本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)潮流計算
技術領域：
，特別是一種基于分區(qū)負荷控制的安全校正計算方法。
背景技術：
：隨著特高壓交直流建設及交直流混聯電網的運行，電網運行特性發(fā)生了根本變化，若發(fā)生大規(guī)模失電或失負荷故障，則會對電網的安全穩(wěn)定運行產生較大的影響，尤其是在特高壓直流滿功率運行時，若突發(fā)故障對電網安全穩(wěn)定運行有較大的影響，引起電網潮流較大范圍的變化，直接導致線路及穩(wěn)定斷面不滿足熱穩(wěn)定極限。為了快速消除潮流越限，傳統(tǒng)僅僅依靠機組調整無法滿足緊急狀態(tài)下的電網校正控制要求，需要通過調度統(tǒng)一指揮進行快速負荷控制參與有功調節(jié)，因此負荷緊急控制是現有電網調整斷面越限的重要手段。隨著電網規(guī)模的近一步擴大，特高壓直流故障影響大，特性復雜，僅僅依靠調度員進行人工處置的方式已不能滿足大電網安全運行的要求，調度運行人員必須能夠確定負荷控制的詳細控制方案，同時對負荷控制后電網的運行狀態(tài)有更明確的掌握，現有調度系統(tǒng)采用負荷群控功能作為應急處置手段都是基于離線方式編制，實際控制的精度不夠。因此為了滿足電網在發(fā)生特高壓直流故障后極端條件下的電網安全運行，需要能夠提供基于負荷控制的安全校正優(yōu)化調整策略，作為調度執(zhí)行統(tǒng)一負荷控制的重要參考依據，使得電網能夠快速恢復安全運行狀態(tài)。名詞解釋電網中的穩(wěn)定斷面是指連接兩地區(qū)之間的多條支路所形成的聯絡線族，斷面潮流即為組成斷面的各條支路的潮流之和，它清晰地反映了斷面所連接的兩地區(qū)之間的功率交換關系。監(jiān)視、控制斷面有功潮流可以保證單支路滿足熱穩(wěn)定限制并保證地區(qū)電壓穩(wěn)定及系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定，最終保證整個電網的安全。技術實現要素：本發(fā)明要解決的技術問題為：根據調度系統(tǒng)按照分區(qū)負荷為目標統(tǒng)一執(zhí)行負荷控制的特點，提出一種基于分區(qū)負荷控制的安全校正計算方法，以分區(qū)切負荷量最小為目標，以分區(qū)負荷為控制對象，考慮系統(tǒng)潮流約束、分區(qū)可控負荷約束及穩(wěn)定斷面安全約束，并采用連續(xù)潮流法與線路規(guī)劃法相結合進行求解，以滿足現有調度系統(tǒng)對負荷控制輔助決策的要求。本發(fā)明采取的技術方案具體為：一種基于分區(qū)負荷控制的安全校正計算方法，包括以下步驟：步驟一，獲取電網參數，建立計算模型：電網直流故障后的切負荷策略的求解是一個優(yōu)化問題，對應的目標函數為：minΣk=1ndvΔPdvk---(1)]]>式(1)中ndv表示參與負荷控制的分區(qū)個數，ΔPdvk為分區(qū)k對應的負荷調整量；等式約束即系統(tǒng)潮流方程為：ΔPi=PiSP+ΔPgi-ΔPdi-ViΣj∈iVi(Gijcosθij+Bijsinθij)=0ΔQi=QiSP-ΔQdi-ViΣj∈iVj(Gijsinθij-Bijsinθij)=0---(2)]]>式(2)中，ΔPi,ΔQi分別為節(jié)點i的有功功率偏差量和無功功率偏差量，分別為節(jié)點i的初始有功注入功率和無功注入功率，ΔPgi為節(jié)點i的發(fā)電機調整量，ΔPdi,ΔQdi分別為節(jié)點i對應的有功和無功負荷調整量，Vi,Vj分別表示節(jié)點i,j對應的電壓幅值，θij表示節(jié)點i,j之間的電壓相角差，Gij,Bij分別表示節(jié)點i,j對應的支路互導納的實部和虛部，j∈i表示與節(jié)點i相鄰的節(jié)點j；不等式約束包括負荷可調整量約束和穩(wěn)定斷面約束，其中負荷可調整量約束表示為：λdvk‾<λdvk≤λdvk‾,k=1,...,ndv---(3)]]>式中表示參控分區(qū)k的實時負荷占比系數，Pdvk表示參控分區(qū)k實時負荷，表示所有參控分區(qū)實時負荷總量，λdvk，表示根據負荷占比系數人工設定可調上下限；穩(wěn)定斷面約束為：Σi,j∈TPij≤PT‾---(4)]]>式中：PT,分別是斷面T的有功功率上下限,Pij是斷面T中支路i-j有功功率，表示斷面T的合功率；步驟二，對電網進行潮流計算，判斷穩(wěn)定斷面有功潮流是否越限，若否則輸出潮流計算結果，此時無需通過負荷調整進行安全校正；若是則采用連續(xù)潮流算法進行分區(qū)負荷調整，直至穩(wěn)定斷面約束越限消除，然后輸出連續(xù)潮流計算結果，轉至步驟三；步驟三，基于連續(xù)潮流計算的結果，對步驟一建立的計算模型采用基于靈敏度信息的線性規(guī)劃法進行優(yōu)化計算，步驟包括：3.1計算穩(wěn)定斷面對分區(qū)負荷的靈敏度，公式為：Sdkj=Σi∈kSdi·PdiΣi∈kPdi---(7)]]>式中，Sdi表示分區(qū)k第i節(jié)點負荷對第j穩(wěn)定斷面的靈敏度，Pdi表示第i節(jié)點實際負荷有功，表示第k分區(qū)統(tǒng)計總負荷，Sdkj為分區(qū)k對第j穩(wěn)定斷面的靈敏度；3.2依據步驟3.1得到的靈敏度信息建立關于穩(wěn)定斷面的不等式約束模型，公式如下：Σk=1ndvSdkjΔPdvk≤Pj‾---(8)]]>式中，ΔPdvk表示第k分區(qū)負荷調整量，表示第j斷面安全限值；3.3依據式(3)的不等式形成分區(qū)可控量約束模型，公式如下：λdvk‾·ΔPdvk0<ΔPdvk≤λdvk‾ΔPdvk0---(9)]]>式中，ΔPdvi0為步驟二計算得到的分區(qū)k負荷調整量；3.4建立關鍵斷面等式約束模型：步驟二采用連續(xù)潮流算法進行分區(qū)負荷調整過程中，肯定有一個穩(wěn)定斷面為最后消除越限，且其潮流值臨界于斷面限值，將該穩(wěn)定斷面確定為關鍵斷面，該關鍵斷面滿足如下公式：Σk=1nvSdktΔPdvk=P‾t---(10)]]>式中，Sdkt表示分區(qū)k對關鍵斷面t的靈敏度，為關鍵斷面安全限值；3.5結合公式(1)、(8)、(9)、(10)建立線性規(guī)劃模型，采用單純形法進行求解，即得到分區(qū)調整安全校正控制優(yōu)化策略。本發(fā)明最終優(yōu)化計算得到的分區(qū)負荷調整量即為供調度員參考的調整策略。單純形法是線性規(guī)劃問題中一種多變量函數的尋優(yōu)方法，其主要思想是先找一個基本可行解，判斷是否為最優(yōu)解，如果不是則找另外一個解，再進行判定，如此迭代運算，直至找到最優(yōu)解或者判定其無界。上述步驟3.5中采用單純形法進行線性規(guī)劃問題求解為現有技術。進一步的，本發(fā)明步驟二中，采用定步長連續(xù)潮流算法進行負荷調整，包括以下步驟：2.1設定計算控制參數初始值，包括設定負荷單步調整量為ΔPiter，收斂門檻為ΔPthold；2.2根據負荷單步調整量初始值對系統(tǒng)總調整量進行初步調整修正；2.3將當前負荷單步調整量ΔPiter疊加至系統(tǒng)總調整量ΔPdsum，以計算系統(tǒng)總調整量ΔPdsum；2.4根據系統(tǒng)總調整量對參控分區(qū)各負荷節(jié)點的負荷調整量進行計算，其中每個參與調整的分區(qū)按照實時負荷占比參與調整，則節(jié)點i的有功、無功負荷調整量計算公式如下：ΔPdi=ΔPdsumPdiΣj∈kPdi·λdvk,ΔQdi=ΔPdi·QdiPdi---(5)]]>式中Pdi,Qdi為節(jié)點i實時負荷，為分區(qū)k實時負荷總量；為了保持系統(tǒng)發(fā)電負荷平衡，需要各發(fā)電機組相應調整進行匹配，對于節(jié)點i的有功發(fā)電調整按照機組調整系數分攤，無功采用PV節(jié)點進行分攤，有功計算公式如下：ΔPgi＝ci·ΔPdsum(6)式中：ci為節(jié)點i對應的發(fā)電機調整系數，是已知量；2.5對式(2)定義的潮流方程采用牛頓法求解；2.6根據式(4)穩(wěn)定斷面約束條件判斷是否所有穩(wěn)定斷面皆消除越限，若未消除則按當前負荷單步調整量增加系統(tǒng)總負荷調整量然后轉至步驟2.3，若已消除則轉至步驟2.7；2.7判斷當前負荷單步調整量ΔPiter是否小于收斂門檻ΔPthold，若不滿足則存在負荷過調，則恢復系統(tǒng)總調整量ΔPdsum至上一次修正后的結果，同時將當前單步負荷調整量減半，然后轉至步驟2.3；否則計算結束，輸出潮流計算結果并轉入步驟三。本發(fā)明的有益效果為：采用連續(xù)潮流法與基于靈敏度的線性規(guī)劃方法相結合實現優(yōu)化安全校正策略計算，模型簡單，易于求解，具有很好的收斂性。具體具有以下的優(yōu)點：1.連續(xù)潮流法定步長迭代計算采用牛頓法進行求解，可以利用現有牛頓法技術，實現簡單，收斂性好。2.基于靈敏度的線性規(guī)劃法可以利用連續(xù)計算結果計算靈敏度信息和建模優(yōu)化模型，易于實現，同時單純形法也保證了收斂性。3.采用采用兩階段法進行計算，在優(yōu)化計算不收斂情況下也可以用連續(xù)潮流法計算結果作為調整策略，保證了計算魯棒性。附圖說明圖1所示為本發(fā)明方法流程示意圖；圖2所示為本發(fā)明步驟二中連續(xù)潮流迭代法流程示意圖；圖3所示為本發(fā)明步驟三中線性規(guī)劃算法流程示意圖。具體實施方式以下結合附圖和具體實施例進一步說明。結合圖1至圖3，本發(fā)明基于分區(qū)負荷控制的安全校正計算方法包括以下步驟：步驟一，獲取電網參數，建立計算模型：參考圖1所示，獲取電網參數包括獲取計算控制參數，獲取實時數據斷面信息，以及獲取穩(wěn)定斷面安全約束信息，以為后續(xù)計算提供數據基礎；其中計算控制參數，包括參控分區(qū)、參考機組及相關控制系數；獲取實時數據斷面信息即獲取當前電網實時運行方式斷面作為初始斷面；穩(wěn)定斷面安全約束信息包括斷面包含的設備元件及斷面安全限值。對于電網直流故障后的切負荷策略計算根本上是一個優(yōu)化問題。目標函數可表示為：minΣk=1ndvΔPdvk---(1)]]>式中ndv表示參與負荷控制分區(qū)個數，ΔPdvk為分區(qū)k對應負荷調整量。等式約束即系統(tǒng)潮流方程表示為：ΔPi=PiSP+ΔPgi-ΔPdi-ViΣj∈iVi(Gijcosθij+Bijsinθij)=0ΔQi=QiSP-ΔQdi-ViΣj∈iVi(Gijsinθij+Bijsinθij)=0---(2)]]>式中ΔPi,ΔQi為節(jié)點i的有功、無功功率偏差量，分別為節(jié)點i的初始有功、無功注入功率，ΔPgi為節(jié)點i的發(fā)電機調整量，ΔPdi,ΔQdi為節(jié)點i對應負荷調整量，Vi,Vj表示節(jié)點i,j對應電壓幅值，θij表示節(jié)點i,j對應電壓相角差，Gij,Bij分別表示節(jié)點i,j對應支路互導納的實部和虛部，j∈i表示與節(jié)點i相鄰的節(jié)點j。不等式約束主要包括負荷可調整量約束和穩(wěn)定斷面約束，對于負荷可調整量約束表示為：λdvk‾<λdvk≤λdvk‾,k=1,...,ndv---(3)]]>式中表示參控分區(qū)k實時負荷占比系數，Pdvk表示參控分區(qū)k實時負荷，表示所有參控分區(qū)實時負荷總量，λdvk，表示根據負荷占比系數人工設定可調上下限。穩(wěn)定斷面約束為：Σi,j∈TPij≤PT‾---(4)]]>式中：PT,分別是斷面T的有功功率上下限,Pij是斷面T中支路i-j有功功率，表示斷面T的合功率(有方向)。步驟二，參考圖2，首先進行一次基態(tài)潮流計算并識別是否有穩(wěn)定斷面越限，若沒有則直接退出計算；若有，則采用連續(xù)潮流迭代法以固定分區(qū)負荷比例系數計算負荷調整量，同時采用定步長調整方式進行迭代計算，計算步驟如下：2.1設定計算控制參數初始值，包括設定負荷單步調整量為ΔPiter，收斂門檻為ΔPthold；2.2根據負荷單步調整量初始值對系統(tǒng)總調整量進行初步調整修正；2.3將當前負荷單步調整量ΔPiter疊加至系統(tǒng)總調整量ΔPdsum，以計算系統(tǒng)總調整量ΔPdsum；2.4根據系統(tǒng)總調整量對參控分區(qū)各負荷節(jié)點的負荷調整量進行計算，其中每個參與調整的分區(qū)按照實時負荷占比參與調整，則節(jié)點i的有功、無功負荷調整量計算公式如下：ΔPdi=ΔPdsumPdiΣj∈kPdj·λdvk,ΔQdi=ΔPdi·QdiPdi---(5)]]>式中Pdi,Qdi為節(jié)點i實時負荷，為分區(qū)k實時負荷總量；為了保持系統(tǒng)發(fā)電負荷平衡，需要各發(fā)電機組相應調整進行匹配，對于節(jié)點i的有功發(fā)電調整按照機組調整系數分攤，無功采用PV節(jié)點進行分攤，有功計算公式如下：ΔPgi＝ci·ΔPdsum(6)式中：ci為節(jié)點i對應的發(fā)電機調整系數，是已知量；2.5對式(2)定義的潮流方程采用牛頓法求解；2.6根據式(4)穩(wěn)定斷面約束條件判斷是否所有穩(wěn)定斷面皆消除越限，若未消除則按當前負荷單步調整量增加系統(tǒng)總負荷調整量然后轉至步驟2.3，若已消除則轉至步驟2.7；2.7判斷當前負荷單步調整量ΔPiter是否小于收斂門檻ΔPthold，若不滿足則存在負荷過調，則恢復系統(tǒng)總調整量ΔPdsum至上一次修正后的結果，即在當前ΔPdsum中減去當前單步調整量ΔPiter，然后將當前單步負荷調整量減半，轉至步驟2.3；否則計算結束，輸出潮流計算結果并轉入步驟三。參考圖3，本發(fā)明步驟三首先計算分區(qū)負荷控制靈敏度信息，然后采用線性規(guī)劃法進行優(yōu)化控制策略計算，最后生成控制計算策略；具體為：靈敏度計算需要一個基態(tài)潮流斷面，要從中讀取節(jié)點電壓和相角信息，基于步驟二計算結果采用基于靈敏度信息的線性規(guī)劃法進行優(yōu)化計算，優(yōu)化目標函數模型即式(1)，步驟如下：3.1計算穩(wěn)定斷面對分區(qū)負荷的靈敏度，主要根據計算模型的負荷或等值負荷對穩(wěn)定斷面靈敏度計算出分區(qū)整體負荷靈敏度系數，計算公式如下：Sdkj=Σi∈kSdi·PdiΣi∈kPdi---(7)]]>式中，Sdi表示分區(qū)k第i節(jié)點負荷對第j穩(wěn)定斷面的靈敏度，Pdi表示第i節(jié)點實際負荷有功，表示第k分區(qū)統(tǒng)計總負荷，Sdkj為分區(qū)k對第j穩(wěn)定斷面的靈敏度。其中Sdi可以通過步驟二中最終潮流計算結果對應的潮流方程雅可比矩陣進行一次前推、回代計算得到。3.2依據靈敏度信息建立關于穩(wěn)定斷面的不等式約束模型，計算公式如下：Σk=1ndvSdkjΔPdvk≤Pj‾---(8)]]>式中，ΔPdvk表示第k分區(qū)負荷調整量，表示第j斷面安全限值。3.3依據式(3)的不等式形成分區(qū)可控量約束模型，計算公式如下：λdvk‾·ΔPdvk0<ΔPdvk≤λdvk‾ΔPdvk0---()]]>式中，ΔPdvi0為基于連續(xù)潮流法計算分區(qū)k負荷調整量。3.4根據步驟二的潮流計算原理可知肯定有一個斷面是關鍵斷面，該斷面滿足潮流值臨界與斷面限值，為了防止優(yōu)化計算時對分區(qū)負荷過切，必須對該關鍵斷面依據靈敏度信息建立等式約束模型，計算公式如下：Σk=1nvSdktΔPdvk=P‾t---(9)]]>式中，Sdkt表示分區(qū)k對關鍵斷面t的靈敏度，為對應斷面安全限值。3.5結合式(1),(8),(9),(10)建立線性規(guī)劃模型，采用單純形法求解該優(yōu)化模型，進而得到分區(qū)負荷調整安全校正控制優(yōu)化策略。最終優(yōu)化計算得到的分區(qū)負荷調整量即為調度員參考的調整策略。本發(fā)明對于系統(tǒng)負荷控制建立了以分區(qū)為控制對象問題的優(yōu)化模型，可以簡化優(yōu)化模型中參控變量個數，提高優(yōu)化計算的效率，并且與實際電網生產運行對負荷控制能夠保持一致；步驟(1)中所建模型采用連續(xù)潮流法與線路規(guī)劃法相結合進行求求解，模型簡單、易于求解、且具有很好的收斂性；步驟(2)中連續(xù)潮流法采用定步長牛頓法迭代計算求解，實現簡單，收斂性好，為優(yōu)化計算能夠提供準確初值，保證優(yōu)化計算的收斂性；步驟(2)中基于靈敏度的線性規(guī)劃法可以利用連續(xù)計算結果計算靈敏度信息和建模優(yōu)化模型，易于實現，同時單純形法也保證了魯棒性。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發(fā)明的保護范圍。當前第1頁1 2 3