配電網(wǎng)潮流調(diào)度方法
【專利摘要】一種配電網(wǎng)潮流調(diào)度方法，所述配電網(wǎng)潮流調(diào)度方法包括步驟：A.將配電網(wǎng)所在區(qū)域分成若干個(gè)子區(qū)域；B.建立配電網(wǎng)線路和子區(qū)域之間關(guān)系，得到配電網(wǎng)線路在各子區(qū)域中的線路空間地理信息；C.考慮天氣狀況對(duì)線路影響以及線路潮流影響，以全網(wǎng)能耗低為目標(biāo)，建立配電網(wǎng)潮流調(diào)度模型；D.輸入配電網(wǎng)數(shù)據(jù)與天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)；E.根據(jù)電網(wǎng)數(shù)據(jù)與天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，確定線路最大載流量；F.對(duì)配電網(wǎng)潮流調(diào)度模型采用優(yōu)化方法，得到配電網(wǎng)分布式電源功率輸出方案和配電網(wǎng)潮流分布。利用本發(fā)明的方法，能夠利用天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)提高現(xiàn)有配電網(wǎng)配置電力資源的能力。
【專利說(shuō)明】配電網(wǎng)潮流調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種電力系統(tǒng)中配電網(wǎng)系統(tǒng)的潮流調(diào)度 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)潮流調(diào)度以滿足負(fù)荷的需求為前提條件，優(yōu)化發(fā)電機(jī)組的功率輸出。在 保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行前提下，以降低電力系統(tǒng)運(yùn)行的能耗為目標(biāo)。
[0003] 配電網(wǎng)潮流調(diào)度作為電力系統(tǒng)潮流調(diào)度的重要組成部分，是配電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 的重要技術(shù)保障。近年來(lái)，隨著分布式電源的快速發(fā)展，配電網(wǎng)中分布式電源的容量越來(lái) 越大，如何最大限度地實(shí)現(xiàn)分布式電源資源的優(yōu)化配置，為用戶提供安全、持續(xù)和經(jīng)濟(jì)的電 能，是配電網(wǎng)運(yùn)行所面臨的巨大挑戰(zhàn)。配電線路輸送熱容量極限是分布式電源優(yōu)化分配的 重要制約因素，傳統(tǒng)的線路靜態(tài)熱容量極限值是基于校核最惡劣氣象條件而制定的保守 值，一般而言，線路的實(shí)際傳輸能力要大于線路靜態(tài)熱容量極限值。因此，基于天氣狀況動(dòng) 態(tài)改變線路輸送熱容量極限值，提高配電網(wǎng)配置資源的能力，是促進(jìn)配電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 的有效手段。在現(xiàn)有的配電網(wǎng)潮流調(diào)度方法中，通常都采用固定的線路靜態(tài)熱容量極限值 作為線路潮流的約束條件，這種處理方法無(wú)法充分利用配電線路的傳輸能力，不能實(shí)現(xiàn)資 源的全局最優(yōu)配置。
[0004] 天氣狀況除了對(duì)線路輸送熱容量極限值有影響外，還對(duì)線路電氣參數(shù)產(chǎn)生影響。 一方面，導(dǎo)體溫度由導(dǎo)體所處環(huán)境、線路載流量和線路電阻共同確定，另一方面，線路導(dǎo)體 的電阻率隨著導(dǎo)體溫度的升高而升高。這意味著線路電阻和線路潮流之間存在非線性關(guān) 系。而傳統(tǒng)的配電網(wǎng)潮流計(jì)算假設(shè)線路電阻為常量，割裂了線路電阻和線路潮流的聯(lián)系，必 然會(huì)導(dǎo)致潮流計(jì)算結(jié)果的誤差。
[0005] 由于配電網(wǎng)所處的地理空間較為廣闊，導(dǎo)致不同地點(diǎn)的天氣狀況差異可能很大， 需要根據(jù)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的空間精度，將配電網(wǎng)所處的地理空間劃分為合理的子區(qū)域，以正 確體現(xiàn)不同區(qū)域天氣狀況對(duì)配電網(wǎng)潮流調(diào)度的影響。
[0006] 目前，配電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)逐漸成熟，并已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)， 數(shù)值天氣預(yù)報(bào)技術(shù)發(fā)展迅速，預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)的精確度越來(lái)越高，預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)的空間粒度也越來(lái)越 細(xì)化，這為基于數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的配電網(wǎng)潮流調(diào)度方法的實(shí)現(xiàn)提供了實(shí)施前提和技術(shù)保障。
[0007] 因此，目前的配電網(wǎng)潮流調(diào)度方法并未考慮線路的動(dòng)態(tài)熱平衡，也沒有考慮到線 路的輸送熱容量對(duì)線路電氣參數(shù)產(chǎn)生的影響，沒有實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的優(yōu)化控制，誤差也較大。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008] 鑒于此，本發(fā)明的目的在于充分利用配電網(wǎng)地理信息系統(tǒng)中的線路地理空間信息 和天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)中的各種天氣預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)及天氣因素影響的配電網(wǎng)潮流調(diào)度方案 的自動(dòng)化、精細(xì)化和最優(yōu)化編制，以解決目前配電網(wǎng)潮流調(diào)度無(wú)法充分利用線路容量，不能 更大限度實(shí)現(xiàn)分布式電源發(fā)電優(yōu)化分配的問題。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)此目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為如下。
[0010] 一種配電網(wǎng)潮流調(diào)度方法，所述方法包括以下步驟：A.將配電網(wǎng)所在區(qū)域分成若 干個(gè)子區(qū)域；B.建立配電網(wǎng)線路和子區(qū)域之間關(guān)系，得到配電網(wǎng)線路在各子區(qū)域中的線路 空間地理信息；C.考慮天氣狀況對(duì)線路影響以及線路潮流影響，以全網(wǎng)能耗低為目標(biāo)，建 立配電網(wǎng)潮流調(diào)度模型；D.輸入配電網(wǎng)數(shù)據(jù)與天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)；E.根據(jù)電網(wǎng)數(shù)據(jù)與天氣預(yù)報(bào) 數(shù)據(jù)，確定線路最大載流量；F.對(duì)配電網(wǎng)潮流調(diào)度模型采用優(yōu)化方法，得到配電網(wǎng)分布式 電源功率輸出方案和配電網(wǎng)潮流分布。
[0011] 在步驟A中，按照幾何坐標(biāo)等距的方式將配電網(wǎng)劃分為子區(qū)域。
[0012] 另外，步驟D中，所述配電網(wǎng)數(shù)據(jù)包括配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)、分布式電 源參數(shù)、線路物理參數(shù)、線路空間地理信息、分區(qū)信息，所述天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)包括各區(qū)域氣溫、 日照、風(fēng)速和風(fēng)向數(shù)據(jù)。
[0013] 其中，所述配電網(wǎng)潮流調(diào)度模型的目標(biāo)為：
【權(quán)利要求】
1. 一種配電網(wǎng)潮流調(diào)度方法，所述方法包括以下步驟： A. 將配電網(wǎng)所在區(qū)域分成若干個(gè)子區(qū)域； B. 建立配電網(wǎng)線路和子區(qū)域之間關(guān)系，得到配電網(wǎng)線路在各子區(qū)域中的線路空間地理 信息； C. 考慮天氣狀況對(duì)線路影響以及線路潮流影響，以全網(wǎng)能耗低為目標(biāo)，建立配電網(wǎng)潮 流調(diào)度模型； D. 輸入配電網(wǎng)數(shù)據(jù)與天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)； E. 根據(jù)電網(wǎng)數(shù)據(jù)與天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，確定線路最大載流量； F. 對(duì)配電網(wǎng)潮流調(diào)度模型采用優(yōu)化方法，得到配電網(wǎng)分布式電源功率輸出方案和配電 網(wǎng)潮流分布。
2. 權(quán)利要求1中所述的配電網(wǎng)潮流調(diào)度方法，其特征在于，步驟A中，按照幾何坐標(biāo)等 距的方式將配電網(wǎng)劃分為子區(qū)域。
3. 權(quán)利要求1中所述的配電網(wǎng)潮流調(diào)度方法，其特征在于，步驟D中，所述配電網(wǎng)數(shù)據(jù) 包括配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)、分布式電源參數(shù)、線路物理參數(shù)、線路空間地理信息、 分區(qū)信息，所述天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)包括各區(qū)域氣溫、日照、風(fēng)速和風(fēng)向數(shù)據(jù)。
4. 權(quán)利要求1中所述的配電網(wǎng)潮流調(diào)度方法，其特征在于，所述配電網(wǎng)潮流調(diào)度模型 的目標(biāo)為： I
其中F為目標(biāo)，i為分布式電源的索引，i = 1，2，... M，M為分布式電源的數(shù)量； Ptu為分布式電源i的發(fā)電功率； Cd ·)為分布式電源i的發(fā)電能耗函數(shù)。
5. 權(quán)利要求4中所述的配電網(wǎng)潮流調(diào)度方法，其特征在于，所述目標(biāo)的約束條件包括 電力系統(tǒng)約束條件和熱傳學(xué)約束條件。
6. 權(quán)利要求5中所述的配電網(wǎng)潮流調(diào)度方法，其特征在于，所述電力系統(tǒng)約束條件包 括電網(wǎng)潮流等式約束、分布式電源有功無(wú)功功率輸出約束、線路載流量約束、節(jié)點(diǎn)電壓約 束、分布式電源功率輸出上下限約束，其中： 所述電網(wǎng)潮流等式約束為
η和m為節(jié)點(diǎn)索弓丨，η = 1，2,. . .，N, m = 1，2,. . .，N, N為節(jié)點(diǎn)的數(shù)量； Pn為節(jié)點(diǎn)η的有功功率注入，Pn = SKGiuPtu-P1^n ;
Qn為節(jié)點(diǎn)η的無(wú)功功率注入 PD，n為節(jié)點(diǎn)η的有功負(fù)荷； QD，n為節(jié)點(diǎn)η的無(wú)功負(fù)荷； KGiu為節(jié)點(diǎn)η和分布式電源i之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，當(dāng)分布式電源i連接在節(jié)點(diǎn)η上，KGiu =1，否則，KGiu = O ; en為節(jié)點(diǎn)η電壓的實(shí)部； fn為節(jié)點(diǎn)η電壓的虛部； Gnm為節(jié)點(diǎn)η和111間的電導(dǎo)；
Bnm為節(jié)點(diǎn)η和111間的電納； 所述分布式電源有功Ptu無(wú)功功率Qtu輸出約束戈 Pemiiu和Pe_u分別為分布式電源的最小有功功率輸出和最大有功功率輸出； QanilU和Qqm=U分別為分布式電源的最小無(wú)功功率輸出和最大無(wú)功功率輸出； 所述線路載流量約束為
k為線路索弓|，k= 1，2，...，K，K為線路的數(shù)量； Ik為線路k上的載流量； Imax>k為線路k上的最大載流量，
4?,?為子區(qū)域1上線路k的最大載流量，如果線路未經(jīng)過子區(qū)域1，則/；La =+? ; Xk為線路k的電抗值； Rk為線路k的電阻值，
巧為子區(qū)域1上線路k的電阻值； 1為子區(qū)域索引，1 = 1，2,...，L，L為子區(qū)域的數(shù)量； 所述節(jié)點(diǎn)電壓約束為：υ_η彡Un = I en+jfn|彡U_，n ; Un為節(jié)點(diǎn)η的電壓值； Umin，n為節(jié)點(diǎn)η的電壓下限； Umax，n為節(jié)點(diǎn)η的電壓上限。
7.權(quán)利要求5中所述的配電網(wǎng)潮流調(diào)度方法，其特征在于，所述熱傳學(xué)約束條件包括 線路熱平衡等式約束、線路日照吸熱等式約束、線路輻射散熱等式約束、線路對(duì)流散熱等式 約束、線路電阻溫度關(guān)系等式約束，其中： 所述線路熱平衡等式約束為：
4子區(qū)域1上線路k的電阻值； fL為子區(qū)域1上線路k從太陽(yáng)獲得的日照熱量； 為子區(qū)域1上線路k的對(duì)流散熱； 為子區(qū)域1上線路k的輻射散熱； 所述線路日照吸熱等式約束為
ak為線路k的陽(yáng)光吸收率； Gii為子區(qū)域1上線路k經(jīng)高度修正后的太陽(yáng)天空輻射熱通量率； 奪為子區(qū)域1上線路k的陽(yáng)光等效入射角
H。為太陽(yáng)高度角； Z。為太陽(yáng)方位角； 2&為子區(qū)域1上線路k的方位角； Ak'為線路k的單位長(zhǎng)度投影面積； 所述線路輻射散熱等式約束為
ε1為輻射系數(shù)； Dk為線路k的導(dǎo)線外徑； 為子區(qū)域1上線路k的溫度； t為子區(qū)域1的氣溫； 所述線路對(duì)流散熱等式約束為：
Pf為空氣密度； 為空氣動(dòng)力粘度； kf為空氣熱傳導(dǎo)系數(shù)； K為子區(qū)域1的風(fēng)速； 為子區(qū)域1的風(fēng)向因子； 所述線路電阻溫度關(guān)系等式約束為
R2ak為線路k在線路溫度20攝氏度時(shí)的單位長(zhǎng)度線路電阻； 〇k為線路k的電阻溫度系數(shù)； g為子區(qū)域1上線路k的長(zhǎng)度，如果線路k未經(jīng)過子區(qū)域1，則gi = 0。
8.權(quán)利要求1中所述的配電網(wǎng)潮流調(diào)度方法，其特征在于，步驟E中確定線路最大載流 量的方法為： 確定線路導(dǎo)體允許的最1?溫度TMax ; 根據(jù)線路空間地理信息和天氣預(yù)報(bào)信息，計(jì)算出日照熱量; 根據(jù)所述天氣預(yù)報(bào)信息，以及線路導(dǎo)體允許的最高溫度，計(jì)算出最大對(duì)流散熱 和最大輻射散熱fil. (7Mm.); 根據(jù)線路導(dǎo)體型號(hào)和線路導(dǎo)體允許的最高溫度，計(jì)算出線路在允許的最高溫度下的電 mi (tuj I 根據(jù)·
ft定線路的最大載流量。
9. 權(quán)利要求1中所述的配電網(wǎng)潮流調(diào)度方法，其特征在于，步驟F中對(duì)配電網(wǎng)潮流調(diào)度 模型優(yōu)化的潮流計(jì)算方法為： 步驟FL根據(jù)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，從與配電網(wǎng)首節(jié)點(diǎn)相連的線路開始，得到每條線路的子線 路，沒有子線路的線路為終端線路，形成子線路在前，父線路在后的線路排序列表，初始化 各線路的末端電壓； 步驟F2.按照線路排序表的順序，從第一條線路開始，執(zhí)行步驟F3到步驟F7,直到所有 線路計(jì)算完畢； 步驟F3.計(jì)算線路末端功率； 步驟F4.根據(jù)所述線路末端功率和末端電壓，計(jì)算線路電流； 步驟F5.根據(jù)所述線路電流和天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，計(jì)算線路電阻； 步驟F6.根據(jù)線路電流和線路電阻，計(jì)算線路功率損耗； 步驟F7.獲取線路首端電壓并計(jì)算線路首端功率； 步驟F8.按照線路排序表的逆序，從最后一條線路開始，執(zhí)行步驟F9,直到所有線路計(jì) 算完畢； 步驟F9.根據(jù)線路首端電壓和首端功率，確定線路末端電壓； 步驟F10.如果滿足預(yù)定迭代終止條件則結(jié)束，否則繼續(xù)執(zhí)行步驟F2及后續(xù)步驟。
10. 權(quán)利要求1中所述的配電網(wǎng)潮流調(diào)度方法，其特征在于，步驟F中所述優(yōu)化方法為 遺傳方法，所述遺傳方法的個(gè)體為各分布式電源的有功功率輸出和無(wú)功功率輸出，而遺傳 方法的個(gè)體適應(yīng)度為
，其中，π為罰因子；EVn為節(jié)點(diǎn)η的 電壓越限值；EIk為線路k的電流越限值，N和K分別為節(jié)點(diǎn)和線路的數(shù)目。
【文檔編號(hào)】H02J3/00GK104393595SQ201410737708
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月5日
【發(fā)明者】舒雋 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)