按照配电侧优先、直流侧增补、骨干网协调的顺序进行求解。

24、根据本发明提供的一种面向协同场景的电网无功电压综合治理方法，在所述配电侧优先的求解中，若配电网中包含储能系统，则建立储能系统的无功能力模型；所述无功能力模型将所述储能系统的无功功率调节范围表示为其荷电状态的分段线性函数。

25、第二个方面，本发明还提供一种面向协同场景的电网无功电压综合治理装置，包括：

26、构建模块，用于构建统一的电网综合信息模型，并对多类型的无功资源进行动态划分建模；

27、处理模块，用于建立综合电压安全指标；所述综合电压安全指标覆盖静态安全性与暂态安全性；

28、划分模块，用于基于所述综合电压安全指标，识别电网中的薄弱节点并进行风险分区，以及划分协同控制区域；

29、求解模块，用于构建多目标协同优化模型，并采用预设的分层协同迭代流程对所述多目标协同优化模型进行求解，获得综合治理方案；所述综合治理方案包括所述协同控制区域内各可调资源的无功功率或电压设定值。

30、第三个方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述第一个方面所述的面向协同场景的电网无功电压综合治理方法。

31、第四个方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述第一个方面所述的面向协同场景的电网无功电压综合治理方法。

32、第五个方面，本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一个方面所述的面向协同场景的电网无功电压综合治理方法。

33、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

34、1、通过构建统一的电网综合信息模型，将骨干传输网、多直流馈入系统和多元配电网纳入统一状态空间进行分析，能够准确反映各层级间的电气耦合与无功交换关系，避免了传统分场景优化所导致的控制冲突和目标割裂问题，实现了全局协同治理。

35、2、通过建立覆盖静态安全性与暂态安全性的综合电压安全指标，能够全面量化评估电网在正常运行方式下的电压水平和严重故障下的动态恢复能力，为多类型无功资源的统一评价和优化配置提供了科学依据。

36、3、通过基于风险期望、无功灵敏度和电气距离进行薄弱节点识别与风险分区，并基于影响范围重叠度划分协同控制区域，能够精准定位治理关键点，并对存在强耦合关系的新能源场站实施协同控制，有效降低了调节冲突，提升了治理效率。

37、4、通过构建以电压偏差、稳定裕度和成本为目标的多目标协同优化模型，并采用配电侧优先、直流侧增补、骨干网协调的分层迭代流程进行求解，实现了多类型无功资源的优化配置与分层协同控制，从而在提升全网电压治理效果的同时，兼顾了经济性。