專利名稱：計及瓶頸環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)的電網(wǎng)供電能力評估方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電網(wǎng)供電能力評估技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種計及瓶頸環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)的電網(wǎng)供電能力評估方法與裝置。
背景技術(shù)：
隨著電力系統(tǒng)規(guī)模不斷增大以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和負荷組成趨于復雜化，電網(wǎng)供電能力的評估分析工作難度日益增加。供電能力評估不僅需要得出準確的量度指標，更需要為系統(tǒng)運行和規(guī)劃人員提供供電瓶頸環(huán)節(jié)的參考信息?，F(xiàn)有的方法無法有效、準確地處理這些問題。電網(wǎng)最大供電能力(load supplying capacity, LSC)是指在滿足電力電量平衡約束下且任意設備均不過負荷網(wǎng)絡所能供應的最大負荷[1，2]。為了更加直觀的反映供電能力，通常定義供電裕度(load supplying margin, LSM)評價網(wǎng)絡的負載能力。LSM計算方法為
τ SC - P0LSM =-χ 100%
LSC其中，P°為研究電網(wǎng)基態(tài)潮流下的供電負荷大小(單位MW)。LSC和LSM是衡量電網(wǎng)運行安全性與經(jīng)濟性的重要指標，對電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃與運行管理方面具有十分重要的價值和意義。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大和運行復雜性的不斷提高，電網(wǎng)供電能力的評估分析不再僅局限于指標LSC和LSM的計算，更希望在計算過程中能夠及時、準確地發(fā)現(xiàn)制約電網(wǎng)供電能力的關(guān)鍵瓶頸，為進一步的電網(wǎng)規(guī)劃、建設和運行決策提供切實可信的參考信息。現(xiàn)有的電網(wǎng)最大供電能力分析方法主要分為解析法和優(yōu)化法兩大類。解析法是將電網(wǎng)供電能力表達為網(wǎng)絡參數(shù)的函數(shù)，通過簡單的計算即可得出LSC 和LSM。解析法簡單、便于操作，具有較為明顯的物理意義，但計算結(jié)果過于粗糙，往往無法考慮發(fā)輸電設備對供電能力的影響。這類方法一般僅用作供電能力的初步定性研究。優(yōu)化方法則是將LSC計算表達為一個帶約束的優(yōu)化問題，之后采用一定的算法進行求解，如重復潮流法、線性規(guī)劃和信賴域等。優(yōu)化方法能夠充分考慮系統(tǒng)的各種物理約束，處理方式靈活，在實際電網(wǎng)中得到了較為廣泛的應用。優(yōu)化方法中的優(yōu)化目標有兩類取法1)假設電網(wǎng)中所有負荷按同一比例λ增長，則相應的優(yōu)化目標為maxU}。這樣的優(yōu)化目標與實際負荷增長情況較為吻合，但卻存在著無法充分發(fā)掘瓶頸環(huán)節(jié)和計算結(jié)果過于保守的問題。如

圖1所示的簡單系統(tǒng)，假設當λ = 1.05時，支路B4過載，停止迭代優(yōu)化計算，此時負荷節(jié)點L1 L4的LSM均為5%。然而，將B4作為整個圖1所示電網(wǎng)的瓶頸環(huán)節(jié)是不合理的，氏應只是制約了節(jié)點L4的LSM，若網(wǎng)絡中其余設備仍有裕度，節(jié)點L1 L3 的負荷可繼續(xù)增長。因此，基于比例系數(shù)的優(yōu)化方法往往并不能真實的反映電網(wǎng)各個負荷節(jié)點的LSM，對瓶頸環(huán)節(jié)的發(fā)現(xiàn)也較為含糊。
2)以極大化網(wǎng)絡中所有負荷點有功負荷功率之和作為優(yōu)化目標te 8]。這類優(yōu)化目標存在瓶頸環(huán)節(jié)誤判和負荷節(jié)點供電能力評估結(jié)果不合理的問題。仍以圖1所示系統(tǒng)為例進行說明。當采用有功負荷節(jié)點有功功率之和作為優(yōu)化目標時，負荷節(jié)點L1和節(jié)點L2上各增加負荷50MW和節(jié)點L1上單獨增長負荷100MW對于優(yōu)化目標的效果是等價的。因此， 在計算結(jié)果中可能出現(xiàn)節(jié)點L1的LSM較大而L2的LSM偏低的情況。這實際上并不是由于網(wǎng)絡設備容量引起，而是由于優(yōu)化過程中負荷增長模式不合理而導致的錯誤結(jié)果。這樣的結(jié)果不僅不能為系統(tǒng)運行規(guī)劃人員提供有效的信息反而會造成控制邏輯上的混亂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述問題，提出了一種計及瓶頸環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)的電網(wǎng)供電能力評估方法與裝置，在提高評估結(jié)果準確性的同時，充分準確地發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)中的瓶頸環(huán)節(jié)。本發(fā)明計及瓶頸環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)的電網(wǎng)供電能力評估方法，包括步驟引入LSM價值函數(shù)作為電網(wǎng)供電能力評估的目標函數(shù)；根據(jù)潮流平衡約束、熱穩(wěn)定約束、節(jié)點電壓幅值約束和發(fā)電機出力約束，構(gòu)建電網(wǎng)供電能力評估的數(shù)學模型；合成適應度函數(shù)；采用進化差異算法對所述數(shù)學模型進行求解。優(yōu)選地，所述目標函數(shù)表示為
權(quán)利要求
1.一種計及瓶頸環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)的電網(wǎng)供電能力評估方法，其特征在于，包括步驟 引入LSM價值函數(shù)作為電網(wǎng)供電能力評估的目標函數(shù)；根據(jù)潮流平衡約束、熱穩(wěn)定約束、節(jié)點電壓幅值約束和發(fā)電機出力約束，構(gòu)建電網(wǎng)供電能力評估的數(shù)學模型； 合成適應度函數(shù)；采用進化差異算法對所述數(shù)學模型進行求解。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計及瓶頸環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)的電網(wǎng)供電能力評估方法，其特征在于， 所述目標函數(shù)表示為/㈡/=1K表示電網(wǎng)中包含的負荷節(jié)點數(shù)目，X為決策量，表示各負荷節(jié)點的有功功率， 示節(jié)點i的LSM，Oi表示節(jié)點i的LSM的價值函數(shù)系數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的計及瓶頸環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)的電網(wǎng)供電能力評估方法，其特征在于，所述潮流平衡約束表示為 Pis =V^v^lj CO^+Brj^erj)式中，Pis和Qis分別為節(jié)點i的有功和無功注入量，Vi和Nj分別是為節(jié)點i和節(jié)點j 的電壓幅值，i e j表示所有與節(jié)點i直接相連的節(jié)點，包括j = !,Gij和Bu分別為節(jié)點導納矩陣相應的實部和虛部，θ u為支路ij兩端節(jié)點電壓的相角差； 所述熱穩(wěn)定約束分為兩個方面 正常運行條件下支路不過載表示為式中，<是正常運行狀態(tài)下支路Ii的有功功率；，f是該支路的額定有功功率，《是基態(tài)方式下設備容量控制系數(shù)，取值范圍為W. 8，0.9]； N-I情況下支路不過載表示為式中，巧是第S個N-I預想事故情況下斷面支路Ii的有功功率，Φ是N-I預想事故集合，<是預想事故情況下設備容量控制系數(shù)，取值范圍為[1.3，1.6]； 節(jié)點電壓幅值約束表示為Frn <vt< vrx i = \,2,...,Nn式中W和巧max分別為第i個節(jié)點電壓幅值的上下限； 發(fā)電機出力約束表示為Q^V^V^^-Bij CO^)P;;吟 PkPoT^Po^Pl QoJ^Qo^Ql式中，PglnP=X分別表示系統(tǒng)第i臺機組有功出力的最大值和最小值，^和^=分別是第i臺機組無功出力的最大值和最小值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的計及瓶頸環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)的電網(wǎng)供電能力評估方法，其特征在于， 所述適應度函數(shù)表示為
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的計及瓶頸環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)的電網(wǎng)供電能力評估方法，其特征在于， 所述步驟采用進化差異算法對所述數(shù)學模型進行求解的具體過程如下1)輸入原始數(shù)據(jù)，所述原始數(shù)據(jù)包括設備容量參數(shù)、發(fā)電設備生產(chǎn)狀態(tài)；2)設置算法參數(shù)，所述算法參數(shù)包括最大迭代次數(shù)kmax、種群規(guī)模Ns交叉因子F和變異概率S;3)采用隨機方法生成初始種群，設置迭代次數(shù)k= 1 ；4)對于初始種群中的每一個個體，根據(jù)其負荷水平和分布，調(diào)整發(fā)電機組出力，進行潮流計算和N-I校驗，計算相應的目標函數(shù)= 1,2, ...，m)，并且檢驗其是否滿足約束， 對不滿足約束的個體，計算總越限量Hi (i = 1，2，...，m)，并合成每個個體的適應度大小fP, i >5)進行變異、交叉操作，產(chǎn)生第k次迭代的子代種群；6)根據(jù)第k次迭代子代種群中個體所代表的負荷水平，修改相應機組的出力，進行安全校驗，逐一計算第k次迭代的子代個體的適應度大小fai ；7)在當前2NS個個體中挑選出Ns個個體作為第k+Ι次迭代的父代種群。挑選原則為
6.一種計及瓶頸環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)的電網(wǎng)供電能力評估裝置，其特征在于，包括目標函數(shù)確定模塊，用于引入LSM價值函數(shù)作為電網(wǎng)供電能力評估的目標函數(shù)；數(shù)學模型構(gòu)建模塊，用于根據(jù)潮流平衡約束、熱穩(wěn)定約束、節(jié)點電壓幅值約束和發(fā)電機出力約束，構(gòu)建電網(wǎng)供電能力評估的數(shù)學模型；適應度函數(shù)合成模塊，用于合成適應度函數(shù)；模型求解模塊，用于采用進化差異算法對所述數(shù)學模型進行求解。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的計及瓶頸環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)的電網(wǎng)供電能力評估方法，其特征在于， 所述目標函數(shù)表示為
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的計及瓶頸環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)的電網(wǎng)供電能力評估裝置，其特征在于，
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的計及瓶頸環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)的電網(wǎng)供電能力評估裝置，其特征在于， 所述適應度函數(shù)表示為
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的計及瓶頸環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)的電網(wǎng)供電能力評估裝置，其特征在于， 所述模型求解模塊包括原始數(shù)據(jù)輸入模塊，用于輸入原始數(shù)據(jù)，所述原始數(shù)據(jù)包括設備容量參數(shù)、發(fā)電設備生產(chǎn)狀態(tài)；
全文摘要
本發(fā)明公開了一種計及瓶頸環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)的電網(wǎng)供電能力評估方法與裝置，首先以電力系統(tǒng)供電裕度價值函數(shù)最大化為目標，以系統(tǒng)安全運行為約束，構(gòu)造了供電能力分析評估的數(shù)學模型。之后，采用進化差異算法來求解所發(fā)展的優(yōu)化問題。通過價值函數(shù)的引導，能夠在評估分析中使負荷的增長分布更加符合電力系統(tǒng)實際負荷分布，從而使評估結(jié)果更為合理和科學，同時充分、準確地發(fā)現(xiàn)運行中存在的供電瓶頸環(huán)節(jié)。另外，采用本方法與裝置所得的LSC和LSM包含更多的實用信息，可為電網(wǎng)規(guī)劃、負荷轉(zhuǎn)移等提供更加直接和準確的參考依據(jù)。
文檔編號G06Q50/06GK102567651SQ201210064439
公開日2012年7月11日 申請日期2012年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月12日
發(fā)明者文福拴, 李劍輝, 李力, 楊燕, 楊雄平, 王潔, 高超 申請人:廣東省電力調(diào)度中心