本發(fā)明涉及電網(wǎng)領域的技術方法，尤其是一種規(guī)?；g歇式能源并網(wǎng)后電網(wǎng)潮流自動平衡方法。
背景技術：
隨著風力發(fā)電技術的廣泛開發(fā)和應用，大規(guī)模風電能源并網(wǎng)日趨普遍,因出力間歇性、隨機性和難預測性引起的電網(wǎng)潮流收斂問題受到了越來越多的重視。由于風電場的無功功率特性與風電場的有功功率特性有關，當大規(guī)模風電并網(wǎng)后，發(fā)電節(jié)點的有功無功的波動性較為顯著，在潮流計算時容易引起不收斂，如何大規(guī)模間歇式能源并網(wǎng)計算成為各方式人員計算的實際問題。
由于整個電網(wǎng)是聯(lián)系在一起的，內(nèi)部電網(wǎng)及聯(lián)絡線潮流運行狀態(tài)的調(diào)整將對外部電網(wǎng)產(chǎn)生影響，從而產(chǎn)生較大的潮流不平衡，如果單純由平衡機來承擔，平衡機的調(diào)節(jié)能力一般不足以平衡電網(wǎng)潮流的變化，從而導致潮流計算不收斂，故在內(nèi)部電網(wǎng)運行狀態(tài)及聯(lián)絡線潮流調(diào)整時有必要對外部電網(wǎng)的運行狀態(tài)進行調(diào)整。由于運行方式人員對轄區(qū)外部電網(wǎng)的情況并不了解，不可能對外部電網(wǎng)的具體機組或負荷進行細致的調(diào)整。
自動潮流平衡問題具有大量的不等式約束條件，不等式約束的處理是影響算法成敗的關鍵。在非線性規(guī)劃領域，當前的方法主要有積極約束集策略、外點罰函數(shù)法、乘子罰函數(shù)法及內(nèi)點障礙函數(shù)法(又稱內(nèi)點法)等。積極約束集策略伴隨著約束的進入和退出積極集，所需的計算量一般較大。外點罰函數(shù)法在罰因子增大時，容易造成海森矩陣條件數(shù)過大的病態(tài)。乘子罰函數(shù)法中罰因子恒定，可以避免上述的病態(tài)，但處理的不等式約束眾多時容易出現(xiàn)交替違反現(xiàn)象。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決上述現(xiàn)有技術的缺點，提供一種計算量小，簡便易行的規(guī)?；g歇式能源并網(wǎng)后電網(wǎng)潮流自動平衡方法。
本發(fā)明解決其技術問題采用的技術方案：這種規(guī)?；g歇式能源并網(wǎng)后電網(wǎng)潮流自動平衡方法，包括如下步驟：
(1)首先，考慮如下的非線性規(guī)劃問題：
minf(x)(2‐2)
s.t.h(x)＝0(2‐3)
其中x為n維向量；h為m維向量；g為r維向量；
(2)引入松弛變量將函數(shù)不等式約束化為等式約束及變量不等式約束：
對于不等式約束條件，引入障礙函數(shù)項，則有：
其中p為障礙因子，且p>0；下標i表示向量的第i個元素；
(3)用拉格朗日乘子法處理等式約束條件，用內(nèi)點障礙函數(shù)法及制約步長法處理變量不等式約束條件：
其中x、l及u為原始變量向量；y、z及w為對應的拉格朗日乘子向量，即對偶變量向量；
(4)導出引入障礙函數(shù)后的庫恩－圖克最優(yōu)性條件，并用牛頓－拉夫遜法進行求解：
導出庫恩－圖克條件(為書寫方便，以下用f代替f(x,y,l,u,z,w))：
l,u,w>0,z<0(2‐14)
其中l(wèi)、u、z及w分別為以向量l、u、z及w各元素為對角元構成的對角矩陣；e為r維全一向量，即e＝[1,1,…1]t；式(2‐12)及式(2‐8)為互補松弛條件。
式(2-3)至式(2-9)用牛頓－拉夫遜法迭代求解，可得修正方程如下：
其中
令
其中h′為修正后的海森矩陣；j為等式約束的雅可比矩陣；
記
對于變量不等式約束l,u,w>0,z<0，適當選取初始值，而后在每次迭代中采用制約步長法來保證解的內(nèi)點性質(zhì)，即：
其中tp及td分別表示原變量及對偶變量的修正步長；
(5)取足夠大的初始障礙因子以保證解的可行性，而后逐漸減小障礙因子以保證解的最優(yōu)性：
原對偶內(nèi)點法一般根據(jù)對偶間隙來確定障礙因子，即
其中σ為向心參數(shù)，其取值范圍為(0,1]；r為不等式約束數(shù)；cgap為對偶間隙，即
σ取0.01至0.2時，算法一般能取得較好的收斂性。
本發(fā)明有益的效果是：本發(fā)明采用非線性規(guī)劃原對偶內(nèi)點法求解，可以避免海森矩陣的病態(tài)，與積極約束集策略相比，計算量小，簡便易行，能在到界前提前起作用，防越界于未然，收斂性一般較好。
具體實施方式
下面對本發(fā)明作進一步說明：
電網(wǎng)潮流平衡的非線性規(guī)劃模型可描述如下：
s.t.
0<λgz<1z∈sa(2-1g)
0<λlz<1z∈sa(2-1h)
式中，pgi為節(jié)點i機組有功出力,
式(2-1a)及式(2-1b)為各節(jié)點的潮流平衡方程約束，式(2-1c)為指定的聯(lián)絡線功率約束，式(2-1d)為潮流未指定的聯(lián)絡線集總受電約束。
式(2-1)構成的非線性規(guī)劃問題事實上是特殊的最優(yōu)潮流問題。
這種規(guī)?；g歇式能源并網(wǎng)后電網(wǎng)潮流自動平衡方法，包括如下步驟：
(6)首先，考慮如下的非線性規(guī)劃問題：
minf(x)(2‐2)
s.t.h(x)＝0(2‐3)
其中x為n維向量；h為m維向量；g為r維向量；
(7)引入松弛變量將函數(shù)不等式約束化為等式約束及變量不等式約束：
對于不等式約束條件，引入障礙函數(shù)項，則有：
其中p為障礙因子，且p>0；下標i表示向量的第i個元素；
(8)用拉格朗日乘子法處理等式約束條件，用內(nèi)點障礙函數(shù)法及制約步長法處理變量不等式約束條件：
其中x、l及u為原始變量向量；y、z及w為對應的拉格朗日乘子向量，即對偶變量向量；
(9)導出引入障礙函數(shù)后的庫恩－圖克最優(yōu)性條件，并用牛頓－拉夫遜法進行求解：
導出庫恩－圖克條件(為書寫方便，以下用f代替f(x,y,l,u,z,w))：
l,u,w>0,z<0(2‐14)
其中l(wèi)、u、z及w分別為以向量l、u、z及w各元素為對角元構成的對角矩陣；e為r維全一向量，即e＝[1,1,…1]t；式(2‐12)及式(2‐8)為互補松弛條件。
式(2-3)至式(2-9)用牛頓－拉夫遜法迭代求解，可得修正方程如下：
其中
令
其中h′為修正后的海森矩陣；j為等式約束的雅可比矩陣；
記
對于變量不等式約束l,u,w>0,z<0，適當選取初始值，而后在每次迭代中采用制約步長法來保證解的內(nèi)點性質(zhì)，即：
其中tp及td分別表示原變量及對偶變量的修正步長；
(10)取足夠大的初始障礙因子以保證解的可行性，而后逐漸減小障礙因子以保證解的最優(yōu)性：
原對偶內(nèi)點法一般根據(jù)對偶間隙來確定障礙因子，即
其中σ為向心參數(shù)，其取值范圍為(0,1]；r為不等式約束數(shù)；cgap為對偶間隙，即
原對偶內(nèi)點法一般在開始時取一充分大的初始障礙因子，當σ∈(0,1)時，算法將隨著p→0而逐漸收斂于某一最優(yōu)解。σ的取值是影響算法的性能的重要因素。當σ取較大值時，算法主要考慮解的可行性，數(shù)值穩(wěn)定性一般較好，但收斂速度可能較慢；當σ取較小值時，算法則主要考慮解的最優(yōu)性，收斂速度一般較快，但數(shù)值穩(wěn)定性較差，容易引起振蕩，使算法的收斂速度減慢，甚至振蕩發(fā)散。實用中，σ取0.01至0.2時，算法一般能取得較好的收斂性。
原對偶內(nèi)點法中，松弛變量的引入消除了函數(shù)不等式約束，故只需對松弛變量及對應的拉格朗日乘子給出適當?shù)某跏贾?，即可保證初始解的內(nèi)點性質(zhì)，而不需為此進行專門的計算。
內(nèi)點法要求迭代過程紿終在可行域內(nèi)部進行。其基本思想就是把初始點取在可行域內(nèi)部，并在可行域的邊界上設置一道“障礙”，使迭代點靠近可行域邊界時，給出的目標函數(shù)值迅速增大，并在迭代過程中適當控制步長，從而使迭代點始終留在可行域內(nèi)部。顯然，隨著障礙因子的減小，障礙函數(shù)的作用將逐漸降低，算法收斂于原問題的極值解。
除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍。