評估220kv拉手網(wǎng)最大供電能力的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種評估220KV拉手網(wǎng)最大供電能力的方法，包括：獲取220KV拉手網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，確定所述網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)和支路數(shù)，并對所述網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)和支路進(jìn)行編號；對編號后的220KV拉手網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，讀取網(wǎng)架結(jié)構(gòu)參數(shù)、負(fù)荷參數(shù)以及平衡節(jié)點(diǎn)的電壓幅值和相角；根據(jù)預(yù)設(shè)的節(jié)點(diǎn)電壓Vi和相角差δij約束，以及所述PQ節(jié)點(diǎn)和平衡節(jié)點(diǎn)，獲得初始化后的牛頓拉夫遜法；獲得初始化后的自適應(yīng)差分進(jìn)化算法；根據(jù)所述牛頓拉夫遜法求解所述220KV拉手網(wǎng)的潮流，通過所述自適應(yīng)差分進(jìn)化算法對所述潮流進(jìn)行處理，獲得N-1約束下的所述220KV拉手網(wǎng)的最大供電能力。本發(fā)明能以片區(qū)為最小單位對最大供電能力進(jìn)行評估，在滿足N-1條件下，快速、準(zhǔn)確的獲得220KV拉手網(wǎng)的最大供電能力。
【專利說明】評估220KV拉手網(wǎng)最大供電能力的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電網(wǎng)供電能力【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種評估220KV拉手網(wǎng)最大供電 能力的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平不斷提高，對于電能的需求也隨之不斷增長。 電力負(fù)荷的增長明顯加快，導(dǎo)致電能質(zhì)量、供電能力和供電可靠性滿足不了用戶的電力需 求，形成了很多供電瓶頸。而目前城市電網(wǎng)基本已經(jīng)建成，若想從系統(tǒng)的規(guī)劃與改建中獲得 新變電站的站址和新饋線的地下通道是非常困難的。因此，在不建設(shè)新電站和饋線的地下 通道的情況下，研究電網(wǎng)的最大供電能力變得十分重要。
[0003] 電網(wǎng)最大供電能力（TotalSupplyingCapacity,TSC)是指一定供電區(qū)域內(nèi)電網(wǎng) 滿足N-I安全準(zhǔn)則，且考慮到網(wǎng)絡(luò)實(shí)際運(yùn)行情況下的最大負(fù)荷供應(yīng)能力。求解電網(wǎng)最大供 電能力的常用方法有線性規(guī)劃法、內(nèi)點(diǎn)法、嘗試法以及最大負(fù)荷倍數(shù)法等。與最大供電能力 相比，可用輸電能力（AvailableTransferCapacity，ATC)是指在現(xiàn)有的輸電合同基礎(chǔ)上， 實(shí)際物理輸電網(wǎng)絡(luò)中剩余的、可用于商業(yè)使用的傳輸容量。TSC強(qiáng)調(diào)的是電網(wǎng)在滿足一定約 束下能夠帶的最大負(fù)荷，ATC關(guān)注的是在輸電網(wǎng)中在最大傳輸能力的基礎(chǔ)上減去基本潮流 和適當(dāng)裕度后，還可傳輸?shù)淖畲箅娔堋?br> [0004] 目前，確定電網(wǎng)最大供電能力的常用方法有線性規(guī)劃法、嘗試法以及最大負(fù)荷倍 數(shù)法等。
[0005] 線性規(guī)劃法是基于直流潮流模型的，沒有考慮無功與電壓的影響，所以會影響結(jié) 果的準(zhǔn)確性和有效性；嘗試法求解過程相當(dāng)耗時，而且結(jié)果的準(zhǔn)確性難以保證；最大負(fù)荷 倍數(shù)法求解速度快，但其假設(shè)各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷均以相同比例增長，準(zhǔn)確性會有所降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 基于此，本發(fā)明提供一種評估220KV拉手網(wǎng)最大供電能力的方法，能以片區(qū)為最 小單位對最大供電能力進(jìn)行評估，在滿足N-I條件下，快速、準(zhǔn)確的確定220KV拉手網(wǎng)的最 大供電能力。
[0007] -種評估220KV拉手網(wǎng)最大供電能力的方法，包括如下步驟：
[0008] 獲取220KV拉手網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，確定所述網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)和支路數(shù)，并對 所述網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)和支路進(jìn)行編號；其中，220kV拉手網(wǎng)的平衡節(jié)點(diǎn)為500kV變電站主變 的220kV側(cè)，PQ節(jié)點(diǎn)為220kV拉手網(wǎng)中的負(fù)荷節(jié)點(diǎn)；
[0009] 對編號后的220KV拉手網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，讀取網(wǎng)架結(jié)構(gòu)參數(shù)、負(fù)荷參數(shù)以及平衡節(jié) 點(diǎn)的電壓幅值Vn和相角Θn;
[0010] 根據(jù)預(yù)設(shè)的節(jié)點(diǎn)電壓\和相角差δu約束，以及所述PQ節(jié)點(diǎn)和平衡節(jié)點(diǎn)，獲得初 始化后的牛頓拉夫遜法；
[0011] 根據(jù)各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的初始化、對預(yù)設(shè)的初始種群進(jìn)行擴(kuò)群處理得到的種群X、預(yù)設(shè)的 差分進(jìn)化算法最大迭代次數(shù)Gm、自適應(yīng)縮放因子最小值R)min和最大值R) max、自適應(yīng)交叉概 率因子最小值CRmin和最大值CRmax，獲得初始化后的自適應(yīng)差分進(jìn)化算法；其中，根據(jù)下式， 對節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的初始化取各負(fù)荷上下限值的平均值生成初始種群：5^ ，式中瓦、Si 分別為節(jié)點(diǎn)i的額定負(fù)載的最大值和最小值；
[0012] 根據(jù)所述牛頓拉夫遜法求解所述220KV拉手網(wǎng)的潮流，通過所述自適應(yīng)差分進(jìn)化 算法對所述潮流進(jìn)行處理，獲得N-I約束下的所述220KV拉手網(wǎng)的最大供電能力。
[0013] 上述評估220KV拉手網(wǎng)最大供電能力的方法，在自適應(yīng)差分進(jìn)化方法中內(nèi)嵌牛頓 拉夫遜法，內(nèi)嵌的牛頓拉夫遜法的作用是精確求解拉手網(wǎng)的潮流，自適應(yīng)差分進(jìn)化算法的 作用是快速的對牛頓拉夫遜法求出的潮流進(jìn)行處理，以達(dá)到在N-I約束下，快速、準(zhǔn)確的求 出拉手網(wǎng)的最大供電能力；能在以片區(qū)為最小單位對最大供電能力進(jìn)行計(jì)算，該方法具有 穩(wěn)定性好、精度高、全局搜索能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明評估220KV拉手網(wǎng)最大供電能力的方法在一實(shí)施例中的流程示意 圖。
[0015] 圖2為一種典型的拉手網(wǎng)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于 此。
[0017] 如圖1所示，是本發(fā)明一種評估220KV拉手網(wǎng)最大供電能力的方法，包括如下步 驟：
[0018]S11、獲取220KV拉手網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，確定所述網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)和支路數(shù)， 并對所述網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)和支路進(jìn)行編號；其中，220kV拉手網(wǎng)的平衡節(jié)點(diǎn)為500kV變電站 主變的220kV側(cè)，PQ節(jié)點(diǎn)為220kV拉手網(wǎng)中的負(fù)荷節(jié)點(diǎn)；
[0019]S12、對編號后的220KV拉手網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，讀取網(wǎng)架結(jié)構(gòu)參數(shù)、負(fù)荷參數(shù)以及平 衡節(jié)點(diǎn)的電壓幅值Vn和相角Θn;
[0020]S13、根據(jù)預(yù)設(shè)的節(jié)點(diǎn)電壓\和相角差δu約束，以及所述PQ節(jié)點(diǎn)和平衡節(jié)點(diǎn)，獲 得初始化后的牛頓拉夫遜法；
[0021]S14、根據(jù)各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的初始化、對預(yù)設(shè)的初始種群進(jìn)行擴(kuò)群處理得到的種群X、預(yù) 設(shè)的差分進(jìn)化算法最大迭代次數(shù)Gm、自適應(yīng)縮放因子最小值R)min和最大值R) _、自適應(yīng)交 叉概率因子最小值CRmin和最大值CRmax，獲得初始化后的自適應(yīng)差分進(jìn)化算法；其中，根據(jù) 下式，對節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的初始化取各負(fù)荷上下限值的平均值生成初始種群：，式中 瓦、I分別為節(jié)點(diǎn)i的額定負(fù)載的最大值和最小值；
[0022] S15、根據(jù)所述牛頓拉夫遜法求解所述220KV拉手網(wǎng)的潮流，通過所述自適應(yīng)差分 進(jìn)化算法對所述潮流進(jìn)行處理，獲得N-I約束下的所述220KV拉手網(wǎng)的最大供電能力；
[0023] 最大供電能力，是指一定供電區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)滿足N-I安全準(zhǔn)則，且考慮到網(wǎng)絡(luò)實(shí)際 運(yùn)行情況下的最大負(fù)荷供應(yīng)能力。本實(shí)施例的計(jì)算220KV拉手網(wǎng)最大供電能力方法，是內(nèi) 嵌牛頓拉夫遜法的自適應(yīng)差分進(jìn)化方法，內(nèi)嵌的牛頓拉夫遜法的作用是精確求解拉手網(wǎng)的 潮流，自適應(yīng)差分進(jìn)化方法的作用是快速的對牛頓拉夫遜法求出的潮流進(jìn)行處理，以達(dá)到 在N-I約束下，快速、準(zhǔn)確的求出拉手網(wǎng)的最大供電能力。
[0024] 具體的：
[0025] -、提煉220kV典型拉手網(wǎng)結(jié)構(gòu)。220kV拉手網(wǎng)中，其上級電網(wǎng)供電點(diǎn)一般為兩個， 一般為500kV變電站主變的220kV側(cè)，一般將其視為平衡節(jié)點(diǎn)；其他負(fù)荷節(jié)點(diǎn)一般看作PQ 節(jié)點(diǎn)。確定網(wǎng)架中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)和支路數(shù)，并且依次從左到右編號；
[0026] 其中，所述拉手網(wǎng)，是指以手拉手的方式形成的電網(wǎng)的一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖2所 示，示出了一種典型的拉手網(wǎng)示意圖。
[0027] 二、輸入簡化的網(wǎng)架數(shù)據(jù)。讀取220kV拉手網(wǎng)架結(jié)構(gòu)參數(shù)（即各支路電阻Ri、電抗 Xi、對地電納值&以及最大載流量Imax)、負(fù)荷參數(shù)（各負(fù)荷點(diǎn)的最大負(fù)荷值&以及最小負(fù) 荷值Mi)以及平衡節(jié)點(diǎn)所給定的電壓幅值Vn和相角Θn。
[0028] 三、牛頓拉夫遜法初始化。主要步驟包括對節(jié)點(diǎn)電壓\和相角差δu約束的設(shè)置 以及對PQ節(jié)點(diǎn)和平衡節(jié)點(diǎn)的識別等。
[0029] 在拉手網(wǎng)由于存在兩個平衡節(jié)點(diǎn)，同時為了保證計(jì)算的準(zhǔn)確性，采用牛頓拉夫遜 法計(jì)算潮流。在計(jì)算過程中，3個220KV的負(fù)荷迭代10次就可以收斂，而且計(jì)算的誤差幾乎 為零。使用牛頓拉夫遜法計(jì)算潮流的步驟如下：
[0030] 步驟21、輸入原始數(shù)據(jù)：如輸入兩個500KV變電站主變的220kV側(cè)的電壓Vn和相 角θn、網(wǎng)架的參數(shù)以及電壓約束和相角差的約束；
[0031] 步驟22、形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，并且根據(jù)N-I故障準(zhǔn)則對節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣進(jìn)行修改； ΔΡ
[0032] 步驟23、計(jì)算各節(jié)點(diǎn)功率不平衡量Ark (式中ΛΡ、AQ分別指節(jié)點(diǎn)的有功功率 LAQ」 偏差和無功功率偏差），判斷最大潮流偏差是否滿足收斂條件；如滿足，則跳轉(zhuǎn)至步驟26， 如不滿足，則進(jìn)行步驟24;其中，潮流偏差的計(jì)算公式如下：
[0033](Pis、Qis分別為第i個節(jié)點(diǎn)給 j ~ι

【權(quán)利要求】
1. 一種評估220KV拉手網(wǎng)最大供電能力的方法，其特征在于，包括如下步驟： 獲取220KV拉手網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，確定所述網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)和支路數(shù)，并對所述 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)和支路進(jìn)行編號；其中，220kV拉手網(wǎng)的平衡節(jié)點(diǎn)為500kV變電站主變的 220kV側(cè)，PQ節(jié)點(diǎn)為220kV拉手網(wǎng)中的負(fù)荷節(jié)點(diǎn)； 對編號后的220KV拉手網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，讀取網(wǎng)架結(jié)構(gòu)參數(shù)、負(fù)荷參數(shù)以及平衡節(jié)點(diǎn)的 電壓幅值￥"和相角0 n; 根據(jù)預(yù)設(shè)的節(jié)點(diǎn)電壓\和相角差S^約束，以及所述PQ節(jié)點(diǎn)和平衡節(jié)點(diǎn)，獲得初始化 后的牛頓拉夫遜法； 根據(jù)各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷的初始化、對預(yù)設(shè)的初始種群進(jìn)行擴(kuò)群處理得到的種群X、預(yù)設(shè)的差分 進(jìn)化算法最大迭代次數(shù)Gm、自適應(yīng)縮放因子最小值即^和最大值R) _、自適應(yīng)交叉概率因 子最小值CRmin和最大值CRmax，獲得初始化后的自適應(yīng)差分進(jìn)化算法；其中，根據(jù)下式，對節(jié)
點(diǎn)負(fù)荷的初始化取各負(fù)荷上下限值的平均值生成初始種群 式中&分別 為節(jié)點(diǎn)i的額定負(fù)載的最大值和最小值； 根據(jù)所述牛頓拉夫遜法求解所述220KV拉手網(wǎng)的潮流，通過所述自適應(yīng)差分進(jìn)化算法 對所述潮流進(jìn)行處理，獲得N-1約束下的所述220KV拉手網(wǎng)的最大供電能力。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述評估220KV拉手網(wǎng)最大供電能力的方法，其特征在于，所述根據(jù) 所述牛頓拉夫遜法求解所述220KV拉手網(wǎng)的潮流的步驟包括： 步驟21、輸入原始數(shù)據(jù)：兩個500KV變電站主變的220kV側(cè)的電壓Vn和相角0n、網(wǎng)架 的參數(shù)以及電壓約束和相角差的約束； 步驟22、形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，并且根據(jù)N-1故障對節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣進(jìn)行修改；
其中，AP、AQ分別為節(jié)點(diǎn)的有功功率偏差和無功功率偏差，Pis、Qis為第i個節(jié)點(diǎn)給定 的有功功率和無功功率；分別為第i個節(jié)點(diǎn)和第j個節(jié)點(diǎn)的電壓；GU、BU分別為從節(jié) 點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j支路的電導(dǎo)和電納；9u為節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j的相角差； 步驟24、由輸入的變量和已有的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣生成潮流，計(jì)算雅可比矩陣J:

其中，i為支路首節(jié)點(diǎn)，j為支路末節(jié)點(diǎn)，波浪號表示取復(fù)數(shù)的共軛值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述計(jì)算220KV拉手網(wǎng)最大供電能力的方法，其特征在于，所述通過 所述自適應(yīng)差分進(jìn)化算法對所述潮流進(jìn)行處理，獲得N-1約束下的所述220KV拉手網(wǎng)的最 大供電能力的步驟包括： 步驟31、判斷當(dāng)前的迭代次數(shù)是否達(dá)到最大值，若沒有達(dá)到則進(jìn)行步驟32,若迭代次 數(shù)達(dá)到設(shè)定的迭代次數(shù)或計(jì)算的精度達(dá)到要求則跳轉(zhuǎn)步驟39 ; 步驟32、對擴(kuò)群后的種群X進(jìn)行變異處理，得到變異種群Xvar:隨機(jī)選擇兩個個體向量 生成差分向量，將生成的差分向量與隨機(jī)選擇的另一個向量相加，生成變異向量； 步驟33、將變異的種群Xvar進(jìn)行交叉處理，得到交叉種群Xcros:將變異向量與目標(biāo)向 量交叉，生成交叉向量； 步驟34、判斷種群的遍歷是否完成，若沒有完成則進(jìn)行步驟35,否則將對迭代次數(shù)進(jìn) 行加1處理，跳轉(zhuǎn)至步驟31; 步驟35、對初始種群X和交叉種群Xcros同時進(jìn)行計(jì)算，即將種群X和種群Xcros按照 維數(shù)分別代入至所述牛頓拉夫遜方法中，進(jìn)行基態(tài)及N-1故障時的潮流計(jì)算；其中，所述維 數(shù)的每一維表示各個節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷值； 步驟36、對基態(tài)及N-1故障時的潮流進(jìn)行校驗(yàn)，若所有校驗(yàn)通過則進(jìn)行步驟37,否則將 對遍歷的變量數(shù)進(jìn)行加1處理，跳轉(zhuǎn)步驟34 ; 步驟37、以預(yù)設(shè)的最大供電能力數(shù)學(xué)模型為自適應(yīng)度函數(shù)，計(jì)算公式為：
中第i個數(shù)； 步驟38、更新種群X:將自適度大于預(yù)設(shè)值的維數(shù)值更新到種群X的同一維中； 步驟39、輸出最大供電能力的數(shù)值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述計(jì)算220KV拉手網(wǎng)最大供電能力的方法，其特征在于，所述最大 供電能力數(shù)學(xué)模型的狀態(tài)變量包括：各負(fù)荷點(diǎn)的視在功率Sdi、功率因數(shù)角仍、節(jié)點(diǎn)的電壓 幅值\以及相角差Sij; 所述最大供電能力數(shù)學(xué)模型的目標(biāo)函數(shù)為最大的供電能力，通過下式計(jì)算各個負(fù)荷節(jié) 點(diǎn)的有功功率之和作為所述目標(biāo)函數(shù)
所述最大供電能力數(shù)學(xué)模型的約束條件為：負(fù)荷約束：么、線路傳輸功 率約束：節(jié)點(diǎn)電壓上下限約束：匕以及相角上下約束：|Si-Sj < I5 i_5jlmax； 其中，心、t分別為節(jié)點(diǎn)i的視在功率的下限和上限值；&、瓦分別為從節(jié)點(diǎn)i到節(jié) 點(diǎn)j支路的線路傳輸功率的下限和上限值比、5分別為節(jié)點(diǎn)i的電壓的下限和上限值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述評估220KV拉手網(wǎng)最大供電能力的方法，其特征在于，所述交叉 處理為：根據(jù)下式隨機(jī)選擇兩個個體向量生成差分向量，將生成的差分向量與隨機(jī)選擇的 另一個向量相加，生成變異向量：
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述評估220KV拉手網(wǎng)最大供電能力的方法，其特征在于，所述變異 處理包括： 根據(jù)下式將變異向量<+1與目標(biāo)向量交叉x丨，生成交叉向量<+1:
【文檔編號】G06Q50/06GK104484832SQ201410706099
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】王克球, 孫思光, 荊朝霞, 王宏益, 江昌旭 申請人:廣州電力設(shè)計(jì)院, 華南理工大學(xué)