大电网多级无功电压调控的博弈建模、失配机理与配合策略研究

随着各级电网无功电压耦合加强以及自动电压控制（AVC）系统的广泛应用，大电网多级无功电压调控形成了一种无功资源利用的博弈局面。由于无功资源在各级电网中分布不均衡，而各级AVC在对区外信息掌握不完备的条件下立足于自身优化来调控电网，缺乏配合和协调的利己行为往往会造成无功电压调控失配问题，导致电压调控效果劣质化，进而影响电压安全性。本项目以建立大电网多级无功电压调控的多主体博弈控制的模型和方法体系为研究目标，通过建立多级无功电压调控的非合作博弈模型和合作博弈模型并进行均衡求解，从不同层次来分析无功电压调控失配机理；结合调控失配的博弈机理分析和差异化无功优化控制建模，着重研究多级无功电压调控的多主体合作博弈建模方法、博弈协议及其配合控制策略。形成大电网多级无功电压调控博弈的理论方法和分析体系，为大电网无功电压调控的研究、分析、设计和运行提供新的理论支撑、分析手段和工程方法。

本项目首次从机理模型、分析方法、评价体系和应用对策四个层面研究了大型复杂电网省地无功电压调控的适配性和安全性，系统而深入地分析了大型复杂电网省地无功电压调控间相互影响机理、本质和途径，明确了省地无功电压调控之间相互作用的博弈形式、程度和安全范围，从无功电压调控原理、控制策略配置原则和运行管理等方面提出了无功电压调控适配的解决方案。取得了较为丰富的成果，在《电力系统自动化》、《电工技术学报》等刊物发表和录用了论文10余篇，还在IEEE TRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS等刊物投稿7篇（评审中）。主要研究成果包括：.研究了大电网多级电压调控失配的主要表现形式、产生原因及其危害；揭示了自动电压控制的博弈本质与机理，并建立了大电网多级电压调控的博弈模型；提出了AVC博弈的收益函数数学模型，由表征博弈双方所关注的调控效用和成本构成，以权重系数反映博弈方对效用或成本指标的关心程度，是博弈机制、主体对相关指标的关注程度及策略组合的函数，并采用占优战略选择法进行AVC博弈的纳什均衡求解；考虑分级调度机制的影响，对调控失配问题进行机理分析，得到调控目标、调控需求与调控能力之间的配合特性，提出三维分析方法，从空间、时间与目标三个维度上剖析省地调控配合的关系，得到调控失配问题的解决思路与方向；结合AVC/VQC控制的特点，在就地校正控制中引入变高侧电压判据，兼顾上下层调控的需求，优化调控效果；提出了一种无功电压调控失配风险评估模型，依据变电站变高侧电压、变低侧电压、关口无功和站内可用无功资源的容量构建了失配风险评估指标；通过开发无功电压调控组合分析系统，实现设备台账管理、潮流分析、无功电压调控失配风险分析、去失配策略控制效果分析等功能；结合省地电网的管理权限、调控目标和AVC策略的分析了省地AVC在220 kV变电站形成无功电压调控失配的机理，通过等值模型反映的无功电压特性揭示了关口电压是解决失配问题的关键指标，将反映上下层电网电压调控状态的关口电压加入到AVC就地电压校正策略中构成了三维去失配判据，以实现常规方式220 kV变电站优先协助下层电网进行区域电压调控，小方式220kV变电站优先协助上层电网进行区域无功调控的去失配策略。