發(fā)明涉及一種基于分布式控制的電力系統(tǒng)切負(fù)荷算法,屬于電力系統(tǒng)電力負(fù)荷調(diào)度領(lǐng)域。
背景技術(shù):
分布式控制系統(tǒng)是在計算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)和計算機(jī)多級控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,由多臺計算機(jī)分別控制生產(chǎn)過程中多個控制回路,同時又可集中獲取數(shù)據(jù)、集中管理和集中控制的自動控制系統(tǒng)。它具有高可靠性,開放性,靈活性,協(xié)調(diào)性且易于維護(hù);與傳統(tǒng)的集中式控制系統(tǒng)相比,分布式控制系統(tǒng)能改善控制的可靠性,不會由于計算機(jī)的故障而使整個系統(tǒng)失去控制;當(dāng)管理級發(fā)生故障時,過程控制級仍具有獨(dú)立控制能力,個別控制回路發(fā)生故障時也不致影響全局。與計算機(jī)多級控制系統(tǒng)相比,分布式控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上更加靈活、布局更為合理和成本更低,因而越來越得到廣大學(xué)者認(rèn)可,并代替集中式控制系統(tǒng)而被應(yīng)用到越來越多的系統(tǒng)之中。
電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行要求各節(jié)點(diǎn)功率穩(wěn)定,電力負(fù)荷的增加或者切除,都會對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行造成影響,嚴(yán)重時會造成電力事故,引起大范圍內(nèi)停電。在電力負(fù)荷突然切除時,如何保證各節(jié)點(diǎn)功率不會引起太大波動,也是電力工作者所研究的重要課題。當(dāng)電力負(fù)荷變化時,如何運(yùn)用分布式控制對負(fù)荷突然切除后仍保護(hù)各節(jié)點(diǎn)功率穩(wěn)定,是一向具有挑戰(zhàn)且鮮有研究的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
:
發(fā)明目的:針對傳統(tǒng)集中式控制系統(tǒng)的不足,本發(fā)明提供一種基于分布式控制的電力系統(tǒng)切負(fù)荷方法
發(fā)明內(nèi)容:本發(fā)明提供一種基于分布式控制的電力系統(tǒng)切負(fù)荷算法,包括如下步驟:
(1)建立電力系統(tǒng)功率模型:所述功率模型滿足兩個條件:
(a)對于連接節(jié)點(diǎn)i、j的支路l,其支路功率為:
式中,pl與ql分別為支路有功功率和無功功率;a與θ分別為節(jié)點(diǎn)電壓幅值與相角,θij=θi-θj;gij與bij分別為支路電導(dǎo)與電納;gsh,i與bsh,i分別為對地電導(dǎo)與電納;
(b)每個節(jié)點(diǎn)流入功率必須等于流出功率:
tgpg-tlpl=aepl
tgqg-tlql=aeql
式中,tg為電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)-發(fā)電機(jī)關(guān)聯(lián)矩陣,tl為電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)-負(fù)荷關(guān)聯(lián)矩陣,ae為電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)-支路關(guān)聯(lián)矩陣,pg、qg為發(fā)電機(jī)注入有功功率、無功功率,pl、ql為負(fù)荷吸收的有功功率、無功功率。
(2)建立滿足約束條件的節(jié)點(diǎn)互聯(lián)矩陣:所述節(jié)點(diǎn)互聯(lián)矩陣表示為:
式中,dij表示節(jié)點(diǎn)i和j之間的互聯(lián)系數(shù),滿足以下約束條件:
式中,ni和nj分別表示與節(jié)點(diǎn)i和j有關(guān)聯(lián)的節(jié)點(diǎn)總數(shù)。
(3)根據(jù)節(jié)點(diǎn)互聯(lián)矩陣計算不同時刻各節(jié)點(diǎn)功率值:以節(jié)點(diǎn)i為例,對其當(dāng)前時刻k進(jìn)行數(shù)據(jù)更新為:
式中,
則第k時刻數(shù)據(jù)更新可表示矩陣形式為:
xk+1=dxk。
(4)切去負(fù)荷,重新計算各節(jié)點(diǎn)功率值,計算方法為:
(5)判斷其是否可以達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),如果是,輸出各節(jié)點(diǎn)功率值;否則返回步驟2,重新建立滿足約束條件的互聯(lián)矩陣,進(jìn)行各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)更新。
有益效果:電力系統(tǒng)的穩(wěn)定對于電網(wǎng)安全運(yùn)行至關(guān)重要,電力負(fù)荷的增加或者切除都會影響到電網(wǎng)的穩(wěn)定性,在現(xiàn)有技術(shù)中,當(dāng)電力故障或者電力緊缺導(dǎo)致必須對電力負(fù)荷進(jìn)行時,很難在技術(shù)上滿足對整個電網(wǎng)不產(chǎn)生影響;電網(wǎng)頻率的波動也會影響到用戶用電情況。而本發(fā)明采用一致性算法,在電力負(fù)荷切除前后都會重新計算各節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,重組關(guān)聯(lián)矩陣,使得各節(jié)點(diǎn)值在短時間內(nèi)達(dá)到一致,減少電網(wǎng)中的功率波動,保證用電安全性和可靠性。
附圖說明
圖1:本發(fā)明方法流程圖;
圖2:ieee5節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)圖;
圖3:正常情況下各節(jié)點(diǎn)功率圖;
圖4:切負(fù)荷后各節(jié)點(diǎn)功率圖。
具體實(shí)施方式
為了更好地理解本發(fā)明,下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容,但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
如圖1所述,一種基于分布式控制的電力系統(tǒng)切負(fù)荷算法,包括如下步驟:
(1)電力系統(tǒng)功率模型:對于連接節(jié)點(diǎn)i、j的支路l,其支路功率可表示為:
式中,pl與ql分別為支路有功功率和無功功率;a與θ分別為節(jié)點(diǎn)電壓幅值與相角,θij=θi-θj;gij與bij分別為支路電導(dǎo)與電納;gsh,i與bsh,i分別為對地電導(dǎo)與電納。同時,每個節(jié)點(diǎn)流入功率必須等于流出功率:
tgpg-tlpl=aepl
tgqg-tlql=aeql
式中,tg為電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)-發(fā)電機(jī)關(guān)聯(lián)矩陣,tl為電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)-負(fù)荷關(guān)聯(lián)矩陣,ae為電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)-支路關(guān)聯(lián)矩陣。pg、qg為發(fā)電機(jī)注入有功功率、無功功率,pl、ql為負(fù)荷吸收的有功功率、無功功率。
(2)在分布式控制系統(tǒng)中,每點(diǎn)節(jié)點(diǎn)只與它相鄰的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息交換,而與它不直接相鄰的節(jié)點(diǎn)無信息交換,以任意節(jié)點(diǎn)i為例,對其當(dāng)前時刻k進(jìn)行數(shù)據(jù)更新為:
式中,
(3)在對節(jié)點(diǎn)信息更新過程中,令
則以上信息更新可寫成矩陣形式為:
xk+1=dxk
式中,
由矩陣d可以得出,其各行或各列加和為1;除此之外,矩陣d中每一個元素必須滿足0≤dij<1,為了進(jìn)一步確定互聯(lián)系數(shù)dij的取值范圍,取lyapunov函數(shù)vk=(xk)txk,可以看出vk滿足正定條件,進(jìn)一步可得如下式子:
式中,n表示參與信息交流的節(jié)點(diǎn)總數(shù),ni和nj分別表示與節(jié)點(diǎn)i和j直接相鄰的節(jié)點(diǎn)數(shù),要使得δv<0,須滿足
(4)在各節(jié)點(diǎn)功率達(dá)到穩(wěn)定后,突然切去總分節(jié)點(diǎn)負(fù)荷,使得功率平衡被打破,運(yùn)用本發(fā)明提出的算法,在滿足約束條件前提下,重新計算各節(jié)點(diǎn)功率值,并使其達(dá)到穩(wěn)定,具體分析見算例。
算例分析
本發(fā)明測試的算例由ieee5節(jié)點(diǎn)構(gòu)成,如圖2所示。各節(jié)點(diǎn)相鄰節(jié)點(diǎn)及初始值由下表給出:
ieee5節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)圖中,節(jié)點(diǎn)4和節(jié)點(diǎn)5為發(fā)電機(jī),節(jié)點(diǎn)1、節(jié)點(diǎn)2和節(jié)點(diǎn)3為負(fù)荷,各節(jié)點(diǎn)互聯(lián)系數(shù)為d12=1/3,d13=1/3,d23=1/3,d24=1/2,d35=1/2,根據(jù)本發(fā)明所提出的算法,當(dāng)不進(jìn)行切負(fù)荷控制時,各節(jié)點(diǎn)功率值如圖3所示,可以看出,各節(jié)點(diǎn)功率很快達(dá)到平衡并保持穩(wěn)定;當(dāng)在第14次迭代時,把節(jié)點(diǎn)4上的負(fù)荷減去,所得到結(jié)果如圖4所示,可以看出,各節(jié)點(diǎn)功率在第22次迭代時重新達(dá)到平衡,并保持穩(wěn)定,由此可驗(yàn)證本發(fā)明所提算法有效性。