本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于優(yōu)化求解機(jī)組運(yùn)行成本和啟停成本的電網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著我國城市化進(jìn)程不斷加快，熱點(diǎn)地區(qū)的區(qū)域中心城市面積在不斷的增長，導(dǎo)致用電量激增，舊有的電網(wǎng)系統(tǒng)，由于缺乏有效的調(diào)配模型，從而導(dǎo)致發(fā)電調(diào)配系統(tǒng)無法滿足日益增長的發(fā)電量需求，突出體現(xiàn)在城市新擴(kuò)容地區(qū)需要分區(qū)域限電來解決電力調(diào)配需求，而這些地方往往是生產(chǎn)、物流型企業(yè)，限電會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。

而電網(wǎng)升級(jí)改造需要投入大量成本，尤其是在電網(wǎng)升級(jí)改造過程中的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證階段，由于現(xiàn)有的編程手段單一，導(dǎo)致驗(yàn)證修改工期長，成本高。另外傳統(tǒng)的電網(wǎng)檢測系統(tǒng)沒有對(duì)機(jī)組的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測、忽略機(jī)組的最佳工作狀態(tài)的現(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明公開了一種基于優(yōu)化求解機(jī)組運(yùn)行成本和啟停成本的電網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，于包括：

存儲(chǔ)表示電網(wǎng)內(nèi)部各組件圖形元素的元素存儲(chǔ)單元、設(shè)定并記錄組件圖形元素具體參數(shù)值的參數(shù)設(shè)定單元以及編輯界面單元、檢測單元和處理單元；

通過調(diào)取元素存儲(chǔ)單元中的組件圖形元素，在所述編輯界面單元中組合，通過參數(shù)設(shè)定單元設(shè)定每個(gè)組件圖形元素的具體參數(shù)，最終完成電力調(diào)配系統(tǒng)的制作；

所述處理單元調(diào)取具體參數(shù)的組件圖形元素，確定調(diào)度計(jì)劃空間；構(gòu)建以包括發(fā)電機(jī)組運(yùn)行成本和啟停成本的總成本最小為目標(biāo)的調(diào)度計(jì)劃模型，采用基尼系數(shù)G表征各電廠的電量平衡情況，并將其作為約束條件，加入到已構(gòu)建的調(diào)度計(jì)劃模型中；

通過優(yōu)化求解獲得機(jī)組的啟停狀態(tài)和機(jī)組出力，判斷優(yōu)化結(jié)果是否滿足安全約束，并在調(diào)度周期內(nèi)的每個(gè)時(shí)段進(jìn)行安全校核，最終得到發(fā)電機(jī)組的發(fā)電計(jì)劃；

所述檢測單元內(nèi)存儲(chǔ)有機(jī)組的安全出力閾值和啟停狀態(tài)的功率閾值，所述檢測單元實(shí)時(shí)接收處理單元傳送的每個(gè)機(jī)組在優(yōu)化求解后的機(jī)組出力值和啟停狀態(tài)的功率值并進(jìn)行判定，如果上述兩種數(shù)據(jù)信息同時(shí)超過設(shè)定的閾值時(shí)則檢測單元通知處理單元該機(jī)組的發(fā)電計(jì)劃優(yōu)化成功，否則繼續(xù)優(yōu)化；

該系統(tǒng)還包括與處理單元實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信的移動(dòng)終端，所述移動(dòng)終端實(shí)時(shí)接收處理單元傳送的每個(gè)機(jī)組在滿足安全約束下的具體發(fā)電計(jì)劃的參數(shù)值以及其發(fā)電費(fèi)用值。

所述的調(diào)度計(jì)劃模型為：

$\min f=\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}\underset{t=1}{\overset{T}{\Σ}}(a_i{p_{i,t}}^2+b_i{p}_{i,t}+c_i{u}_{i,t}+s_{i,t})$

約束條件：

P_i，minu_i，t≤p_i，t≤P_i，maxu_i，t

$\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{p}_{i,t}=p_t^d$

$\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{P}_{i,max}{u}_{i,t}\≥1.1p_t^d$

p_i,t+1-p_i,t≤R_U,iu_i,t+P_i,max(1-u_i,t)

p_i,t-p_i,t+1≤R_D,iu_i,t+1+P_i,max(1-u_i,t+1)

$(u_{i,t-1}-u_{i,t})(t_{i,t}^{on}-T_i^{on})\≥0$

$(u_{i,t}-u_{i,t-1})(t_{i,t}^{off}-T_i^{off})\≥0$

$\underset{\‾}{P_{i,j}}\≤\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{S}_{i,j,t}{P}_{i,t}\≤\stackrel{\‾}{P_{i,j}}$

其中：N為系統(tǒng)中參與調(diào)度的機(jī)組數(shù)，T為系統(tǒng)調(diào)度周期所包含的時(shí)段數(shù)，a_i、b_i、c_i為相應(yīng)機(jī)組煤耗成本函數(shù)的系數(shù)；p_i,t為機(jī)組i在t時(shí)刻的有功出力；s_i，t為機(jī)組i在t時(shí)刻的啟停費(fèi)用；u_i,t為機(jī)組i在t時(shí)刻的啟停狀態(tài)；P_i,max、P_i，min為機(jī)組i的最大最小出力；為系統(tǒng)在t時(shí)刻的負(fù)荷；R_U,i、R_D,i分別為機(jī)組i的爬坡率和滑坡率；分別為機(jī)組i的允許最小連續(xù)開機(jī)時(shí)間和最小連續(xù)停機(jī)時(shí)間；P_i,j分別表示支路ij的潮流上下限；S_i,j,t為節(jié)點(diǎn)i的注入功率對(duì)支路ij的靈敏度；為第i節(jié)點(diǎn)的凈注入功率。

基尼系數(shù)G的計(jì)算采用如下算法，計(jì)算公式如下：

$X_i=\frac{\underset{t=1}{\overset{T}{\Σ}}{p}_{i,t}}{T*p_{i,\max }}$

$G=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{N}{\Σ}}|X_i-X_j|}{2*(N-1)\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{X}_i}$

G≤G₀

其中：Χ_i為表征機(jī)組電量平衡的中間參量，G為體現(xiàn)電量平衡的基尼系數(shù)；G₀為常數(shù)、體現(xiàn)電量平衡的公平性程度，取0.1-0.4。

一種基于優(yōu)化求解機(jī)組運(yùn)行成本和啟停成本的電網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，通過元素存儲(chǔ)單元將電力系統(tǒng)中機(jī)組中國的組件的圖形元素進(jìn)行存儲(chǔ)，編輯界面單元中進(jìn)行組合，通過參數(shù)設(shè)定單元設(shè)定每個(gè)組件圖形元素的具體參數(shù)，最終完成電力調(diào)配系統(tǒng)的制作，實(shí)現(xiàn)通過與檢測單元的設(shè)定閾值來對(duì)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行成本和啟停成本的總成本最小為目標(biāo)的調(diào)度計(jì)劃模型的優(yōu)化，達(dá)到控制機(jī)組發(fā)電計(jì)劃的目的。

附圖說明

圖1本發(fā)明中電力圖形化編輯系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中元素存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

如圖1和圖2所示的一種基于優(yōu)化求解機(jī)組運(yùn)行成本和啟停成本的監(jiān)測系統(tǒng)，包括：元素存儲(chǔ)單元、編輯界面單元、參數(shù)設(shè)定單元、處理單元、檢測單元和移動(dòng)終端。所述元素存儲(chǔ)單元內(nèi)存儲(chǔ)表示電網(wǎng)內(nèi)部各組件圖形元素，在參數(shù)設(shè)定單元內(nèi)設(shè)定并且記錄組件圖形元素的具體參數(shù)值，所述編輯界面同時(shí)調(diào)取元素存儲(chǔ)單元中的組件圖形元素的數(shù)據(jù)信息和參數(shù)設(shè)定單元中的對(duì)應(yīng)組件圖形元素的具體參數(shù)最終完成電力調(diào)配系統(tǒng)的制作。所述處理單元調(diào)取具體參數(shù)的組件圖形元素，確定調(diào)度計(jì)劃空間；構(gòu)建以包括發(fā)電機(jī)組運(yùn)行成本和啟停成本的總成本最小為目標(biāo)的調(diào)度計(jì)劃模型，所述檢測單元內(nèi)存儲(chǔ)有機(jī)組的安全出力閾值和啟停狀態(tài)的功率閾值，所述檢測單元實(shí)時(shí)接收處理單元傳送的每個(gè)機(jī)組在優(yōu)化求解后的機(jī)組出力值和啟停狀態(tài)的功率值并進(jìn)行判定，如果上述兩種數(shù)據(jù)信息同時(shí)超過設(shè)定的閾值時(shí)則檢測單元通知處理單元該機(jī)組的發(fā)電計(jì)劃優(yōu)化成功，否則繼續(xù)優(yōu)化。采用基尼系數(shù)G表征各電廠的電量平衡情況，并將其作為約束條件，加入到已構(gòu)建的調(diào)度計(jì)劃模型中；通過優(yōu)化求解獲得機(jī)組的啟停狀態(tài)和機(jī)組出力，判斷優(yōu)化結(jié)果是否滿足安全約束，并在調(diào)度周期內(nèi)的每個(gè)時(shí)段進(jìn)行安全校核，最終得到發(fā)電機(jī)組的發(fā)電計(jì)劃。該系統(tǒng)還包括與處理單元實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信的移動(dòng)終端，所述移動(dòng)終端實(shí)時(shí)接收處理單元傳送的每個(gè)機(jī)組在滿足安全約束下的具體發(fā)電計(jì)劃的參數(shù)值以及其發(fā)電費(fèi)用值。

所述處理單元根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際需求，構(gòu)建以包括機(jī)組運(yùn)行成本和啟停成本的總成本最小為目標(biāo)的調(diào)度計(jì)劃模型，約束條件分別包括機(jī)組出力上下限約束、系統(tǒng)有功平衡約束、旋轉(zhuǎn)備用約束、機(jī)組爬坡率約束、最大最小啟停時(shí)間約束及電網(wǎng)安全約束。

所述的調(diào)度計(jì)劃模型為：

$\min f=\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}\underset{t=1}{\overset{T}{\Σ}}(a_i{p_{i,t}}^2+b_i{p}_{i,t}+c_i{u}_{i,t}+s_{i,t})$

約束條件：

P_i，minu_i，t≤p_i，t≤P_i，maxu_i，t

$\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{p}_{i,t}=p_t^d$

$\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{P}_{i,max}{u}_{i,t}\≥1.1p_t^d$

p_i,t+1-p_i,t≤R_U,iu_i,t+P_i,max(1-u_i,t)

p_i,t-p_i,t+1≤R_D,iu_i,t+1+P_i,max(1-u_i,t+1)

$(u_{i,t-1}-u_{i,t})(t_{i,t}^{on}-T_i^{on})\≥0$

$(u_{i,t}-u_{i,t-1})(t_{i,t}^{off}-T_i^{off})\≥0$

$\underset{\‾}{P_{i,j}}\≤\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{S}_{i,j,t}{P}_{i,t}\≤\stackrel{\‾}{P_{i,j}}$

其中：N為系統(tǒng)中參與調(diào)度的機(jī)組數(shù)，T為系統(tǒng)調(diào)度周期所包含的時(shí)段數(shù)，a_i、b_i、c_i為相應(yīng)機(jī)組煤耗成本函數(shù)的系數(shù)；p_i,t為機(jī)組i在t時(shí)刻的有功出力；s_i，t為機(jī)組i在t時(shí)刻的啟停費(fèi)用；u_i,t為機(jī)組i在t時(shí)刻的啟停狀態(tài)；P_i,max、P_i，min為機(jī)組i的最大最小出力；為系統(tǒng)在t時(shí)刻的負(fù)荷；R_U,i、R_D,i分別為機(jī)組i的爬坡率和滑坡率；分別為機(jī)組i的允許最小連續(xù)開機(jī)時(shí)間和最小連續(xù)停機(jī)時(shí)間；P_i，j分別表示支路ij的潮流上下限；S_{i，j，t}為節(jié)點(diǎn)i的注入功率對(duì)支路ij的靈敏度；為第i節(jié)點(diǎn)的凈注入功率。

基尼系數(shù)G的計(jì)算采用如下算法，計(jì)算公式如下：

$X_i=\frac{\underset{t=1}{\overset{T}{\Σ}}{p}_{i,t}}{T*p_{i,\max }}$

$G=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{N}{\Σ}}|X_i-X_j|}{2*(N-1)\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}{X}_i}$

G≤G₀

其中：Χ_i為表征機(jī)組電量平衡的中間參量，G為體現(xiàn)電量平衡的基尼系數(shù)；G₀為常數(shù)、體現(xiàn)電量平衡的公平性程度，取0.1-0.4。

本發(fā)明公開的一種基于優(yōu)化求解機(jī)組運(yùn)行成本和啟停成本的監(jiān)測系統(tǒng)，通過調(diào)取元素存儲(chǔ)單元內(nèi)的電網(wǎng)內(nèi)部各組件圖形元素和參數(shù)設(shè)定單元內(nèi)設(shè)定并且記錄組件圖形元素的具體參數(shù)值設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行成本和啟停成本的總成本最小為目標(biāo)的調(diào)度計(jì)劃模型，通過檢測單元與處理單元的閾值判定和優(yōu)化作用實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的機(jī)組發(fā)電計(jì)劃，因此該系統(tǒng)在一定程度上解決的機(jī)組之間在傳統(tǒng)調(diào)度方式的不足，有效地提高了電力資源的優(yōu)化配置。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。