一種提高電力系統(tǒng)溫度最優(yōu)潮流計(jì)算效率的解耦算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流算法，特別是一種提高電力系統(tǒng)溫度最優(yōu)潮流計(jì) 算效率的解耦算法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流（OPF)，是指當(dāng)電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和負(fù)荷情況給定時(shí)，通過控 制變量（如發(fā)電機(jī)的輸出功率，可調(diào)變壓器的分抽頭等）的優(yōu)化選擇，找到能夠滿足所有 約束條件并使系統(tǒng)某一性能指標(biāo)（如發(fā)電費(fèi)用或網(wǎng)絡(luò)損耗）達(dá)到最優(yōu)時(shí)的系統(tǒng)潮流分布。 1962年，法國學(xué)者J. Carpentier首次提出了嚴(yán)格意義上OPF的數(shù)學(xué)模型，為電力系統(tǒng)安全 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。作為經(jīng)典經(jīng)濟(jì)調(diào)度理論的發(fā)展與延伸，OPF兼顧了電力 系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)性、安全性以及電能質(zhì)量三方面的要求，因此這對(duì)于實(shí)際電力系統(tǒng)的調(diào)度、運(yùn)行 和控制有著及其重要的意義。
[0003] 目前，輸電線路的熱載荷能力在工程上一般通過輸電線路允許通過的最大載流量 來反映，即靜態(tài)熱定值（STR)和動(dòng)態(tài)熱定值（DTR)。在DTR基礎(chǔ)上，Hadi Banaker等人提出 了電熱協(xié)調(diào)（ETC)的概念，St印hen Frank又在其基礎(chǔ)上，建立了電力系統(tǒng)溫度潮流（TDPF) 模型以提高傳統(tǒng)潮流計(jì)算的精度。作為TDPF的延伸和拓展，電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流（TDOPF)，通 過在傳統(tǒng)OPF模型中引入線路溫度變量，充分考慮了輸電線路的電熱耦合關(guān)系，與傳統(tǒng)OPF 相比，可以獲得更為精確的電網(wǎng)參數(shù)，從而很大程度上減小了由電網(wǎng)參數(shù)影響帶來的OPF 計(jì)算誤差，為電網(wǎng)實(shí)際調(diào)度運(yùn)行情況提供更為準(zhǔn)確的參考。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是傳統(tǒng)電力系統(tǒng)溫度最優(yōu)潮流模型中由于 引入了線路溫度變量，維數(shù)大大增加，模型過于復(fù)雜，導(dǎo)致計(jì)算效率偏低的問題。
[0005] 技術(shù)方案：一種提高電力系統(tǒng)溫度最優(yōu)潮流計(jì)算效率的解耦算法，包括以下步 驟： 1) 獲得電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，包括母線編號(hào)、名稱、負(fù)荷有功、負(fù)荷無功、補(bǔ)償電容，輸 電線路的支路號(hào)、首端節(jié)點(diǎn)編號(hào)、末端節(jié)點(diǎn)編號(hào)、串聯(lián)電阻、串聯(lián)電抗、并聯(lián)電導(dǎo)、并聯(lián)電納、 變壓器變比、變壓器阻抗、線路溫度、發(fā)電機(jī)有功出力上下限、發(fā)電機(jī)無功出力上下限和發(fā) 電機(jī)耗量特性參數(shù)； 2) 初始化程序，對(duì)變量1，松弛變量醒，拉格朗日乘子，、If設(shè)置初值，根據(jù)溫度初值求 解電阻初值，并形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，求解相關(guān)溫度參數(shù)，令迭代次數(shù)f = 1,設(shè)置最大允許迭 代次數(shù)^_,設(shè)置算法收斂精度g·; 其中
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種提高電力系統(tǒng)溫度最優(yōu)潮流計(jì)算效率的解耦算法，其特征在于：包括以下步 驟： 1) 獲得電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，包括母線編號(hào)、名稱、負(fù)荷有功、負(fù)荷無功、補(bǔ)償電容，輸 電線路的支路號(hào)、首端節(jié)點(diǎn)編號(hào)、末端節(jié)點(diǎn)編號(hào)、串聯(lián)電阻、串聯(lián)電抗、并聯(lián)電導(dǎo)、并聯(lián)電納、 變壓器變比、變壓器阻抗、線路溫度、發(fā)電機(jī)有功出力上下限、發(fā)電機(jī)無功出力上下限和發(fā) 電機(jī)耗量特性參數(shù)； 2) 初始化程序，對(duì)變量JT，松弛變量醒，拉格朗日乘子JF、|f設(shè)置初值，根據(jù)溫度初值求 解電阻初值，并形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，求解相關(guān)溫度參數(shù)，令迭代次數(shù)I： = 1，設(shè)置最大允許迭 代次數(shù),設(shè)置算法收斂精度g; T 其中：= ,1^、|^分別為發(fā)電機(jī)的有功出力和無功出力，_、j·分別 為節(jié)點(diǎn)電壓的實(shí)部和虛部，為線路的溫度，麗為不等式約束的松弛變量，《F和爾分別為等 式約束和不等式約束對(duì)應(yīng)的拉格朗日乘子； 3) 計(jì)算互補(bǔ)間隙Gap =-ι?τ?,判斷其是否滿足精度要求，若滿足，則輸出最優(yōu)解，結(jié) 束循環(huán)，否則，繼續(xù)； 4) 進(jìn)行傳統(tǒng)電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流計(jì)算,求解相應(yīng)的雅可比矩陣海森 矩陣g /(4剌4觀4 常數(shù)項(xiàng)J^、^、等等，然后根據(jù)以下方程求解 I、，、?、ιρ對(duì)應(yīng)的修正量Δι、#、Μ、Δ?:
其中：等式約束1^尤)包括：
不等式約束包括發(fā)電機(jī)出力約束和節(jié)點(diǎn)電壓約束；
5) 根據(jù)下式求得原始變量和對(duì)偶變量的迭代步長：
6) 按照下式更新所有變量和拉格朗日乘子：
7) 根據(jù)傳統(tǒng)最優(yōu)潮流計(jì)算的結(jié)果，求解溫度平衡約束的雅克比矩陣，然后通過求解下 式得到線路溫度的增量；
8) 更新線路溫度變量，根據(jù)線路溫度和線路電阻之間的關(guān)系式，艮 求解受溫度影響線路的電阻，并重新求解節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣； 其中為導(dǎo)體電阻，為導(dǎo)體在參考溫度下的電阻，_Γ為受電熱耦合影響的線路 溫度，IJrf為參考溫度，^為與導(dǎo)體材質(zhì)相關(guān)的溫度常數(shù)； 9) 判斷迭代次數(shù)是否大于最大允許迭代次數(shù)Ism,若是，則計(jì)算不收斂，結(jié)束程序，否 貝IJ，則令迭代次數(shù)加1，返回步驟3 )循環(huán)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高電力系統(tǒng)溫度最優(yōu)潮流計(jì)算效率的解耦算法，其特征 在于：所述步驟8)中為參考溫度，所述參考溫度為環(huán)境溫度，其中，在實(shí)際電力系統(tǒng)計(jì) 算中采用溫度采集系統(tǒng)取得的線路所處的環(huán)境溫度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高電力系統(tǒng)溫度最優(yōu)潮流計(jì)算效率的解耦算法，其特征 在于：所述步驟8)中^為與導(dǎo)體材質(zhì)相關(guān)的溫度常數(shù)，銅質(zhì)導(dǎo)體取234. 5 鋁質(zhì)導(dǎo)體取 228. l〇C。
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種提高電力系統(tǒng)溫度最優(yōu)潮流計(jì)算效率的解耦算法。電力系統(tǒng)溫度最優(yōu)潮流,在傳統(tǒng)最優(yōu)潮流模型中引入了線路溫度變量，從而可以獲取更為準(zhǔn)確的電網(wǎng)參數(shù)，因此溫度最優(yōu)潮流計(jì)算可以為電網(wǎng)的實(shí)際調(diào)度運(yùn)行提供更有意義的參考。然而，直接將線路溫度變量引入最優(yōu)潮流模型中，一方面增加了模型中的變量維數(shù)，另一方面增加了模型中的約束，采用內(nèi)點(diǎn)法求解的難度和工作量大幅增加，計(jì)算效率不高。而本發(fā)明根據(jù)電、熱約束之間的弱耦合關(guān)系，對(duì)線路功率和線路溫度進(jìn)行解耦，從而大大降低了模型的復(fù)雜度，提高了計(jì)算效率。最后通過仿真測試，結(jié)果表明本發(fā)明的解耦算法與傳統(tǒng)溫度最優(yōu)潮流相比，可以極大地提高算法的性能。
【IPC分類】G06Q10-04, G06Q50-06
【公開號(hào)】CN104636829
【申請?zhí)枴緾N201510063561
【發(fā)明人】衛(wèi)志農(nóng), 高沁, 孫國強(qiáng), 孫永輝, 向育鵬, 何天雨, 李海欣
【申請人】河海大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月6日