本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)潮流計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于SoS的主動配電網(wǎng)和輸電網(wǎng)協(xié)同潮流計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，配電網(wǎng)因分布式電源、儲能系統(tǒng)和控制裝置的加入使得其運(yùn)行由被動變?yōu)榱酥鲃?，主動配電網(wǎng)的概念應(yīng)運(yùn)而生。主動配電網(wǎng)有四個特征，一是具備一定分布式可控資源，二是有較為完善的可觀可控水平，三是具有實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)優(yōu)化管理的管控中心，四是可靈活調(diào)節(jié)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。隨著主動配電網(wǎng)的加入給電力系統(tǒng)和用戶帶來增益的同時也使得輸配協(xié)同潮流計(jì)算更加復(fù)雜，收斂性和計(jì)算速度受到很大影響。

文獻(xiàn)《基于網(wǎng)絡(luò)分區(qū)的多適配性輸配網(wǎng)協(xié)同潮流算法研究》基于輸配電網(wǎng)之間的電氣連接關(guān)系及其各自網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)提出輸配協(xié)同潮流算法。文獻(xiàn)《輸配協(xié)同配電網(wǎng)態(tài)勢快速感知方法》提出基于廣域量測戴維南等值的輸配協(xié)同配電網(wǎng)態(tài)勢感知新方法，大大提高了輸配協(xié)同配電網(wǎng)潮流計(jì)算速度。這些都是基于傳統(tǒng)配電網(wǎng)提出的潮流計(jì)算方法，沒有考慮主動配電網(wǎng)對輸配協(xié)同潮流計(jì)算的影響，且計(jì)算相對集中，不利于分散管理。

System of Systems(SoS)被描述為任務(wù)導(dǎo)向或?qū)Ｓ孟到y(tǒng)的結(jié)合，是一個獨(dú)特的系統(tǒng)，其組成部分：1)收集其資源和能力以構(gòu)建具有比簡單的基本系統(tǒng)的總和更多的能力和性能的更復(fù)雜的系統(tǒng)，2)能夠獨(dú)立地執(zhí)行有效的功能，并且在與整個系統(tǒng)分離時繼續(xù)工作以實(shí)現(xiàn)這些目的。電力系統(tǒng)中的組成部分輸電網(wǎng)和主動配電網(wǎng)符合其特征，可以用SoS的概念表示，目前SoS尚未有在潮流計(jì)算方面的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對大量主動配電網(wǎng)出現(xiàn)對輸配全局潮流計(jì)算的影響，本發(fā)明目的在于提出了一種基于SoS的主動配電網(wǎng)和輸電網(wǎng)協(xié)同潮流計(jì)算方法。能夠解決含主動配電網(wǎng)的輸配全局潮流計(jì)算計(jì)算速度和收斂性問題，且便于分散計(jì)算和管理。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種基于SoS的主動配電網(wǎng)和輸電網(wǎng)協(xié)同潮流計(jì)算方法，包括以下步驟：

S1：定義電力系統(tǒng)為SoS，建立電力系統(tǒng)的SoS模型；

S2：將輸電網(wǎng)和主動配電網(wǎng)分別建模為整個系統(tǒng)中的兩個獨(dú)立的系統(tǒng)；

S3：考慮主動配電網(wǎng)中分布式電源與負(fù)荷的關(guān)系，確定主動配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)；

S4：根據(jù)主動配電網(wǎng)三種不同的運(yùn)行狀態(tài)分別考慮主動配電網(wǎng)系統(tǒng)和輸電網(wǎng)系統(tǒng)的潮流計(jì)算；

S5：以主動配電網(wǎng)系統(tǒng)和輸電網(wǎng)系統(tǒng)兩彼此的邊界計(jì)算結(jié)果作為自己的每次迭代的起始值，直至邊界結(jié)果收斂，得到整個電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算結(jié)果。

本發(fā)明主要對含主動配電網(wǎng)的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算方法進(jìn)行研究。提出了一種基于SoS的主動配電網(wǎng)和輸電網(wǎng)協(xié)同潮流計(jì)算方法。建立了電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的SoS模型，將輸電網(wǎng)和主動配電網(wǎng)分別建模為兩個獨(dú)立的系統(tǒng)，只需交互邊界節(jié)點(diǎn)的電壓和功率兩個信息，使電力系統(tǒng)復(fù)雜的潮流計(jì)算簡單化，由于是兩獨(dú)立系統(tǒng)，所以易于分散式管理，為分散式電力系統(tǒng)優(yōu)化奠定一定基礎(chǔ)。

附圖說明

圖1本發(fā)明的一種基于SoS的主動配電網(wǎng)和輸電網(wǎng)協(xié)同潮流計(jì)算方法步驟流程圖；

圖2是電力系統(tǒng)的SoS模型圖；

圖3是輸電網(wǎng)系統(tǒng)和主動配電網(wǎng)系統(tǒng)模型圖；

圖4是主動配電網(wǎng)的運(yùn)行方式和運(yùn)行狀態(tài)示意圖；

圖5是基于SoS的主動配電網(wǎng)和輸電網(wǎng)協(xié)同潮流計(jì)算方法的迭代算法流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于SoS的主動配電網(wǎng)和輸電網(wǎng)協(xié)同潮流計(jì)算方法。

一種基于SoS的主動配電網(wǎng)和輸電網(wǎng)協(xié)同潮流計(jì)算方法，包括以下步驟：

S1：定義電力系統(tǒng)為SoS，建立電力系統(tǒng)的SoS模型

具體地，電力系統(tǒng)中輸電網(wǎng)和主動配電網(wǎng)可以獨(dú)立運(yùn)行和獨(dú)立管理，僅有信息交互。由于他們是能夠被單獨(dú)利用的獨(dú)立系統(tǒng)，它們之間的競爭和協(xié)作關(guān)系可以由SoS的概念表示，電力系統(tǒng)的SoS模型示意圖見圖2。

S2：將輸電網(wǎng)和主動配電網(wǎng)分別建模為整個系統(tǒng)中的兩個獨(dú)立的系統(tǒng)

由于電力系統(tǒng)被建模為SoS，所以輸電網(wǎng)和主動配電網(wǎng)可以分別建模為兩個獨(dú)立模型示意圖見圖3，其等式約束可用式(1)表示

式中，P_T、Q_T和分別輸電網(wǎng)邊界的有功功率、無功功率和電壓向量；P_D、Q_D和分別主動配電網(wǎng)邊界的有功功率、無功功率和電壓向量。

S3：考慮主動配電網(wǎng)中分布式電源出力與負(fù)載的關(guān)系，確定主動配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)

具體地，在主動配電網(wǎng)系統(tǒng)中通過內(nèi)部運(yùn)算確定主動配電網(wǎng)中分布式電源出力與負(fù)荷的關(guān)系。可把主動配電網(wǎng)分為2種基本運(yùn)行模式和3種運(yùn)行狀態(tài)，見圖4。孤島模式時，主動配電網(wǎng)中分布式電源出力等于負(fù)荷，主動配電網(wǎng)系統(tǒng)處于獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)，與輸電網(wǎng)無功率交互；并網(wǎng)模式時，主動配電網(wǎng)中分布式電源出力大于負(fù)荷，主動配電網(wǎng)系統(tǒng)處于電源運(yùn)行狀態(tài)，向輸電網(wǎng)系統(tǒng)倒送功率，相當(dāng)于電源；并網(wǎng)模式時，主動配電網(wǎng)中分布式電源出力小于負(fù)荷時，主動配電網(wǎng)系統(tǒng)處于負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，輸電網(wǎng)系統(tǒng)向主動配電網(wǎng)系統(tǒng)輸送功率，主動配電網(wǎng)系統(tǒng)相當(dāng)于負(fù)荷。

S4：根據(jù)主動配電網(wǎng)三種不同的運(yùn)行狀態(tài)分別考慮主動配電網(wǎng)和輸電網(wǎng)的潮流計(jì)算

(1)所述步驟S4具體包括：

當(dāng)主動配電網(wǎng)系統(tǒng)通過內(nèi)部計(jì)算得到其運(yùn)行狀態(tài)為孤島狀態(tài)(獨(dú)立狀態(tài))時，主動配電網(wǎng)系統(tǒng)和輸電網(wǎng)系統(tǒng)不存在功率交換，兩個系統(tǒng)均可獨(dú)立運(yùn)行和獨(dú)立管理，主動配電網(wǎng)系統(tǒng)和輸電網(wǎng)系統(tǒng)可以分別計(jì)算各自潮流，結(jié)果互不影響。

(2)所述步驟S4具體還包括：

當(dāng)主動配電網(wǎng)系統(tǒng)通過內(nèi)部計(jì)算得到其運(yùn)行狀態(tài)為并網(wǎng)狀態(tài)時，主動配電網(wǎng)系統(tǒng)和輸電網(wǎng)系統(tǒng)存在功率交換，兩個系統(tǒng)均可獨(dú)立管理和有限獨(dú)立運(yùn)行，僅有邊界功率信息和電壓信息交互。當(dāng)處于電源運(yùn)行狀態(tài)時，計(jì)算出主動配電網(wǎng)系統(tǒng)潮流得到向輸電網(wǎng)系統(tǒng)倒送的功率，然后據(jù)此計(jì)算輸電網(wǎng)系統(tǒng)的潮流。當(dāng)處于負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)時，計(jì)算出主動配電網(wǎng)系統(tǒng)潮流得到向輸電網(wǎng)系統(tǒng)需求的功率，然后據(jù)此計(jì)算輸電網(wǎng)系統(tǒng)系統(tǒng)的潮流。

S5：對于步驟S4的(2)以主動配電網(wǎng)系統(tǒng)和輸電網(wǎng)系統(tǒng)兩彼此的邊界計(jì)算結(jié)果作為自己的每次迭代的起始值，直至邊界結(jié)果收斂，得到整個電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算結(jié)果

在本發(fā)明中，步驟S5的迭代求解算法包括以下：

根據(jù)給定邊界電壓初值計(jì)算出主動配電網(wǎng)系統(tǒng)的邊界功率，如果是電源運(yùn)行狀態(tài)，邊界功率方向?yàn)橹鲃优潆娋W(wǎng)流向輸電網(wǎng)，如果是負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，邊界功率方向?yàn)檩旊娋W(wǎng)流向主動配電網(wǎng)。以它作為輸電網(wǎng)系統(tǒng)的初值帶入輸電網(wǎng)的潮流計(jì)算得到輸電網(wǎng)系統(tǒng)的邊界功率，然后把它再代入主動配電網(wǎng)的潮流計(jì)算得到主動配電網(wǎng)的邊界功率，以此往復(fù)，直到相鄰兩次迭代得到的邊界功率偏差小于預(yù)設(shè)的收斂精度為止。

在本發(fā)明中，通過以下公式得到邊界功率偏差Δ：

進(jìn)一步地，在步驟S5中，迭代算法具體如下：

S501：設(shè)置k＝1；根據(jù)給定邊界電壓計(jì)算出判斷是否是孤島模式，是進(jìn)入步驟S502，否則進(jìn)入步驟S503。

S502：兩系統(tǒng)獨(dú)立，分別計(jì)算各自潮流，得到含主動配電網(wǎng)的輸配全局潮流解。

S503：根據(jù)主動配電網(wǎng)系統(tǒng)計(jì)算出輸電網(wǎng)心系統(tǒng)

S504：根據(jù)輸電網(wǎng)心系統(tǒng)計(jì)算出主動配電網(wǎng)系統(tǒng)

S505：進(jìn)行第k次迭代計(jì)算得到功率偏差Δ，若Δ≤ε，其中ε為收斂參數(shù)，則含主動配電網(wǎng)和輸電網(wǎng)全局潮流計(jì)算收斂，迭代結(jié)束，得到含主動配電網(wǎng)的輸配全局潮流解；否則進(jìn)入步驟S506。

S506：k＝k+1，返回步驟S503。

步驟5迭代算法流程圖見圖5。

據(jù)此就得到一種基于SoS的主動配電網(wǎng)和輸電網(wǎng)協(xié)同潮流計(jì)算方法。

以上實(shí)施方案僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的保護(hù)范疇。