本发明属于抽水蓄能供电系统控制策略，涉及一种基于分级补偿原理的抽水蓄能施工供电系统电压-无功补偿控制策略。
背景技术：
1、在供电系统中，目前大多关注配电网底层设备协调运行优化或针对单一电能质量问题进行治理，而关于抽水蓄能电站施工用电管理水平还处于较为粗放的阶段，尚未考虑适用于抽水蓄能电站施工供电系统多工况下典型电能质量问题的综合治理策略及整体电能质量的协调优化，分级协调补偿控制模式及架构亟需进一步探索。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是提供一种基于分级补偿原理的抽水蓄能施工供电系统电压-无功补偿控制策略，进行电压越限控制和电压无功优化控制并进行越限判断，再进行全局优化及分级协调控制，采用全局优化对越限校正进行补充，直至所有节点电压和功率在正常范围内，实现系统降损节能。
2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于分级补偿原理的抽水蓄能施工供电系统电压-无功补偿控制策略，它包括如下步骤：
3、s1，整体模型，针对施工供电系统中dg、电容器组、oltc设备的选址定容问题，实现基于分级协调补偿的多目标决策控制方案；抽水蓄能施工供电系统优化控制模型表示为：
4、(1)
5、式中：为总目标函数，、、为子目标函数；、为系统与设备相关约束条件；分别为系统决策变量和系统运行状态变量；该模型为整体电压-无功分级协调优化控制模型；
6、s2，控制变量，包括决策向量和状态向量；
7、s2-1，决策向量表示第k个分级优化控制周期内由m个控制变量组成的优化控制模型的决策向量；决策向量xk包括oltc的分接头位置、电容器组的投切组数、snop的有功和无功功率和和；
8、s2-2，状态向量表示第k个分级优化控制周期内由m个控制变量组成的优化控制模型的状态向量；状态向量包括各个节点负荷的有功和无功实时功率和、预测功率和、节点电压和支路电流以及功率因数；
9、s3，目标函数，分级优化模型的目标函数f(xk,uk,t)由3个层级目标函数构成，分别为：以配电网电压最优控制为目标决策的规划方案f1(xk,uk,t)、以施工供电系统功率因数最优为目标决策的规划方案f2(xk,uk,t)、以施工供电系统有功损耗最小为目标决策的规划方案f3(xk,uk,t)；
10、s4，约束条件，包括潮流约束、节点电压及支路电流约束、柔性互联装置运行约束、柔性变压器运行约束、综合无功补偿运行约束和功率因数运行约束；
11、s5，求解，包括载入系统实时数据信息及模型、初始潮流计算、电压的越限判断与校正、典型电能质量问题判断及治理分级治理、功率因数的越限判断与校正、全局的电压-无功优化和逐层迭代优化。
12、在s2中，决策向量的最大维数由配电网中dg电站、馈线和变电站cbs、oltc的总数、互联区域中snop的有功和无功功率决定，每次优化时决策向量的实际维数由每一级提出的预决策方法确定；状态向量的最大维数由配电网中各个节点负荷的有功和无功实时功率及预测功率、节点电压和支路电流馈线和负荷的功率因数决定，每次优化时状态向量uk的实际维数由每一级提出的预决策方法确定。
13、在s3中，整个供电系统分层优化模型表示为：
14、（1）施工供电系统电压最优控制目标：
15、（2）
16、
17、（2）施工供电系统功率因数最优控制目标：
18、（3）
19、
20、（3）施工供电系统有功损耗最小化目标：
21、（4）
22、。
23、在s4中，（1）潮流约束，
24、（5）
25、式中，、为节点i上发电机注入的有功功率和无功功率；、为节点i上负荷注入的有功功率和无功功率；、为节点i和节点j的电压，为节点i和节点j之间的电导，为节点i和节点j之间的电纳，为节点i和节点j之间相角差；
26、（2）节点电压及支路电流约束，
27、（6）
28、式中，和分别为系统中节点电压幅值的上下限；是支路ij的电流幅值，是支路ij的电流幅值上限；
29、（3）柔性互联装置运行约束，
30、（7）
31、式中，和分别为snop中i侧和j侧变流器的运行损耗；k为变流器的损耗系数；为snop变流器的额定容量；
32、（4）柔性变压器运行约束，
33、（8）
34、式中，为柔性变压器高压侧电压，为常数；为t时刻柔性变压器变比；为t时刻分接头档位，是整数变量；为相邻档位的变比差值；、分别为分接头的最大档位和最小档位；为0,1变量，若为１则说明有载调压变压器分接头位置改变，若为0则说明分接头位置不变；为柔性变压器允许的最大动作次数；
35、（5）综合无功补偿运行约束，
36、（9）
37、式中，为t时段节点i投切电容器组数；为单组电容器在额定电压下发出的无功功率；为节点i处电容器组最大投切的组数；属于0,1变量，其0,1状态表示t时段节点i处电容器组在下一时刻是否投切；为分组投切电容器在24小时内最大允许动作的次数;、为节点i处的静止无功补偿器允许发出无功功率的上下限；
38、（6）功率因数运行约束，
39、（10）。
40、在s5中，求解流程为：
41、step1，载入系统实时数据信息及模型；
42、载入电压-无功控制需要的低压配电馈线末端节点的用电负荷信息以及中压配电回路信息，并采集实时数据和模型；具体内容包括各个配电回路母线上的电压、电流、有功、无功、功率因数等参数及柔性有载调压变压器的分接头位置、电容、电抗器的出线开关位置信号；
43、step2，初始潮流计算；
44、在进行施工供电系统无功电压优化控制前进行一次潮流计算；该过程潮流计算的电压作为step3判断电压是否越限的依据；该过程潮流计算的功率作为step5判断功率因数是否越限的依据；该过程潮流计算的网损作为step6施工供电系统无功优化的初始网损；
45、step3，电压的越限判断与校正；
46、step3-1，根据各馈线独立运行的初值电压判断是否存在电压越限，若所有电压节点都在正常范围内则结束；
47、step3-2，若存在越限，进一步分析产生电压越限程度及越限原因；
48、step3-3，根据越限情况判断越限量是否在10%以内，若超过10%，则此时电压越限节点较多，需进一步执行优化算法对节点电压和支路电力进行约束及校正，满足要求时即跳出优化迭代；
49、step3-4，若越限量在10%以内，则按照从负荷侧至网侧的顺序，即按电压等级从低到高的顺序，逐层针对典型电能质量问题进行分级治理消除电压越限。
50、step4，典型电能质量问题判断及治理分级治理；
51、step4-1，根据采集信息判断是否存在较大的线路阻抗；如若存在，通过配置以调电容器组构成的综合补偿电力电子装置实现就地补偿，根据有载调压器档位的变化进一步控制投切电容器组，实现多种补偿容量的组合，通过预计算的初值电压估算消除越限所需控制装置的动作量值，并随终端负荷工作状态或电压变化进行及时调整；如若不存在则进入下一步判断；
52、step4-2，根据线路实时数据检测配电馈线中是否出现冲击电流或功率突变；如若存在，在关键节点的配电电力变压器，利用柔性有载调压的控制方案，在低压配电台区层面电压和无功的连续调节，对这个变压器下端负荷进行无功-电压补偿；如若不存在则进入下一步判断；
53、step4-3，根据配电回路母线数据判断不同低压配网馈线的功率是否存在非均匀分布或是否超越单区功率阈值上限；此时由于台区重载，单个区域控制装置已经达到控制约束限制，无法进一步调节，则向同级其他区域求助，通过配置有电力电子柔性互联装置，从系统层面对多个区域之间的潮流进行调控，调节功率非均匀分布，实现多个区域之间的无功和电压调控，实现多个区域之间的电压和无功均衡调节。
54、step5：功率因数的越限判断与校正；
55、若所有功率节点都在正常范围内则结束；若存在功率越限，进一步分析产生功率越限的原因，消除功率越限；参考电压越限的判断与校正，通过柔性互联装置的功率调控、柔性有载调压分接头档位、补偿电容及电抗器投切三方面进行综合调节，进而根据实时的指标和预期指标对功率因数实施校正，解决有功和无功潮流越限的情况；
56、step6：全局的电压-无功优化；
57、当系统的节点电压和功率因素都在正常范围内时，进行下一步全局无功优化的计算和操作，根据系统的多目标函数，包括和约束条件的要求以达到施工供电系统损耗尽可能少的优化目标，提高系统运行的经济性；
58、step7：逐层迭代优化，直至满足结束条件，所有节点电压和功率在正常范围内；
59、抽水蓄能电站施工供电系统电压无功分级协调控制优化目标复杂、约束多，是一个多维的非线性优化模型mominp，选择改进的带精英策略的非支配排序遗传算法non-dominated sorting genetic algorithm ii，nsga-ii对mominp模型进行求解。
60、本发明的主要有益效果在于：
61、考虑针对供电半径较长、冲击性负荷接入、功率非均匀分布或台区重载等典型电能质量问题进行多层次分级治理，并最终通过全局无功优化实现抽水蓄能施工供电系统电压-无功综合调控，从而解决抽水蓄能电站施工供电系统中配电网线路无功功率损耗大以及末端电压不稳定的问题，提高抽水蓄能电站施工供电系统的用电可靠性、稳定性和经济性，改善系统电能质量。
62、首先进行电压越限控制，其次是进行电压无功优化控制；如果电压合格则进行功率因数的越限判断与校正。
63、在电压合格且没有功率因数越限的情况下才进行全局的电压-无功优化和逐层迭代的全局无功优化。
64、如果存在电压越限则进行电压越限程度判断，若在越限节点阈值内依次进行典型电能质量问题判断及治理分级治理、功率因数的越限判断与校正、全局的电压-无功优化，实现分级协调控制。
65、若在越限节点阈值外，因越限节点个数较多导致分级协调失败时，采用全局优化对越限校正进行补充，直至所有节点电压和功率在正常范围内，实现系统降损节能。
66、针对不同的典型电能质量问题，从负荷侧至网侧依次逐层进行分级治理。在分级治理过程中，综合使用电压、无功电流、无功功率、功率因数等，作为补偿控制切换的基本判据。进一步构建以网损、功率因数及电压偏差最小构成多目标函数模型，考虑设备及系统运行约束，最终通过nsga-ii反复迭代求解，获得抽水蓄能施工供电系统电压-无功最优综合补偿方案的结果，从而有效解决抽水蓄能电站施工供电系统中配电网线路无功功率损耗大以及末端电压不稳定的问题，改善系统电能质量。
1.一种基于分级补偿原理的抽水蓄能施工供电系统电压-无功补偿控制策略，其特征是，它包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于分级补偿原理的抽水蓄能施工供电系统电压-无功补偿控制策略，其特征是：
3.根据权利要求1所述的基于分级补偿原理的抽水蓄能施工供电系统电压-无功补偿控制策略，其特征是：
4.根据权利要求1所述的基于分级补偿原理的抽水蓄能施工供电系统电压-无功补偿控制策略，其特征是：
5.根据权利要求1所述的基于分级补偿原理的抽水蓄能施工供电系统电压-无功补偿控制策略，其特征是：
6.根据权利要求5所述的基于分级补偿原理的抽水蓄能施工供电系统电压-无功补偿控制策略，其特征是：
7.根据权利要求6所述的基于分级补偿原理的抽水蓄能施工供电系统电压-无功补偿控制策略，其特征是：
