一種用于upfc的選址和容量配置方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于UPFC的選址和容量配 置方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展，各區(qū)域電網(wǎng)之間聯(lián)系越來(lái)越緊密，在當(dāng)前電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu)下，區(qū)域電網(wǎng)之間安全地進(jìn)行電力交易比較困難。靈活交流輸電系統(tǒng)（flexible ac transmission systems，F(xiàn)ACTS)是近年來(lái)出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，應(yīng)用電力電子技術(shù)的最新發(fā) 展成就以及現(xiàn)代控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)交流輸電系統(tǒng)參數(shù)以至網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的靈活快速控制，一起實(shí) 現(xiàn)輸送功率的合理分配，降低功率損耗和發(fā)電成本，大幅度提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性。
[0003] 統(tǒng)一潮流控制器（unified power flow conortller，UPFC)是 FACTS 家族中最復(fù) 雜也是最有吸引力的一種補(bǔ)償器，它綜合了許多FACTS器件的靈活控制手段，被認(rèn)為是最 有創(chuàng)造性的，是功能強(qiáng)大的FACTS元件。
[0004]目前，如何合理配置UPFC是提高輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性的重點(diǎn)之一，當(dāng)前還沒(méi)有配置 UPFC高效、合理的方法，解決了 UPFC的選址和容量配置的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明是為了克服現(xiàn)有的沒(méi)有配置UPFC高效、合理的方法，解決了 UPFC的選址和 容量配置的問(wèn)題。本發(fā)明的用于UPFC的選址和容量配置方法，采用對(duì)UPFC裝置的安裝位 置和容量進(jìn)行優(yōu)化，采用中心校正內(nèi)點(diǎn)法對(duì)每個(gè)差分進(jìn)化個(gè)體進(jìn)行連續(xù)變量的優(yōu)化和適應(yīng) 度評(píng)估，配置UPFC高效、合理，具有良好的應(yīng)用前景。
[0006] 為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0007] -種用于UPFC的選址和容量配置方法，其特征在于：包括以下步驟，
[0008] 步驟（1)，將UPFC裝置接入到電網(wǎng)，根據(jù)UPFC裝置的穩(wěn)態(tài)模型，建立含UPFC裝置 的電力系統(tǒng)最優(yōu)配置模型，如公式（1)所示，
[0009] 優(yōu)化對(duì)象 min. f (X)
[0010] 約束條件 h (X) = 0 (1)
Pg、Q1^ v別為發(fā)電機(jī)所發(fā)有功功率和無(wú)功功 率，θ、V分別為節(jié)點(diǎn)電壓相角和幅值，k。、分別為UPFC裝置內(nèi)可控電壓源的幅值控制參 數(shù)、相角控制參數(shù)，Qsh為UPFC裝置的無(wú)功控制參數(shù)；f(x)為目標(biāo)函數(shù)，表示發(fā)電機(jī)費(fèi)用，
-Pgl是第i個(gè)發(fā)電機(jī)發(fā)出的 有功功率，a2i、aii、^為耗量特性曲線參數(shù)，a。、ai、和為UPFC裝置的投資費(fèi)用常系數(shù)，S為 UPFC裝置的容量，τ為現(xiàn)值轉(zhuǎn)等年值系數(shù)，
rp為電力投資回收率，n y 為UPFC經(jīng)濟(jì)使用年限；min. f (X)為最小的目標(biāo)函數(shù)；h (X)為等式約束條件，為交流系統(tǒng)的 功率平衡方程，等式約束個(gè)數(shù)為m ;g(x)為不等式約束條件，包含交流系統(tǒng)的電壓幅值、相 角，線路傳輸功率約束，UPFC裝置的可控電壓源幅值參數(shù)、相角控制參數(shù)，不等式約束個(gè)數(shù) 為r，￡為不等式約束條件的下限，i :為不等式約束條件的上限；
[0013] 步驟（2)，獲取電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，包括母線編號(hào)、名稱(chēng)、負(fù)有功、負(fù)荷無(wú)功、補(bǔ)償 電容、輸電線路的支路號(hào)、首端節(jié)點(diǎn)和末端節(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、變壓器變比和阻抗、發(fā)電機(jī)有功出力、無(wú)功上下限、經(jīng)濟(jì)參數(shù)；
[0014] 步驟（3)，設(shè)定DE算法的種群大小Np、最大迭代次數(shù)Kniax、縮放因子F和交叉概率 Cr，待優(yōu)化離散變量為UPFC裝置的安裝位置<、UPFC裝置的容量g，初始化DE種群，
迭代次數(shù)kitCT= 0 ;
[0015] 步驟（4)，通過(guò)中心校正內(nèi)點(diǎn)法對(duì)
I連續(xù)變量進(jìn)行優(yōu)化，得到 目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)值/bL并作為DE個(gè)體的適應(yīng)值進(jìn)行評(píng)估；
[0016] 步驟（5)，對(duì)DE種群進(jìn)行變異和交叉操作，得到試驗(yàn)種群的UPFC裝置的安裝位置 < UPFcWsGr+1;;
[0017] 步驟(6)，重復(fù)步驟（4)，通過(guò)中心校正內(nèi)點(diǎn)法對(duì)試驗(yàn)種群的連續(xù)變量進(jìn)行優(yōu)化， 得到最優(yōu)運(yùn)行點(diǎn)；
[0018] 步驟（7)，對(duì)選定的故障進(jìn)行含UPFC裝置的暫態(tài)時(shí)域仿真，每一步長(zhǎng)時(shí)刻判斷電 力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并存儲(chǔ)每一步長(zhǎng)時(shí)刻的變量值，若電力系統(tǒng)失穩(wěn)，則進(jìn)行步驟（8);若電 力系統(tǒng)穩(wěn)定，則判斷仿真時(shí)間是否達(dá)到，若達(dá)到，則進(jìn)行轉(zhuǎn)移功率計(jì)算，將所得的目標(biāo)函數(shù) 最優(yōu)值作為DE個(gè)體的適應(yīng)值進(jìn)行評(píng)估，并轉(zhuǎn)到步驟（10);
[0019] 步驟（8)，根據(jù)步驟（7)得到的每一步長(zhǎng)時(shí)刻的變量值，計(jì)算每一時(shí)步的軌跡靈敏 度，直到故障失穩(wěn)時(shí)刻；
[0020] 步驟（9)，根據(jù)步驟（8)，得到故障失穩(wěn)時(shí)刻的最領(lǐng)先發(fā)電機(jī)和最落后發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn) 子角度，以及相對(duì)最領(lǐng)先發(fā)電機(jī)的有功輸出的靈敏度，并求得最領(lǐng)先發(fā)電機(jī)和最落后發(fā)電 機(jī)之間的轉(zhuǎn)移功率，并修改步驟（1)電力系統(tǒng)最優(yōu)配置模型中不等式約束條件中的發(fā)電機(jī) 有功出力的上、下限，返回步驟（7);
[0021] 步驟（10)，對(duì)原種群和試驗(yàn)種群的適應(yīng)值進(jìn)行選擇，選取得到新一代種群，并更新 目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)值jCr1:. . 9
[0022] 步驟（11)，判斷迭代次數(shù)是否大于1(_，若大于，則退出并輸出計(jì)算不收斂的結(jié)果， 若不大于，則置迭代次數(shù)kltCT值加1，返回步驟（5)。
[0023] 前述的用于UPFC的選址和容量配置方法，其特征在于：步驟（4)，通過(guò)中心校正內(nèi) 點(diǎn)法對(duì)[jpg,，武]連續(xù)變量進(jìn)行優(yōu)化，得到目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)值/tl，包括以下 步驟，
[0024] (401)，列出庫(kù)恩-塔克條件，如公式⑴所示，
[0025] & =學(xué)=▽、/(X) - ￥ λ/*(x)，- VjU )u + 祕(mì))二 0 dx . = ----- - Mjc), = 0:: 〇y , 趣： - > = ^二貧(義）+ w - f =屬 Gw :QL ,. L1 - - - z. - /nL e II1i = LZe - pE - 0: BI " Lil=^ = -W - μ?~ιβ ^ Ιζ = UWe + με = Q L a* J ⑴.
[0026] 其中，y = Iiy1,…，yjl等式約束的拉格朗日乘子；z = [ζ η…，zJT，w = [W1，… ，wjτ是不等式約束的拉格朗日乘子；I = [I1，…，1JT，U= [U1，…，ujτ是松弛變量；μ是 障礙參數(shù)；VJr(X)是f (X)對(duì)X的一階導(dǎo)數(shù)；ViTi(X)、V#(x)分別是h(x)、g(x)雅 可比矩陣的轉(zhuǎn)置；L = diag (I1，…，lr) ;U = diag (U1，…，ur) ;Z = diag (Z1，…，zr) ;W = (IiagCw1，…，wr) ;e = [1，1，... 1]τ;
[0027] (402)，障礙參數(shù) μ = 〇 Q；ap/(2r)，其中 Ctiap= I Tz_uTw，設(shè)定擾動(dòng)因子 σ = 〇 ;
[0028] (403)，用牛頓法來(lái)求解公式（I)，將其線性化，可以得到方程式（2)、（3)、（4)，求 解方程式⑵、（3)、（4)，得到仿射方向 Axaff，Alaff, Auaff, Ayaff，Azaff, Awaff, 「H'
[0029] f」U,J 卜1」 ⑵ 「J. 2T]zT^z'#L -l'l1 _]:[沒(méi)，(3) /『V「A叫=~υ~λ?Μ C0031] [& I 」U##」知- ⑷
[0032]其中，Δ xaff、Λ yaff、Λ zaff、Δ laff、Λ uaff、Δ waff分別為 x、y、z、1、u、w 的仿射方向 修正量，V；；為數(shù)學(xué)符號(hào)，表示偏導(dǎo)的轉(zhuǎn)置；
[0036] 其中，H為海森矩陣，H'為修正后的海森矩陣；
[0037] (403)，根據(jù)公式（5)、（6)，確定仿射方向的迭代步長(zhǎng)，
[0041] 其中，\ ?f分別為仿射方向的原步長(zhǎng)和對(duì)偶步長(zhǎng)；
[0042] (404)，根據(jù)方程式（7)，計(jì)算仿射方向的互補(bǔ)間隙:
[0044] 其中，Δ laff、Δ zaff、Auaff、Awaff分別是1、z、u、w仿射方向的修正量；
[0045] (405)，根據(jù)公式（8)，計(jì)算動(dòng)態(tài)估計(jì)中心參數(shù)〇，動(dòng)態(tài)估計(jì)中心參數(shù) 〇為（402) 設(shè)定的擾動(dòng)因子，
[0047] (406)，根據(jù)公式（9)，增大仿射迭代的步長(zhǎng)&，其中δ aff取〇. 4, δ aff為仿射步長(zhǎng) 的增加量，
[0049] (407)，根據(jù)公式（10) - (13)，更新:》、i m ft:， 、 、 、 J