计及高比例风电暂态电压安全的主从协同动态无功优化方法

薛霖; 牛涛; 方斯顿; 陈冠宏

doi:10.7500/AEPS20221201001

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计及高比例风电暂态电压安全的主从协同动态无功优化方法

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 计及高比例风电暂态电压安全的主从协同动态无功优化方法
- Master-Slave Cooperative Dynamic Reactive Power Optimization Method Considering Transient Voltage Security of High Proportion of Wind Power
- 电力系统自动化 2023年47卷第17期页码：57-66
- 作者机构：
  
  输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室（重庆大学），重庆市 400044
- 作者简介：
  
  薛霖(1998—)，男，博士研究生，主要研究方向：高比例风电系统无功优化、电压安全评估。E-mail：598525139@qq.com
  牛涛(1992—)，男，通信作者，博士，研究员，博士生导师，主要研究方向：交直流混联大电网分析、安全、控制、运行与优化。E-mail：niutthu@qq.com
  方斯顿(1991—)，男，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：电压安全分析与控制和能源-交通融合。E-mail：fangston@cqu.edu.cn
- 基金信息：
  
  重庆市自然科学基金面上项目(CSTB2022NSCQ-MSX0498);国家自然科学基金资助项目(52007017)
- DOI：10.7500/AEPS20221201001
  中图分类号：
- 收稿：2022-12-01，
  
  修回：2023-04-17，
  
  网络出版：2023-07-19，
  
  纸质出版：2023-09-10
- 稿件说明：
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薛霖,牛涛,方斯顿等.计及高比例风电暂态电压安全的主从协同动态无功优化方法[J].电力系统自动化,2023,47(17):57-66.

XUE Lin,NIU Tao,FANG Sidun,et al.Master-Slave Cooperative Dynamic Reactive Power Optimization Method Considering Transient Voltage Security of High Proportion of Wind Power[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(17):57-66.
薛霖,牛涛,方斯顿等.计及高比例风电暂态电压安全的主从协同动态无功优化方法[J].电力系统自动化,2023,47(17):57-66. DOI： 10.7500/AEPS20221201001.

XUE Lin,NIU Tao,FANG Sidun,et al.Master-Slave Cooperative Dynamic Reactive Power Optimization Method Considering Transient Voltage Security of High Proportion of Wind Power[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(17):57-66. DOI： 10.7500/AEPS20221201001.

摘要

相比于传统电力系统，大规模高比例的风电馈入导致处于末端电网的风电基地网架结构更为薄弱，低电压穿越能力和动态无功支撑水平进一步降低。为保证整个风电系统的电压安全，必须精确计及大规模风电汇集区域内每台风电机组的暂态电压特性。该优化问题具有规模大、暂态约束多、主从系统交互变量多等特点，传统无功优化方法还存在计算时间长、收敛性无法充分保证等问题。因此，针对含高比例风电馈入系统的动态无功备用优化问题，提出一种计及暂态电压安全约束的广义主从分裂优化算法，实现主从系统的协同优化，同时保证计算的精度和收敛性。首先，基于轨迹灵敏度分析法将暂态稳定性约束转化为代数方程约束。然后，根据Karush-Kuhn-Tucker条件将原问题分解为主网无功优化模型和各风电子系统无功优化模型，主、子系统通过交互边界信息实现主从协同优化，并基于边界信息一致性保障含暂态约束问题的求解精度。最后，通过实际系统验证了所提方法的计算速度和结果精度。

Abstract

Compared with the traditional power system

the integration of large-scale and high proportion of wind power leads to a weaker terminal grid structure of wind power base and a further decline in low-voltage ride-through capability and dynamic reactive power support level. To guarantee the voltage security of the whole wind power system

the transient voltage characteristics of each wind turbine in the large-scale wind power collection area must be accurately considered. The optimization problem has the characteristics of large scale

multiple transient constraints

and multiple interaction variables of the master-slave system

traditional reactive power optimization methods also have problems such as long calculation time and insufficient guarantee of convergence. Therefore

this paper proposes a generalized master-slave splitting optimization algorithm for dynamic reactive power reserve optimization of a system with integration of high proportion of wind power

which considers the transient voltage security constraints

and realizes the cooperative optimization of the master-slave system while ensuring the computational accuracy and convergence. First

the transient stability constraints are transformed to the algebraic equation constraints based on the trajectory sensitivity analysis method. Then

the original problem is decomposed into the reactive power optimization model of the main power grid and the reactive power optimization model of each salve wind power system based on Karush-Kuhn-Tucker condition. The master and slave systems realize master-slave cooperative optimization by interacting boundary information

and guarantee the solution accuracy of the problem with transient constraints based on the consistency of boundary information. Finally

the computational speed and result accuracy of the proposed method are verified in an actual wind power system.

关键词

Keywords

references

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