含統(tǒng)一潮流控制器的電力系統(tǒng)兩階段最優(yōu)潮流計算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種含統(tǒng)一潮流控制器的電力系統(tǒng)兩階段最優(yōu)潮流計算方法，屬于電 力系統(tǒng)運行分析與控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 21世紀(jì)W來，全球能源危機(jī)與環(huán)境污染問題日益突出，風(fēng)電、太陽能等可再生清潔 能源在世界范圍內(nèi)受到越來越廣泛的關(guān)注。然而，由于風(fēng)電具有隨機(jī)性、間歇性和不穩(wěn)定性 等特點，其大規(guī)模并網(wǎng)會對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行帶來巨大的挑戰(zhàn)。而UPFC是提高電力系統(tǒng) 穩(wěn)定性的有效裝置，其作為迄今為止功能最全面、控制范圍最廣并且特性最優(yōu)越的新型柔 性交流輸電裝置，能夠有效地改善電力系統(tǒng)的潮流分布，具有廣闊應(yīng)用前景。UPFC具有快速 潮流調(diào)節(jié)的能力，能夠改善電力系統(tǒng)的潮流分布，因此，UPFC的出現(xiàn)為解決風(fēng)電出力的不確 定性提供了新的思路。考慮通過調(diào)節(jié)UPFC的參數(shù)對風(fēng)電不確定性進(jìn)行協(xié)調(diào)控制具有一定 實用性和前瞻性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種含統(tǒng)一潮流控制器的電力系 統(tǒng)兩階段最優(yōu)潮流計算方法，對調(diào)度周期內(nèi)的電力系統(tǒng)運行狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化，同時優(yōu)化過程 中考慮了隨機(jī)因素的影響，通過制定UPFC的最優(yōu)控制策略來改善潮流分布W應(yīng)對風(fēng)電的 不確定性。
[0004] 為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
[0005] 一種含統(tǒng)一潮流控制器的電力系統(tǒng)兩階段最優(yōu)潮流計算方法，其特征在于，包括 如下步驟：
[0006] 1)基于功率注入法推導(dǎo)統(tǒng)一潮流控制器的穩(wěn)態(tài)模型；
[0007] 2)采用場景模擬技術(shù)產(chǎn)生一系列風(fēng)速場景，根據(jù)風(fēng)速預(yù)測值隨機(jī)產(chǎn)生大規(guī)模風(fēng)速 場景，利用場景削減方法最終得到若干個具有代表性的場景；運里的若干個的具體數(shù)量根 據(jù)實際需要選擇；
[0008] 3)含統(tǒng)一潮流控制器的電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流的第一階段為日內(nèi)滾動調(diào)度，調(diào)度周期 為30-60min，記為Tl,W優(yōu)化系統(tǒng)運行成本為目標(biāo)，建立最優(yōu)潮流模型，制定常規(guī)發(fā)電機(jī)組 出力計劃；
[0009] 4)含統(tǒng)一潮流控制器的電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流的第二階段為日內(nèi)實時調(diào)度，調(diào)度周期 為5-15min，記為Tz,將風(fēng)速削減得到的場景作為所有可能的實現(xiàn)，W降低系統(tǒng)網(wǎng)損為目標(biāo)， 建立最優(yōu)潮流模型，制定統(tǒng)一潮流控制器控制策略表。
[0010] 前述的含統(tǒng)一潮流控制器的電力系統(tǒng)兩階段最優(yōu)潮流計算方法，其特征在于，所 述步驟1)中將統(tǒng)一潮流控制器對系統(tǒng)的影響等效為對其兩端節(jié)點的注入功率，統(tǒng)一潮流 控制器采用雙電壓源模型，包括兩組相互并聯(lián)的可控電壓源和對應(yīng)的阻抗；具體包括如下 步驟：假設(shè)統(tǒng)一潮流控制器安裝在線路Sm的S端，通過在統(tǒng)一潮流控制器末端增加一個節(jié) 點r，使統(tǒng)一潮流控制器成為獨立的支路參與系統(tǒng)潮流計算和最優(yōu)潮流計算。 W11] 前述的含統(tǒng)一潮流控制器的電力系統(tǒng)兩階段最優(yōu)潮流計算方法，其特 征在于：所述步驟2)中的風(fēng)速場景的風(fēng)速與風(fēng)功率的對應(yīng)關(guān)系滿足如下公式：
，式中A(V)為風(fēng)電機(jī)組實際有功出力，V。為風(fēng)電機(jī) 組的切入風(fēng)速；Vf為風(fēng)電機(jī)組的額定風(fēng)速；V。。為風(fēng)電機(jī)組的切出風(fēng)速；Pf為風(fēng)電機(jī)組的額 定輸出功率。
[0012] 前述的含統(tǒng)一潮流控制器的電力系統(tǒng)兩階段最優(yōu)潮流計算方法，其特征在于：所 述步驟2)中場景削減的具體步驟如下： 陽OU] 21)首先對每個場景指定一個發(fā)生的概率Ps(s= 1，. . .，Ns)，且Ps= 1/Ns，EsPs= 1 ;W風(fēng)速預(yù)測值加上一個服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的隨機(jī)變量來模擬風(fēng)速的波動，通過MTLAB隨機(jī)得到成個場景，每個場景概率為Pg= 1/Ng;
[0014] 22)計算每對場景之間的距離D(s，s')，其中S=l，...，Ns，s' =l，...，Ns且 S聲s'，其值為場景S與場景s'之間的向量范數(shù)；
[0015]23)對于每個場景k，找出與其距離最短的場景m，即D(k,m) =minD(k,s'），其中 k=I,. . . ,Ns，mG(I,. . . ,Ns!且k聲m;
[0016] 24)計算每個場景k和與其距離最短的場景m之間的概率距離PD似= PS(k) *D也m)，找到概率距離最短的場景d，使pD(d) =mi噸D化)，其中，PS(k)為場景k出 現(xiàn)的概率；
[0017] 25)在總場景中刪去場景m，成=N,-l，并且將刪去場景的概率加到與其距離最短 的場景概率上，即PS化）=PS化)+PS(m)，保證剩余場景概率值和始終為1 ;
[0018] 26)重復(fù)步驟22)-25)，直至場景數(shù)量滿足需要要求。
[0019] 前述的含統(tǒng)一潮流控制器的電力系統(tǒng)兩階段最優(yōu)潮流計算方法，其特征在于：所 述步驟3)包括W下步驟：
[0020] 31)第一階段W發(fā)電費用最小作為目標(biāo)函數(shù)：
[0021]
陽02引式中恥(t)為第i臺發(fā)電機(jī)在時段t(t=Ti，TiG協(xié))min，60min])內(nèi)的有功功 率出力，曰21、曰11、曰。1為第i臺發(fā)電機(jī)發(fā)電費用系數(shù)；
[0023] 32)含統(tǒng)一潮流控制器的OPF等式約束包含節(jié)點功率平衡方程和統(tǒng)一潮流控制器 內(nèi)部有功功率平衡方程；
[0024] 普通節(jié)點功率平衡方程如下 陽0對式中：APi、AQi為一般交流節(jié)點的功率殘差；Pi、Qi為節(jié)點給定功率;Vi、V為交流 節(jié)點的電壓幅值，jGi表示與節(jié)點i相連的所有節(jié)點；0 1，、Gi，、Bi,分別為節(jié)點i、j間相 位差、線路ij上的電導(dǎo)及電納，i、j的取值范圍為{1，2, 3…n}，n為系統(tǒng)節(jié)點數(shù)；
[0026]與統(tǒng)一潮流控制器相連的節(jié)點功率平衡方程中加入Pi,upf。、Qi,upf。作為統(tǒng)一潮流控 制器所在支路首末端節(jié)點的附加注入功率，i取S或r:
[0027]
[0028] 統(tǒng)一潮流控制器內(nèi)部有功功率平衡方程如下：Pe+Pe=0,式中，Pe、Pe為兩側(cè)換流 器的有功輸入；
[0029] 33)采用不等式約束，包括發(fā)電機(jī)有功和無功出力、節(jié)點電壓幅值W及統(tǒng)一潮流控 制器運行約束：
，式中恥,max、Pw,"un分別為發(fā)電機(jī)i有 功出力上、下限，9?,">。^、〇(；1,">1。分別為發(fā)電機(jī)1無功出力上、下限，乂1,">。^、\">1。分別為節(jié)點1電 壓幅值的上、下限、0 0 1,mm分別為節(jié)點i相角的上、下限，P 線路傳輸功率限制， n,為系統(tǒng)發(fā)電機(jī)數(shù)，n為系統(tǒng)總節(jié)點數(shù)；
式中：Vei,max、Vei,min分別為第i個統(tǒng)一潮流 控制器并聯(lián)電壓源幅值上、下限，Vei,m。、、Vei,mi。分別為第i個統(tǒng)一潮流控制器串聯(lián)電壓源幅 值上、下限，0Ei,max、^Ei,mm分別為第i個統(tǒng)一潮流控制器并聯(lián)電壓源相角上、下限，0Bi,max、 0Bi,mi。分別為第i個統(tǒng)一潮流控制器串聯(lián)電壓源相角上、下限，nupf。為統(tǒng)一潮流控制器的個 數(shù)； 陽03引第一階段優(yōu)化控制變量及狀態(tài)變量包括X= [X。，Xupf。]= 恥Qc，v，0，Ve，0e，Vb，0B]，其中，控制變量分別為發(fā)電機(jī)有功出力和無功出力，狀態(tài) 變量V、0為節(jié)點電壓幅值和相角，Ve, 0。，Ve, 為統(tǒng)一潮流控制器第一階段確定的參數(shù)； 根據(jù)第一階段優(yōu)化結(jié)果，確定常規(guī)火電機(jī)組在各個時刻的出力，并作為下一階段優(yōu)化的已 知量。
[0033] 前述的含風(fēng)電場電力系統(tǒng)動態(tài)隨機(jī)最優(yōu)潮流模型與計算方法，其特征在于：所述 步驟4)中計算模型如下：
[0034] 41) W網(wǎng)損最小作為目標(biāo)函數(shù)：./;(.、-) = 1.吁,(/)-乏巧，（小式中恥(t)為第i臺 7=-1' /=1 發(fā)電機(jī)在時段t(t=T2，T2G[5min，15min])內(nèi)的有功功率出力，Pni(t)為母線i在時段t(t=T2，T2G[5min，15min])內(nèi)的有功功率負(fù)荷；
[0035] 42)含統(tǒng)一潮流控制器的OPF等式約束包含節(jié)點功率平衡方程和統(tǒng)一潮流控制器 內(nèi)部有功功率平衡方程；
[0036] 普通節(jié)點功率平衡