專利名稱：基于潮流模塊交替迭代的互聯(lián)電網(wǎng)分布式潮流計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種面向互聯(lián)電網(wǎng)的分布式潮流計(jì)算方法，尤其涉及一 種針對(duì)所管轄電網(wǎng)具有電氣連接關(guān)系的多個(gè)調(diào)度控制中心的潮流計(jì)算問 題，基于潮流模塊交替迭代的互聯(lián)電網(wǎng)分布式潮流計(jì)算方法，屬于電網(wǎng) 調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)是一個(gè)由發(fā)電廠、變電站、輸配電網(wǎng)絡(luò)和用戶組成的統(tǒng)一 調(diào)度和運(yùn)行的復(fù)雜大系統(tǒng)。在電力系統(tǒng)中，由于電源點(diǎn)與負(fù)荷中心多數(shù) 處于不同地區(qū)，電能也無法大量?jī)?chǔ)存，因此電能生產(chǎn)必須時(shí)刻保持與消 費(fèi)平衡。電力系統(tǒng)需要在各個(gè)環(huán)節(jié)和不同層次設(shè)置相應(yīng)的調(diào)度系統(tǒng)，以 確保用戶獲得優(yōu)質(zhì)安全的電能供應(yīng)。
現(xiàn)代的電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為核心的控制系統(tǒng)，包括實(shí) 時(shí)信息收集和顯示系統(tǒng)，以及供實(shí)時(shí)計(jì)算、分析、控制用的軟件系統(tǒng)。 信息收集和顯示系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集、安全檢測(cè)、潮流計(jì)算和實(shí)時(shí)控制的 功能。在發(fā)電廠和變電站的收集信息部分稱為遠(yuǎn)動(dòng)端，位于調(diào)度控制中 心的部分稱為調(diào)度端。軟件系統(tǒng)由靜態(tài)狀態(tài)估計(jì)、自動(dòng)發(fā)電控制、最優(yōu) 潮流、自動(dòng)電壓與無功控制、負(fù)荷預(yù)測(cè)、最優(yōu)機(jī)組開停計(jì)劃、安全監(jiān)視 與安全分析、緊急控制和電路恢復(fù)等程序組成。
在我國(guó)，電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行管理具有分層分布、垂直調(diào)度的特點(diǎn)。各調(diào) 度控制中心所管轄電網(wǎng)是整體互聯(lián)的，相互影響的。隨著電網(wǎng)的發(fā)展， 電網(wǎng)間的電氣聯(lián)系越來越緊密，相互的影響日益增強(qiáng)。因此，在電網(wǎng)調(diào)
度領(lǐng)域的各種在線分析控制系統(tǒng)，如EMS (能量管理系統(tǒng))和DTS (調(diào)度 員培訓(xùn)仿真系統(tǒng))中，已經(jīng)需要考慮解決所管轄電網(wǎng)具有電氣連接關(guān)系 的多個(gè)調(diào)度控制中心的潮流計(jì)算問題。
為了準(zhǔn)確計(jì)算外網(wǎng)影響下的全網(wǎng)統(tǒng)一潮流，現(xiàn)在主要有以下幾種技 術(shù)實(shí)現(xiàn)方法
l)"分散建模、全模型拼接、集中計(jì)算"。該方法保證了集中計(jì)算的 正確性，缺點(diǎn)是模型拼接需要進(jìn)行模型的標(biāo)準(zhǔn)化導(dǎo)出、導(dǎo)入，工作量大、效率較低，同時(shí)集中計(jì)算的計(jì)算量大。例如在申請(qǐng)?zhí)枮?00610166302.1 的中國(guó)專利申請(qǐng)"電力系統(tǒng)多區(qū)域網(wǎng)絡(luò)模型拼接方法"中，描述了如何 將各調(diào)度控制中心模型拼接成集中式的全模型，但是并不涉及如何進(jìn)行 電力系統(tǒng)的潮流分析計(jì)算。在申請(qǐng)?zhí)枮?00710191542. 1的中國(guó)專利申請(qǐng) "基于計(jì)算模型拼接的互聯(lián)系統(tǒng)分布式潮流計(jì)算方法"中，在某個(gè)調(diào)度 控制中心側(cè)進(jìn)行基于潮流非線性求解方程的拼接，在集中統(tǒng)一求解后將 結(jié)果送回相應(yīng)的各個(gè)調(diào)度控制中心。這種方法保留了集中計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)， 避免了繁復(fù)的系統(tǒng)性模型拼接和維護(hù)工作；但其缺點(diǎn)是1)拼接方法與 算法高度耦合，只有多調(diào)度控制中心均采用相同的算法時(shí)，最好是采用 同一供貨商的產(chǎn)品時(shí)才能方便地進(jìn)行拼接；2)不適合DTS等需要各調(diào)度 控制中心連續(xù)交互潮流方式的應(yīng)用場(chǎng)景。
2) "分散建模、模型等值拼接、集中計(jì)算"。在張海波等發(fā)表的論文 《不同外網(wǎng)等值模型對(duì)EMS應(yīng)用效果影響的試驗(yàn)研究》(載于《電網(wǎng)技術(shù)》
2006年第30巻第3期)中，推薦了一種采用基于緩沖網(wǎng)疊加等值網(wǎng)的外 網(wǎng)等值方法。該方法對(duì)外部電網(wǎng)模型進(jìn)行了等值簡(jiǎn)化，減少了計(jì)算量， 但其缺點(diǎn)是1)需要進(jìn)行模型拼接，模型導(dǎo)出、導(dǎo)入，維護(hù)工作量大； 2)等值簡(jiǎn)化計(jì)算帶來一定的計(jì)算精度誤差；3)在DTS等應(yīng)用場(chǎng)景下， 需要連續(xù)進(jìn)行在線等值結(jié)果的發(fā)布，效率較低。
3) "分散建模、分布計(jì)算"。在張伯明等發(fā)表的論文《多調(diào)度控制中 心之間分解協(xié)調(diào)計(jì)算模式研究》(載于《中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)》2006年第 26巻22期)中，對(duì)多調(diào)度控制中心的分布式潮流的同步/異步計(jì)算模式 進(jìn)行了研究，并給出了相應(yīng)的計(jì)算模型。在張海波等發(fā)表的論文《分布 式潮流計(jì)算異步迭代模式的補(bǔ)充和改進(jìn)》(載于《電力系統(tǒng)自動(dòng)化》2007 年第31巻第2期)中，著重對(duì)異步迭代的收斂特性進(jìn)行了解析，并提供 了計(jì)算模式和協(xié)調(diào)層代理機(jī)制。上述方法的共性是1)按照管理區(qū)域?qū)?電網(wǎng)計(jì)算進(jìn)行分塊，各個(gè)調(diào)度控制中心只進(jìn)行本區(qū)域內(nèi)的塊計(jì)算；建立 協(xié)調(diào)層實(shí)現(xiàn)塊計(jì)算之間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一；2)非線性方程的求解計(jì)算分布于網(wǎng) 絡(luò)上各個(gè)計(jì)算中心。此類方法的優(yōu)點(diǎn)是信息的交互量較小，但其缺點(diǎn)在 于要求基于潮流計(jì)算的應(yīng)用程序必須進(jìn)行本質(zhì)性改造，而潮流計(jì)算是電 網(wǎng)分析計(jì)算的基礎(chǔ)模塊，應(yīng)用面很廣，因此要推廣這項(xiàng)技術(shù)的代價(jià)相當(dāng) 大。雖然在申請(qǐng)?zhí)枮?00710099082.X的中國(guó)專利申請(qǐng)"省、地兩級(jí)電力
6系統(tǒng)的聯(lián)合反事故演習(xí)方法"中，給出了一種潮流跟蹤匹配算法。但這 種算法的實(shí)質(zhì)是利用兩個(gè)電網(wǎng)的分層分布特性，設(shè)計(jì)了一種連續(xù)動(dòng)態(tài)相 互匹配、跟蹤的算法，不能得到某一給定時(shí)刻、給定求解條件下的嚴(yán)格
潮流解，不能應(yīng)用于常規(guī)的潮流計(jì)算，只適用于DTS等基于連續(xù)潮流的
仿真應(yīng)用，且不能解決地區(qū)電網(wǎng)間的串供問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于 提供一種面向互聯(lián)電網(wǎng)的分布式潮流計(jì)算方法，該方法針對(duì)所管轄電網(wǎng) 具有電氣連接關(guān)系的多個(gè)調(diào)度控制中心的潮流計(jì)算問題，基于潮流模塊 交替迭代予以實(shí)現(xiàn)。
為實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案 一種基于潮流模塊交替迭代的互聯(lián)電網(wǎng)分布式潮流計(jì)算方法，用在
包括內(nèi)網(wǎng)調(diào)度控制中心和外網(wǎng)調(diào)度控制中心的互聯(lián)電網(wǎng)中，其特征在于
包括如下的步驟.-
(1) 所述內(nèi)網(wǎng)調(diào)度控制中心從所述外網(wǎng)調(diào)度控制中心獲得外網(wǎng)潮流 計(jì)算模型和潮流計(jì)算給定條件，并對(duì)外網(wǎng)潮流計(jì)算模塊進(jìn)行初始化；
(2) 所述內(nèi)網(wǎng)調(diào)度控制中心形成內(nèi)網(wǎng)潮流計(jì)算模型和潮流計(jì)算給定 條件，并對(duì)內(nèi)網(wǎng)潮流計(jì)算模塊進(jìn)行初始化；
(3) 定義內(nèi)網(wǎng)潮流計(jì)算模塊和外網(wǎng)潮流計(jì)算模塊的潮流交互協(xié)調(diào)接 口信息，計(jì)算內(nèi)、外網(wǎng)潮流交互協(xié)調(diào)的接口潮流偏差量；
(4) 如果接口潮流偏差量符合計(jì)算精度要求，則轉(zhuǎn)入步驟(5)，否則， 人工調(diào)整內(nèi)網(wǎng)潮流計(jì)算模塊的潮流計(jì)算給定條件，啟動(dòng)內(nèi)部潮流計(jì)算模 塊重新進(jìn)行計(jì)算，直至接口潮流偏差量符合計(jì)算精度要求；
(5) 將內(nèi)網(wǎng)潮流之外網(wǎng)等值機(jī)組機(jī)端節(jié)點(diǎn)的計(jì)算節(jié)點(diǎn)類型設(shè)為節(jié)點(diǎn) 電壓和相角為已知條件，節(jié)點(diǎn)電壓和相角分別取外網(wǎng)潮流之交互接口節(jié) 點(diǎn)的電壓和相角；
(6) 啟動(dòng)所述內(nèi)網(wǎng)潮流計(jì)算模塊進(jìn)行一次潮流計(jì)算，如果潮流計(jì)算不 收斂，則退出整個(gè)計(jì)算；否則轉(zhuǎn)入步驟(7);
(7) 將外網(wǎng)潮流之內(nèi)網(wǎng)等值機(jī)組機(jī)端節(jié)點(diǎn)的計(jì)算節(jié)點(diǎn)類型設(shè)為節(jié)點(diǎn) 有功、無功注入為已知條件，且有功、無功值分別取內(nèi)網(wǎng)潮流之交互接 口設(shè)備的有功和無功(8) 啟動(dòng)所述外網(wǎng)潮流計(jì)算模塊進(jìn)行一次潮流計(jì)算，如果潮流計(jì)算不 收斂，則退出整個(gè)計(jì)算；否則轉(zhuǎn)入步驟(9);
(9) 重新計(jì)算內(nèi)、外網(wǎng)潮流交互協(xié)調(diào)的接口潮流偏差量；
GO)如果接口潮流偏差量符合計(jì)算精度要求，則輸出潮流計(jì)算結(jié)果， 退出整個(gè)計(jì)算；否則，轉(zhuǎn)回步驟(5)繼續(xù)計(jì)算。
在步驟(仰中，如果交替迭代的次數(shù)大于預(yù)定次數(shù)，則表明計(jì)算呈發(fā) 散狀態(tài)，需要退出整個(gè)計(jì)算。
其中，所述潮流計(jì)算給定條件包括發(fā)電機(jī)的有功出力、無功出力或 機(jī)端電壓負(fù)荷的有功大小和無功大小母線的電壓和相角以及母線在潮流 計(jì)算中的節(jié)點(diǎn)類型。
所述潮流交互協(xié)調(diào)接口信息包括所述內(nèi)網(wǎng)潮流計(jì)算模塊中外網(wǎng)等值 機(jī)組與所述外網(wǎng)潮流計(jì)算模塊中的設(shè)備的映射關(guān)系；所述內(nèi)網(wǎng)潮流計(jì)算 模塊中外網(wǎng)等值機(jī)組的拓?fù)涔?jié)點(diǎn)與所述外網(wǎng)潮流計(jì)算模塊中對(duì)應(yīng)同一物 理位置的拓?fù)涔?jié)點(diǎn)的映射關(guān)系；所述外網(wǎng)潮流計(jì)算模塊中內(nèi)網(wǎng)等值機(jī)組 與所述內(nèi)網(wǎng)潮流計(jì)算模塊中的設(shè)備的映射關(guān)系；所述外網(wǎng)潮流計(jì)算模塊 中內(nèi)網(wǎng)等值機(jī)組的拓?fù)涔?jié)點(diǎn)與所述內(nèi)網(wǎng)潮流計(jì)算模塊中對(duì)應(yīng)同一物理位 置的拓?fù)涔?jié)點(diǎn)的映射關(guān)系。
所述接口潮流偏差量為
內(nèi)網(wǎng)潮流之外網(wǎng)等值機(jī)組與外網(wǎng)潮流之交互接口設(shè)備的有功、無功 的差值以及內(nèi)網(wǎng)潮流之外網(wǎng)等值機(jī)組機(jī)端節(jié)點(diǎn)與外網(wǎng)潮流之交互接口節(jié) 點(diǎn)的電壓幅值、電壓相角差值的最小值；或者
外網(wǎng)潮流之內(nèi)網(wǎng)等值機(jī)組與內(nèi)網(wǎng)潮流之交互接口設(shè)備的有功、無功 的差值以及外網(wǎng)潮流之內(nèi)網(wǎng)等值機(jī)組機(jī)端節(jié)點(diǎn)與內(nèi)網(wǎng)潮流之交互接口節(jié) 點(diǎn)的電壓幅值、電壓相角差值的最小值。
電壓相角按照如下方式確定基于內(nèi)、外網(wǎng)潮流計(jì)算模型的各接口 交互節(jié)點(diǎn)已有的節(jié)點(diǎn)一拓?fù)鋶u信息，將各接口交互節(jié)點(diǎn)按照拓?fù)鋶u進(jìn)行 分組，每一組中選其中一個(gè)接口交互節(jié)點(diǎn)為基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)，其相角值為零， 其它節(jié)點(diǎn)的相角均以該點(diǎn)為參考基準(zhǔn)。
所述人工調(diào)整內(nèi)網(wǎng)潮流計(jì)算模塊的潮流計(jì)算給定條件包括進(jìn)行開關(guān) 分/合、負(fù)荷調(diào)整、發(fā)電調(diào)整或變壓器分頭在內(nèi)的調(diào)整操作。
本發(fā)明所提供的互聯(lián)電網(wǎng)分布式潮流計(jì)算方法采用集中計(jì)算模式，避免了原始模型拼接或計(jì)算模型拼接的繁復(fù)工作；計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確，集成 性強(qiáng)，避免了對(duì)潮流計(jì)算模型和算法的特殊要求，因此可廣泛應(yīng)用在電
網(wǎng)分析的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，如EMS、 DTS以及離線電網(wǎng)運(yùn)行分析計(jì)算等，具
有較強(qiáng)的推廣應(yīng)用價(jià)值。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
圖1為一個(gè)典型的互聯(lián)電網(wǎng)的電氣連接關(guān)系示意圖2為反映互聯(lián)電網(wǎng)與內(nèi)、外網(wǎng)潮流計(jì)算模型對(duì)應(yīng)關(guān)系的示意圖3為分布式潮流計(jì)算方法的網(wǎng)絡(luò)分布與部署示意圖。
具體實(shí)施例方式
電網(wǎng)互聯(lián)是當(dāng)今世界電力技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)。在我國(guó)，各調(diào)度控制 中心所管轄的電網(wǎng)是整體互聯(lián)、相互影響的?；谶@一特點(diǎn)，本發(fā)明著 力解決所管轄電網(wǎng)具有電氣連接關(guān)系的多個(gè)調(diào)度控制中心的潮流計(jì)算問 題。
本發(fā)明所提供的互聯(lián)電網(wǎng)分布式潮流計(jì)算方法是指面向本地調(diào)度控 制中心的使用的，在電網(wǎng)運(yùn)行分析時(shí)考慮外部電網(wǎng)的模型和運(yùn)行方式， 得到統(tǒng)一的全網(wǎng)潮流結(jié)果的計(jì)算方法。該分布式潮流計(jì)算方法最普遍應(yīng)
用于電網(wǎng)調(diào)度控制中心的各種在線分析系統(tǒng)，如EMS和DTS，當(dāng)然其原理 同樣也可以應(yīng)用于離線分析應(yīng)用。
下面，以具有電氣連接關(guān)系的一個(gè)內(nèi)部電網(wǎng)和多個(gè)外部電網(wǎng)為例對(duì)
本互聯(lián)電網(wǎng)分布式潮流計(jì)算方法進(jìn)行詳細(xì)的說明。這里的"內(nèi)部電網(wǎng)" 是指本地調(diào)度控制中心所管轄電網(wǎng)，簡(jiǎn)稱"內(nèi)網(wǎng)"；"外部電網(wǎng)"是指遠(yuǎn) 方調(diào)度控制中心所管轄電網(wǎng)，簡(jiǎn)稱"外網(wǎng)"。
圖1顯示了一個(gè)典型的互聯(lián)電網(wǎng)的電氣連接關(guān)系。在該互聯(lián)電網(wǎng)中， 包括一個(gè)內(nèi)部電網(wǎng)和多個(gè)外部電網(wǎng)(分別簡(jiǎn)稱為外網(wǎng)1、外網(wǎng)2、……外 網(wǎng)n，其中n為正整數(shù))。其中內(nèi)網(wǎng)分別與各個(gè)外網(wǎng)進(jìn)行電氣連接，而外 網(wǎng)1和外網(wǎng)2也具有電氣連接關(guān)系。
圖2所示為互聯(lián)電網(wǎng)與內(nèi)、外網(wǎng)潮流計(jì)算模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系。其中左 側(cè)是典型的內(nèi)外網(wǎng)電氣連接關(guān)系，右側(cè)為內(nèi)、外網(wǎng)控制中心分別建立的 內(nèi)、外網(wǎng)潮流計(jì)算模型。在圖2中，"外網(wǎng)潮流之內(nèi)網(wǎng)等值機(jī)組"正好成 為"外網(wǎng)潮流之交互接口設(shè)備"，而"內(nèi)網(wǎng)潮流之外網(wǎng)等值機(jī)組"正好成為"內(nèi)網(wǎng)潮流之交互接口設(shè)備"；等值機(jī)組的機(jī)端節(jié)點(diǎn)正好成為相應(yīng)的"交
互接口節(jié)點(diǎn)"。
本發(fā)明在進(jìn)行分布式潮流計(jì)算之前，進(jìn)行了如下的條件假設(shè)-
1. 內(nèi)網(wǎng)調(diào)度控制中心和外網(wǎng)調(diào)度控制中心均有各自的潮流計(jì)算模型 和數(shù)據(jù)。此處的潮流計(jì)算模型是指電網(wǎng)設(shè)備的拓?fù)溥B接關(guān)系和設(shè)備電氣 參數(shù)等。針對(duì)某一電網(wǎng)構(gòu)造它的潮流計(jì)算模型是電力領(lǐng)域普通技術(shù)人員 都能掌握的常規(guī)技術(shù)，在此就不詳細(xì)說明了。
2. 內(nèi)網(wǎng)調(diào)度控制中心的潮流計(jì)算模型中對(duì)外部電網(wǎng)進(jìn)行了等值簡(jiǎn)化 處理，建立了外網(wǎng)等值模型；同樣，外網(wǎng)調(diào)度控制中心的潮流計(jì)算模型 中對(duì)內(nèi)部電網(wǎng)進(jìn)行了等值簡(jiǎn)化處理，建立了內(nèi)網(wǎng)等值模型；考慮到內(nèi)網(wǎng)、 外網(wǎng)均有可能存在電源，因此將內(nèi)、外網(wǎng)等值模型均處理為等值機(jī)組。
3. 內(nèi)網(wǎng)調(diào)度控制中心的潮流計(jì)算模型和外網(wǎng)調(diào)度控制中心的模型的 合集應(yīng)該覆蓋了整個(gè)互聯(lián)電網(wǎng)的全部電網(wǎng)設(shè)備模型。
4. 內(nèi)網(wǎng)調(diào)度控制中心的潮流計(jì)算模型和外網(wǎng)調(diào)度控制中心的潮流計(jì) 算模型中重疊的電網(wǎng)部分如交流線路或變壓器等具有相同的電氣參數(shù) (如電阻、電抗、充電電容、分頭類型)和相同的設(shè)備狀態(tài)(如開關(guān)、 刀閘狀態(tài)、機(jī)組出力、負(fù)荷大小等)。
基于上述的條件假設(shè)，本發(fā)明給出了一種非拼接的、基于內(nèi)外網(wǎng)潮 流模塊的交替迭代協(xié)調(diào)計(jì)算的分布式潮流計(jì)算方法。圖3為該分布式潮 流計(jì)算方法的網(wǎng)絡(luò)分布與部署示意圖。在外網(wǎng)調(diào)度控制中心中，進(jìn)行外 網(wǎng)潮流計(jì)算模型數(shù)據(jù)的初始化。初始化后的數(shù)據(jù)進(jìn)入外網(wǎng)潮流計(jì)算模塊。 在內(nèi)網(wǎng)調(diào)度控制中心的"潮流計(jì)算任務(wù)計(jì)算機(jī)"中，進(jìn)行"內(nèi)網(wǎng)潮流計(jì) 算模塊"和"外網(wǎng)潮流計(jì)算模塊"的交替迭代以體現(xiàn)內(nèi)、外網(wǎng)電氣關(guān)系 的聯(lián)系，從而使得兩個(gè)獨(dú)立的潮流收斂于統(tǒng)一的目標(biāo)潮流解，因此不需 要進(jìn)行內(nèi)、外網(wǎng)模型的基礎(chǔ)模型拼接或計(jì)算模型拼接。
該方法包括如下的實(shí)施步驟
1.內(nèi)網(wǎng)調(diào)度控制中心從外網(wǎng)調(diào)度控制中心獲得外網(wǎng)潮流計(jì)算模型和 潮流計(jì)算給定條件，并對(duì)部署在內(nèi)網(wǎng)調(diào)度控制中心的"潮流計(jì)算任務(wù)計(jì) 算機(jī)"(后簡(jiǎn)稱"任務(wù)機(jī)")上的"外網(wǎng)潮流計(jì)算模塊"進(jìn)行初始化，形 成外網(wǎng)的初始潮流斷面。
上述的潮流計(jì)算給定條件是指潮流計(jì)算的已知條件，包括發(fā)電機(jī)的有功出力、無功出力或機(jī)端電壓，負(fù)荷的有功大小和無功大小，母線的 電壓和相角，以及母線在潮流計(jì)算中的節(jié)點(diǎn)類型。母線節(jié)點(diǎn)類型可以分
為P2節(jié)點(diǎn)(即節(jié)點(diǎn)有功、無功注入為已知條件)、尸「節(jié)點(diǎn)(即節(jié)點(diǎn)有功
注入和電壓為已知條件)和^節(jié)點(diǎn)(即節(jié)點(diǎn)電壓和相角為已知條件)等。
2. 內(nèi)網(wǎng)調(diào)度控制中心形成內(nèi)網(wǎng)潮流計(jì)算模型和潮流計(jì)算給定條件， 并對(duì)部署在"任務(wù)機(jī)"上的"內(nèi)網(wǎng)潮流計(jì)算模塊"進(jìn)行初始化，形成內(nèi) 網(wǎng)的初始潮流斷面。
上述的"內(nèi)網(wǎng)潮流計(jì)算模塊"和"外網(wǎng)潮流計(jì)算模塊"均基于傳統(tǒng) 潮流計(jì)算程序?qū)崿F(xiàn)。這兩個(gè)計(jì)算模塊可以采用多種不同的潮流算法，如
分別采用牛頓一拉夫遜法或PQ快速分解法，這些方法的詳細(xì)描述可以參 見經(jīng)典的電力系統(tǒng)分析教科書，如諸駿偉主編的的《電力系統(tǒng)分析》上 冊(cè)(中國(guó)電力出版社1995年第一版)，張伯明、陳壽孫著的《高等電力 網(wǎng)絡(luò)分析》(清華大學(xué)出版社1996年第一版)。典型的"潮流計(jì)算模塊" 如中國(guó)電力科學(xué)研究院的PSASP軟件包中的潮流計(jì)算分析部分，北京科 東電力控制系統(tǒng)有限責(zé)任公司的產(chǎn)品的CC-2000 EMS中的調(diào)度員潮流和 CC-2000 DTS中的調(diào)度員培訓(xùn)仿真潮流等。
需要說明的是，本發(fā)明并不限定內(nèi)、外網(wǎng)潮流計(jì)算模型的建模范圍 互為全網(wǎng)模型的補(bǔ)集，即允許內(nèi)、外網(wǎng)模型間存在模型重疊。事實(shí)上模 型的重疊程度反而更加有利于統(tǒng)一潮流的計(jì)算收斂性。這樣本方法對(duì)建 模要求就更加寬松，更加有利于進(jìn)行系統(tǒng)集成，適合多個(gè)不同廠家的潮 流計(jì)算模塊集成實(shí)現(xiàn)分布式統(tǒng)一潮流計(jì)算。
在本發(fā)明所述的方法中，潮流計(jì)算本質(zhì)屬于集中型。潮流計(jì)算的程 序都部署在"任務(wù)機(jī)"，除了 "外網(wǎng)潮流模塊"的初始化過程外，整個(gè)計(jì) 算過程不需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，因此避免了潮流計(jì)算迭代過程中的網(wǎng)絡(luò)通 訊，計(jì)算過程快速，穩(wěn)定性好。
3. 定義"內(nèi)網(wǎng)潮流計(jì)算模塊"和"外網(wǎng)潮流計(jì)算模塊"的潮流交互 協(xié)調(diào)接口信息。
本發(fā)明中的潮流交互協(xié)調(diào)接口信息包括
(1)"內(nèi)網(wǎng)潮流計(jì)算模塊"中外網(wǎng)等值機(jī)組與"外網(wǎng)潮流計(jì)算模塊" 中的設(shè)備(機(jī)組或支路端)的映射關(guān)系。前者簡(jiǎn)稱為"內(nèi)網(wǎng)潮流之外網(wǎng) 等值機(jī)組"；后者簡(jiǎn)稱為"外網(wǎng)潮流之交互接口設(shè)備"。
11(2) "內(nèi)網(wǎng)潮流計(jì)算模塊"中外網(wǎng)等值機(jī)組的拓?fù)涔?jié)點(diǎn)與"外網(wǎng)潮流 計(jì)算模塊"中對(duì)應(yīng)同一物理位置的拓?fù)涔?jié)點(diǎn)的映射關(guān)系。前者簡(jiǎn)稱為"內(nèi)
網(wǎng)潮流之外網(wǎng)等值機(jī)組機(jī)端節(jié)點(diǎn)"，后者簡(jiǎn)稱為"外網(wǎng)潮流之交互接口節(jié) 點(diǎn)"。
(3) "外網(wǎng)潮流計(jì)算模塊"中內(nèi)網(wǎng)等值機(jī)組與"內(nèi)網(wǎng)潮流計(jì)算模塊" 中的設(shè)備(機(jī)組或支路端)的映射關(guān)系；前者簡(jiǎn)稱為"外網(wǎng)潮流之內(nèi)網(wǎng) 等值機(jī)組"；后者簡(jiǎn)稱為"內(nèi)網(wǎng)潮流之交互接口設(shè)備"。
(4) "外網(wǎng)潮流計(jì)算模塊"中內(nèi)網(wǎng)等值機(jī)組的拓?fù)涔?jié)點(diǎn)與"內(nèi)網(wǎng)潮流 計(jì)算模塊"中對(duì)應(yīng)同一物理位置的拓?fù)涔?jié)點(diǎn)的映射關(guān)系；前者簡(jiǎn)稱為"外 網(wǎng)潮流之內(nèi)網(wǎng)等值機(jī)組機(jī)端節(jié)點(diǎn)"；后者簡(jiǎn)稱為"內(nèi)網(wǎng)潮流之交互接口節(jié) 點(diǎn)"。
4.計(jì)算內(nèi)、外網(wǎng)潮流交互協(xié)調(diào)的接口潮流偏差量
在本發(fā)明中，定義接口潮流偏差量如下所示
"內(nèi)網(wǎng)潮流之外網(wǎng)等值機(jī)組"與"外網(wǎng)潮流之交互接口設(shè)備"的有
功、無功的差值，記為l^W'l和i"a' —
"內(nèi)網(wǎng)潮流之外網(wǎng)等值機(jī)組機(jī)端節(jié)點(diǎn)"與"外網(wǎng)潮流之交互接口節(jié)
點(diǎn)"的電壓幅值、電壓相角差值l^^t'i和i"l
"外網(wǎng)潮流之內(nèi)網(wǎng)等值機(jī)組"與"內(nèi)網(wǎng)潮流之交互接口設(shè)備"的有
功、無功的差值，記為l化H和l"么-'h
"外網(wǎng)潮流之內(nèi)網(wǎng)等值機(jī)組機(jī)端節(jié)點(diǎn)"與"內(nèi)網(wǎng)潮流之交互接口節(jié)
點(diǎn)"的電壓幅值、電壓相角差值l"^'-'l和l"^"-'l;
接口潮流偏差量即為i""'i、 i"a'、'i、 一已-n和i^'w'i的最小值，
或者取I化w I 、 I i 、 I "^'-' i和I "《—J的最小值。
需要說明的是，由于電壓相角^只有基于相同的參考點(diǎn)時(shí)才有意義， 因此上述的e的數(shù)值需要進(jìn)行參考點(diǎn)歸一化處理。即基于內(nèi)、外網(wǎng)潮流計(jì) 算模型的各接口交互節(jié)點(diǎn)(包括上述的外網(wǎng)潮流之交互接口節(jié)點(diǎn)和內(nèi)網(wǎng) 潮流之交互接口節(jié)點(diǎn))已有的節(jié)點(diǎn)一拓?fù)鋶u信息，將各接口交互節(jié)點(diǎn)按 照拓?fù)鋶u進(jìn)行分組，每一組中選其中一個(gè)接口交互節(jié)點(diǎn)為基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)，其相角值為零，其它節(jié)點(diǎn)的相角均以該點(diǎn)為參考基準(zhǔn)。
5. 如果上述步驟計(jì)算得到的接口潮流偏差量為零或很小且低于可接 受的計(jì)算精度內(nèi)，則轉(zhuǎn)入步驟6。否則，需要人工調(diào)整"內(nèi)網(wǎng)潮流計(jì)算模
塊"的潮流計(jì)算給定條件(步驟6中有說明)，并啟動(dòng)"內(nèi)部潮流計(jì)算模
塊"重新進(jìn)行計(jì)算，直至接口潮流偏差量符合計(jì)算精度要求。通過該步 驟即可使得內(nèi)外網(wǎng)潮流計(jì)算模塊的初始狀態(tài)一致。
6. 設(shè)置內(nèi)網(wǎng)潮流的操作內(nèi)容，如進(jìn)行開關(guān)和刀閘分/合、負(fù)荷調(diào)整、 發(fā)電機(jī)出力調(diào)整或變壓器分頭等調(diào)整操作。該操作將轉(zhuǎn)換為"內(nèi)網(wǎng)潮流
計(jì)算模塊"的潮流計(jì)算給定條件。具體而言對(duì)應(yīng)的開關(guān)和刀閘分/合操 作，則修改潮流計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ?；?duì)應(yīng)負(fù)荷調(diào)整則修改潮流計(jì)算的
節(jié)點(diǎn)的注入尸和。；對(duì)應(yīng)發(fā)電調(diào)整出力調(diào)整則修改計(jì)算的節(jié)點(diǎn)的注入P和
^或是機(jī)端節(jié)點(diǎn)電壓r;對(duì)應(yīng)變壓器分頭的調(diào)整則修改潮流計(jì)算的繞組支 路阻抗的參數(shù)。
7. 將"內(nèi)網(wǎng)潮流之外網(wǎng)等值機(jī)組機(jī)端節(jié)點(diǎn)"的計(jì)算節(jié)點(diǎn)類型設(shè)為^ 節(jié)點(diǎn)(即節(jié)點(diǎn)電壓和相角為已知條件)，其^值分別取"外網(wǎng)潮流之交 互接口節(jié)點(diǎn)"的電壓r和相角^。
上述^的數(shù)值同樣需要進(jìn)行參考點(diǎn)歸一化處理。
8. 啟動(dòng)"內(nèi)網(wǎng)潮流計(jì)算模塊"，進(jìn)行一次潮流計(jì)算。如果潮流計(jì)算 不收斂，則退出整個(gè)計(jì)算；如果潮流計(jì)算收斂，則繼續(xù)進(jìn)行下一步驟。
9. 將"外網(wǎng)潮流之內(nèi)網(wǎng)等值機(jī)組機(jī)端節(jié)點(diǎn)"的計(jì)算節(jié)點(diǎn)類型設(shè)為7^ 節(jié)點(diǎn)(即節(jié)點(diǎn)有功、無功注入為已知條件)，且其^^值分別取"內(nèi)網(wǎng)潮流
之交互接口設(shè)備"的有功尸和無功^。
10. 啟動(dòng)"外網(wǎng)潮流計(jì)算模塊"，進(jìn)行一次潮流計(jì)算。如果潮流計(jì)算 不收斂，則退出整個(gè)計(jì)算；如果潮流計(jì)算收斂，則繼續(xù)進(jìn)行下一步驟。
11. 重新計(jì)算內(nèi)外網(wǎng)潮流交互協(xié)調(diào)的接口潮流偏差量。 該步驟的計(jì)算過程同步驟4 一樣。如果接口潮流偏差量為零或很小
且地域可接受的計(jì)算精度內(nèi)，則表示整個(gè)潮流收斂，此時(shí)可以輸出潮流 計(jì)算結(jié)果，退出整個(gè)計(jì)算；否則，轉(zhuǎn)回步驟7繼續(xù)計(jì)算。如果這種交替迭代的次數(shù)大于預(yù)定次數(shù)，如30次，則表明計(jì)算呈發(fā) 散狀態(tài)，此時(shí)需要退出整個(gè)計(jì)算。
在上述的整個(gè)交互迭代過程中，內(nèi)、外網(wǎng)潮流都只需要進(jìn)行一次因 子表分解，其余只涉及潮流計(jì)算的前代回代過程，因此計(jì)算量沒有明顯 增加。另外，由于在計(jì)算過程中沒有進(jìn)行大規(guī)模的等值簡(jiǎn)化操作，因此 計(jì)算結(jié)果比各種等值簡(jiǎn)化計(jì)算方法準(zhǔn)確。
本互聯(lián)電網(wǎng)分布式潮流計(jì)算方法回避了基礎(chǔ)模型的拼接和重構(gòu)操 作，避免了繁復(fù)的導(dǎo)入、導(dǎo)出的維護(hù)工作。該方法不需要采用計(jì)算模型 拼接類方法中拼接與算法的高度耦合，因此并不限制內(nèi)外網(wǎng)的潮流計(jì)算
方法是牛頓一拉夫遜法還是PQ快速分解法，也不需要知道外網(wǎng)潮流模型
的導(dǎo)納陣等與潮流解法緊密相關(guān)的信息。
以上對(duì)本發(fā)明所提供的基于潮流模塊交替迭代的互聯(lián)電網(wǎng)分布式潮 流計(jì)算方法進(jìn)行了詳細(xì)的說明。對(duì)本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員而言，在不背 離本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神的前提下對(duì)它所做的任何顯而易見的改動(dòng)，都將構(gòu)成 對(duì)本發(fā)明專利權(quán)的侵犯，將承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。
權(quán)利要求
1.一種基于潮流模塊交替迭代的互聯(lián)電網(wǎng)分布式潮流計(jì)算方法，用在包括內(nèi)網(wǎng)調(diào)度控制中心和外網(wǎng)調(diào)度控制中心的互聯(lián)電網(wǎng)中，其特征在于包括如下的步驟(1)所述內(nèi)網(wǎng)調(diào)度控制中心從所述外網(wǎng)調(diào)度控制中心獲得外網(wǎng)潮流計(jì)算模型和潮流計(jì)算給定條件，并對(duì)外網(wǎng)潮流計(jì)算模塊進(jìn)行初始化；(2)所述內(nèi)網(wǎng)調(diào)度控制中心形成內(nèi)網(wǎng)潮流計(jì)算模型和潮流計(jì)算給定條件，并對(duì)內(nèi)網(wǎng)潮流計(jì)算模塊進(jìn)行初始化；(3)定義內(nèi)網(wǎng)潮流計(jì)算模塊和外網(wǎng)潮流計(jì)算模塊的潮流交互協(xié)調(diào)接口信息，計(jì)算內(nèi)、外網(wǎng)潮流交互協(xié)調(diào)的接口潮流偏差量；(4)如果接口潮流偏差量符合計(jì)算精度要求，則轉(zhuǎn)入步驟(5)，否則，人工調(diào)整內(nèi)網(wǎng)潮流計(jì)算模塊的潮流計(jì)算給定條件，啟動(dòng)內(nèi)部潮流計(jì)算模塊重新進(jìn)行計(jì)算，直至接口潮流偏差量符合計(jì)算精度要求；(5)將內(nèi)網(wǎng)潮流之外網(wǎng)等值機(jī)組機(jī)端節(jié)點(diǎn)的計(jì)算節(jié)點(diǎn)類型設(shè)為節(jié)點(diǎn)電壓和相角為已知條件，節(jié)點(diǎn)電壓和相角分別取外網(wǎng)潮流之交互接口節(jié)點(diǎn)的電壓和相角；(6)啟動(dòng)所述內(nèi)網(wǎng)潮流計(jì)算模塊進(jìn)行一次潮流計(jì)算，如果潮流計(jì)算不收斂，則退出整個(gè)計(jì)算；否則轉(zhuǎn)入步驟(7)；(7)將外網(wǎng)潮流之內(nèi)網(wǎng)等值機(jī)組機(jī)端節(jié)點(diǎn)的計(jì)算節(jié)點(diǎn)類型設(shè)為節(jié)點(diǎn)有功、無功注入為已知條件，且有功、無功值分別取內(nèi)網(wǎng)潮流之交互接口設(shè)備的有功和無功；(8)啟動(dòng)所述外網(wǎng)潮流計(jì)算模塊進(jìn)行一次潮流計(jì)算，如果潮流計(jì)算不收斂，則退出整個(gè)計(jì)算；否則轉(zhuǎn)入步驟(9)；(9)重新計(jì)算內(nèi)、外網(wǎng)潮流交互協(xié)調(diào)的接口潮流偏差量；(10)如果接口潮流偏差量符合計(jì)算精度要求，則輸出潮流計(jì)算結(jié)果，退出整個(gè)計(jì)算；否則，轉(zhuǎn)回步驟(5)繼續(xù)計(jì)算。
2.如權(quán)利要求1所述的基于潮流模塊交替迭代的互聯(lián)電網(wǎng)分布式潮 流計(jì)算方法，其特征在于所述潮流計(jì)算給定條件包括發(fā)電機(jī)的有功出力、無功出力或機(jī)端電 壓負(fù)荷的有功大小和無功大小母線的電壓和相角以及母線在潮流計(jì)算中的節(jié)點(diǎn)類型。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于潮流模塊交替迭代的互聯(lián)電網(wǎng)分布式潮 流計(jì)算方法，其特征在于所述內(nèi)網(wǎng)潮流計(jì)算模塊和所述外網(wǎng)潮流計(jì)算模塊都部署在內(nèi)網(wǎng)調(diào)度 控制中心的潮流計(jì)算任務(wù)計(jì)算機(jī)上。
4. 如權(quán)利要求1所述的基于潮流模塊交替迭代的互聯(lián)電網(wǎng)分布式潮 流計(jì)算方法，其特征在于所述步驟(3)中，所述潮流交互協(xié)調(diào)接口信息包括所述內(nèi)網(wǎng)潮流計(jì)算 模塊中外網(wǎng)等值機(jī)組與所述外網(wǎng)潮流計(jì)算模塊中的設(shè)備的映射關(guān)系；所述內(nèi)網(wǎng)潮流計(jì)算模塊中外網(wǎng)等值機(jī)組的拓?fù)涔?jié)點(diǎn)與所述外網(wǎng)潮流計(jì)算模 塊中對(duì)應(yīng)同一物理位置的拓?fù)涔?jié)點(diǎn)的映射關(guān)系；所述外網(wǎng)潮流計(jì)算模塊 中內(nèi)網(wǎng)等值機(jī)組與所述內(nèi)網(wǎng)潮流計(jì)算模塊中的設(shè)備的映射關(guān)系；所述外網(wǎng)潮流計(jì)算模塊中內(nèi)網(wǎng)等值機(jī)組的拓?fù)涔?jié)點(diǎn)與所述內(nèi)網(wǎng)潮流計(jì)算模塊中 對(duì)應(yīng)同 一 物理位置的拓?fù)涔?jié)點(diǎn)的映射關(guān)系。
5. 如權(quán)利要求1所述的基于潮流模塊交替迭代的互聯(lián)電網(wǎng)分布式潮 流計(jì)算方法，其特征在于所述步驟(3)中，所述接口潮流偏差量為內(nèi)網(wǎng)潮流之外網(wǎng)等值機(jī)組與外網(wǎng)潮流之交互接口設(shè)備的有功、無功 的差值以及內(nèi)網(wǎng)潮流之外網(wǎng)等值機(jī)組機(jī)端節(jié)點(diǎn)與外網(wǎng)潮流之交互接口節(jié) 點(diǎn)的電壓幅值、電壓相角差值的最小值；或者外網(wǎng)潮流之內(nèi)網(wǎng)等值機(jī)組與內(nèi)網(wǎng)潮流之交互接口設(shè)備的有功、無功 的差值以及外網(wǎng)潮流之內(nèi)網(wǎng)等值機(jī)組機(jī)端節(jié)點(diǎn)與內(nèi)網(wǎng)潮流之交互接口節(jié) 點(diǎn)的電壓幅值、電壓相角差值的最小值。
6. 如權(quán)利要求1或5所述的基于潮流模塊交替迭代的互聯(lián)電網(wǎng)分布 式潮流計(jì)算方法，其特征在于電壓相角按照如下方式確定基于內(nèi)、外網(wǎng)潮流計(jì)算模型的各接口 交互節(jié)點(diǎn)已有的節(jié)點(diǎn)一拓?fù)鋶u信息，將各接口交互節(jié)點(diǎn)按照拓?fù)鋶u進(jìn)行 分組，每一組中選其中一個(gè)接口交互節(jié)點(diǎn)為基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)，其相角值為零， 其它節(jié)點(diǎn)的相角均以該點(diǎn)為參考基準(zhǔn)。
7. 如權(quán)利要求1所述的基于潮流模塊交替迭代的互聯(lián)電網(wǎng)分布式潮 流計(jì)算方法，其特征在于所述步驟(4)中，所述人工調(diào)整內(nèi)網(wǎng)潮流計(jì)算模塊的潮流計(jì)算給定條 件包括進(jìn)行開關(guān)分/合、負(fù)荷調(diào)整、發(fā)電調(diào)整或變壓器分頭在內(nèi)的調(diào)整操 作。
8.如權(quán)利要求1所述的基于潮流模塊交替迭代的互聯(lián)電網(wǎng)分布式潮 流計(jì)算方法，其特征在于所述步驟鵬中，如果交替迭代的次數(shù)大于預(yù)定次數(shù)，則退出整個(gè)計(jì)算。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于潮流模塊交替迭代的互聯(lián)電網(wǎng)分布式潮流計(jì)算方法。該方法中，首先進(jìn)行內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)的潮流計(jì)算模型數(shù)據(jù)的初始化。在內(nèi)網(wǎng)調(diào)度控制中心的潮流計(jì)算任務(wù)計(jì)算機(jī)中，進(jìn)行內(nèi)網(wǎng)潮流計(jì)算模塊和外網(wǎng)潮流計(jì)算模塊的交替迭代以體現(xiàn)內(nèi)、外網(wǎng)電氣關(guān)系的聯(lián)系，從而使得兩個(gè)獨(dú)立的潮流收斂于統(tǒng)一的目標(biāo)潮流解。本方法采用集中計(jì)算模式，避免了原始模型拼接或計(jì)算模型拼接的繁復(fù)工作；計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確，集成性強(qiáng)，避免了對(duì)潮流計(jì)算模型和算法的特殊要求，因此可廣泛應(yīng)用在電網(wǎng)分析的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，如EMS、DTS以及離線電網(wǎng)運(yùn)行分析計(jì)算等，具有較強(qiáng)的推廣應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)G06F17/00GK101527455SQ20091008262
公開日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2009年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月23日
發(fā)明者帆 周, 駿 夏, 林昌年, 鵾 盛, 袁啟海, 謝培元, 利 趙, 偉 陳, 平 高 申請(qǐng)人:湖南省電力公司調(diào)度通信局;北京科東電力控制系統(tǒng)有限責(zé)任公司