專利名稱：一種基于多斷面潮流控制的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬電力系統(tǒng)仿真與計算分析領(lǐng)域，具體講涉及一種基于多斷面潮流控制的方法。
背景技術(shù)：
流計算一直都是電力系統(tǒng)所關(guān)心的問題。一個準(zhǔn)確的網(wǎng)絡(luò)潮流計算結(jié)果可以反映出電網(wǎng)在一個時刻斷面的整體情況。這不僅為以后的暫態(tài)計算，小干擾計算留下好的計算基礎(chǔ)，更能反映出電網(wǎng)在擾動情況下的穩(wěn)定裕度。隨著大電網(wǎng)互聯(lián)的趨勢下，電力系統(tǒng)在可預(yù)見的未來將會變得更加龐大和復(fù)雜，電網(wǎng)規(guī)模的增大也將會導(dǎo)致電網(wǎng)事故的嚴(yán)重化。這些事故大多是因為預(yù)警和監(jiān)控的不及時所造成的。目前智能電網(wǎng)的建設(shè)，對電力系統(tǒng)潮流計算也提出的更高的要求。目前已近用于多個省市的在線動態(tài)安全評估和預(yù)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)以E格式語言作為載體，該系統(tǒng)用來計算的數(shù)據(jù)源分為在線數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)。離線數(shù)據(jù)模型對電力系統(tǒng)規(guī)劃，歷史故障及暫態(tài)穩(wěn)定分析的建立參數(shù)較為詳細。參數(shù)不僅包括穩(wěn)態(tài)參數(shù)，還包括較詳細的零序參數(shù)及發(fā)電機和負荷的詳細模型，但由于模型建立在離線的基礎(chǔ)上，所以無實時的開關(guān)、刀閘模型數(shù)據(jù)。在線數(shù)據(jù)是調(diào)度自動化部門對電力系統(tǒng)進行實時狀況分析的依據(jù)，主要應(yīng)用于SCADA及PAS的高級應(yīng)用。在線數(shù)據(jù)建立一般僅包含轄區(qū)內(nèi)高壓主網(wǎng)，包括詳細的低壓部分模型。此外，在線數(shù)據(jù)僅包含穩(wěn)態(tài)參數(shù)，來源于實時采集的SCADA，它支持拓撲功能并有開關(guān)及刀閘模型數(shù)據(jù)信息。但因為在線數(shù)據(jù)無暫態(tài)參數(shù)，無法對全網(wǎng)進行暫態(tài)性分析?；谠诰€數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)的特點，要算出準(zhǔn)確的潮流就需要將區(qū)域內(nèi)部的在線運行數(shù)據(jù)和離線分析計算數(shù)據(jù)進行整合處理。將外網(wǎng)的潮流與內(nèi)網(wǎng)的潮流進行匹配。最后可以對在線暫態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、小干擾穩(wěn)定等多種穩(wěn)定進行分析。目前由于進行潮流斷面調(diào)整的方法有I)預(yù)分配功率法。該方法是基本潮流算法功能的擴展。做法是先不考慮斷面約束計算潮流，潮流收斂后，檢查斷面功率和目標(biāo)值的差，若大于預(yù)先設(shè)定值，則將該差值分配到指定的機組中去，重新計算潮流，直至所有斷面功率和目標(biāo)值的偏差小于允許誤差。該方法原理清晰、容易實現(xiàn)。缺點是計算精度不能保證，斷面功率與目標(biāo)值偏差比較大時難收斂。2)最優(yōu)潮流法。最優(yōu)潮流是指當(dāng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)及負荷情況給定時，通過控制變量的優(yōu)選，所找到的能滿足所有指定的約束條件，并使系統(tǒng)的某一個性能指標(biāo)或目標(biāo)函數(shù)達到最優(yōu)時的潮流分布。最優(yōu)潮流算法按照所采用的優(yōu)化方法的不同大致可分為經(jīng)典優(yōu)化法和智能優(yōu)化法。經(jīng)典優(yōu)化法主要指傳統(tǒng)的運籌學(xué)優(yōu)化方法，這類算法的特點是以一階或二階梯度作為尋找最優(yōu)解的主要信息。其缺點是對目標(biāo)函數(shù)和約束條件有一定的限制，如連續(xù)、可微等；很多情況下會陷入局部最小解或接近最優(yōu)解時難以收斂；對離散控制變量的處理不理想。智能優(yōu)化法基于各種人工智能方法，而不是精確的數(shù)學(xué)模型，通過對人類智能的模擬、延伸和擴展實現(xiàn)功能。最優(yōu)潮流中常用的智能方法為啟發(fā)式搜索。從處理斷面功率約束的角度看，智能優(yōu)化算法計算時間較長，在大規(guī)模電網(wǎng)應(yīng)用較困難，而且其特長是尋優(yōu)，對于確定的約束并沒有特別對策。當(dāng)斷面功率和目標(biāo)值偏差較大時，若沒有理想的方法使潮流收斂，后繼的遺傳操作、退火過程、演化計算等都無法進行。3)網(wǎng)絡(luò)拆分法。該方法為一種系統(tǒng)擾動后維持聯(lián)絡(luò)線功率為設(shè)定值的方法。將電網(wǎng)拆分成送端和受端兩個子網(wǎng)，先在送端將聯(lián)絡(luò)線當(dāng)作負荷解潮流，再推算出受端電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線端點的電壓，最后解受端系統(tǒng)潮流。該算法需要在受端系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線端點進行功率補償，而且沒有提出聯(lián)絡(luò)線功率設(shè)定值改變后的算法。分布式潮流計算中使用的支路分割法，可以實現(xiàn)斷面功率約束下的潮流計算，但該方法沒有提及斷面功率變化較大時保證收斂的措施。所有基于網(wǎng)絡(luò)拆分的方法，在電網(wǎng)規(guī)模不是太大的情況下，會浪費計算資源。綜上所述，目前缺乏一種有效的潮流算法控制多斷面功率至目標(biāo)值，而給出一套 使各斷面功率符合給定目標(biāo)的潮流對分析電網(wǎng)有重大意義。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述缺陷，本發(fā)明提供了一種基于多斷面潮流控制的方法，簡稱之為多斷面控制法，該方法在基本潮流方程中增加斷面功率偏差方程，并在承擔(dān)控制或平衡任務(wù)的發(fā)電機功率方程中增加功率變化附加項建立控制多斷面潮流的模型；本方法利用發(fā)電機實現(xiàn)控制，在某些情況下可推廣為用負荷實現(xiàn)控制，或發(fā)電機與負荷的混合控制。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于多斷面潮流控制的方法，其改進之處在于，所述方法包括以下步驟(I).輸入原始數(shù)據(jù)，并對電壓進行初始化；(2).形成導(dǎo)納矩陣；(3) 設(shè)定各節(jié)點的初值
SfSn(4).將各點電壓初值帶入到注入功率和節(jié)點電壓平方的不平衡式中，求出不平衡量;(5).形成雅可比矩陣并求出各個元素；(6) 求解修正方程；(7).得到所要點解斷面功率到目標(biāo)值的發(fā)電機量的改變量；其中，各節(jié)點的初值包括各節(jié)點電壓和相角。本發(fā)明提供的優(yōu)選技術(shù)方案中，在所述步驟I中，所述輸入的原始數(shù)據(jù)和電壓初始化包括節(jié)點參數(shù)和支路參數(shù)。本發(fā)明提供的第二優(yōu)選技術(shù)方案中，支路參數(shù)包括輸電線路的電阻、電抗和對地導(dǎo)納，以及變壓器支路的電阻、電抗和變比；節(jié)點參數(shù)包括節(jié)點類型、節(jié)點電壓以及功率數(shù)據(jù)。本發(fā)明提供的第三優(yōu)選技術(shù)方案中，在所述步驟2中，導(dǎo)納矩陣(Y)為
權(quán)利要求
1.一種基于多斷面潮流控制的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 (1).輸入原始數(shù)據(jù)，并對電壓進行初始化； (2).形成導(dǎo)納矩陣； (3).設(shè)定各節(jié)點的初值,Cj. ftf9 (4).將各點電壓初值帶入到注入功率和節(jié)點電壓平方的不平衡式中，求出不平衡量； (5).形成雅可比矩陣并求出各個元素； (6).求解修正方程； (7).得到所要點解斷面功率到目標(biāo)值的發(fā)電機量的改變量； 其中，各節(jié)點的初值包括各節(jié)點電壓和相角。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在所述步驟I中，所述輸入的原始數(shù)據(jù)和電壓初始化包括節(jié)點參數(shù)和支路參數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，支路參數(shù)包括輸電線路的電阻、電抗和對地導(dǎo)納，以及變壓器支路的電阻、電抗和變比；節(jié)點參數(shù)包括節(jié)點類型、節(jié)點電壓以及功率數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在所述步驟2中，導(dǎo)納矩陣(Y)為
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在所述步驟3中，所述各節(jié)點的初值f、f'0>、 Uf、是指PV節(jié)點和平衡節(jié)點的電壓幅值取給定值，PQ節(jié)點的電壓取I.O ;各個電壓的相角都取0. O。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在所述步驟4中，注入功率和節(jié)點電壓平方的注入功率和節(jié)點電壓平方的不平衡方程為
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟4中的所述功率偏差方程中，每一組機群控制一個斷面，即承擔(dān)斷面功率變化和該機群所在電網(wǎng)區(qū)域系統(tǒng)損耗變化；發(fā)電機的調(diào)控作用通過附加功率項體現(xiàn)；第1臺機控制第m個斷面時i機的有功功率方程Pg(i)和無功功率方程Qg (i)分別為
8.如權(quán)利要求I所述的計算方法，其特征在于，在所述步驟5中，雅可比矩陣為
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在雅可比矩陣中，若有一個斷面有兩條組成線路的端點相同，則在雅可比矩陣中將斷面在這兩條線路中對該節(jié)點電壓的導(dǎo)數(shù)相加，作為斷面對該節(jié)點電壓的雅可比元素； 若第i臺機控制m斷面功率，雅可比矩陣與該發(fā)電機對應(yīng)的兩行分別增加與聯(lián)絡(luò)線端節(jié)點相對應(yīng)的元素和與控制因子a (m)、0 (m)相對應(yīng)的元素。下兩式表示i臺機控制的m斷面包含k線路時對雅可比矩陣進行的相應(yīng)修改；所述雅可比矩陣A，C矩陣塊中的元素為
10.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在所述步驟6中，所述求解修正方程，將節(jié)點電壓的變化量求出，進行迭代，直到得到符合約束條件的結(jié)果。
11.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在所述步驟7中，所述得到所要點解斷面功率到目標(biāo)值的發(fā)電機量的改變量是A Pc (m)和A Qc (m)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于多斷面潮流控制的方法，包括以下步驟(1).輸入原始數(shù)據(jù)，并對電壓進行初始化；(2).形成導(dǎo)納矩陣；(3).設(shè)定各點電壓的初值(4).將各點電壓初值帶入到注入功率和節(jié)點電壓平方的不平衡式中，求出不平衡量；(5).形成雅可比矩陣并求出各個元素；(6).求解修正方程；(7).得到所要點解斷面功率到目標(biāo)值的發(fā)電機量的改變量。本發(fā)明提供的基于多斷面潮流控制的方法，計算精度高，縮短了智能優(yōu)化算法計算時間，適于在大規(guī)模電網(wǎng)應(yīng)用，節(jié)省計算資源；而且在斷面功率變化較大時能夠保證收斂措施。
文檔編號H02J3/46GK102709955SQ20121017425
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者丁平, 劉宇星, 吳淘, 牛玲玲, 王天琪, 邱健, 陸俊 申請人:中國電力科學(xué)研究院