一種計(jì)及溫度影響的擬直流最優(yōu)潮流方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種適用于在線計(jì)算的最優(yōu)潮流方法，特別是一種計(jì)及溫度影響的擬 直流最優(yōu)潮流方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流（OPF)，是指在滿足特定的電網(wǎng)運(yùn)行和安全約束條件下，通過調(diào) 整系統(tǒng)中可利用的控制手段實(shí)現(xiàn)預(yù)定目標(biāo)最優(yōu)的系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。交流OPF由于其模 型過于復(fù)雜，約束多為非線性，因此求解效率偏低，尤其是應(yīng)用于大規(guī)模電力系統(tǒng)中。在實(shí) 際電力系統(tǒng)中，由于傳統(tǒng)直流最優(yōu)潮流（DCOPF)模型線性化，易于求解，具有快速計(jì)算的能 力，常作為OPF的在線計(jì)算工具。然而大量簡化近似導(dǎo)致DCOPF模型中完全忽略了電壓和 無功的影響，因此計(jì)算精度偏低，時(shí)常會(huì)給調(diào)度和校核等工作帶來較大的困難。
[0003] 2005年，HadiBanaker等人提出了電熱耦合（ETC)的概念和框架，首次在電力系 統(tǒng)分析與計(jì)算中考慮了溫度的影響。之后，國內(nèi)外學(xué)者將ETC理論應(yīng)用于電力系統(tǒng)的潮流 計(jì)算等問題，將溫度作為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的評判指標(biāo)。由于在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)計(jì)算中， 都是采用恒定的電網(wǎng)參數(shù)，而電網(wǎng)參數(shù)受到環(huán)境和運(yùn)行等多方面的影響。特別是在極端天 氣和高負(fù)荷情況下，電網(wǎng)參數(shù)將會(huì)發(fā)生較大的偏差，此時(shí)采用恒定的電網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行電力系 統(tǒng)計(jì)算，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果與電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況存在較大的偏差。
[0004] 原-對偶內(nèi)點(diǎn)法，又稱為原-對偶路徑跟蹤內(nèi)點(diǎn)法，結(jié)合了拉格朗日函數(shù)、牛頓方 法和對數(shù)障礙三方面的內(nèi)容，有著魯棒性好，收斂性強(qiáng)，對初值設(shè)定不敏感，具有多項(xiàng)式時(shí) 間特性等特點(diǎn)。在求解大規(guī)模電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流問題中，原-對偶內(nèi)點(diǎn)法是目前最為廣泛、 高效的算法之一，已逐步應(yīng)用于電力系統(tǒng)在線計(jì)算和調(diào)度。然而由于在處理不等式約束時(shí) 分別考慮了上下限約束，從而導(dǎo)致求解過程中多余松弛變量和拉格朗日乘子的引入，一定 程度上增加了程序編寫的難度，降低了算法的效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是傳統(tǒng)直流最優(yōu)潮流存在忽略電壓和無功 影響以及未考慮溫度對電網(wǎng)參數(shù)的影響等不足，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際電力系統(tǒng)的調(diào)度運(yùn)行結(jié)果 有著較大的偏差的問題。
[0006] 技術(shù)方案：一種計(jì)及溫度影響的電力系統(tǒng)擬直流最優(yōu)潮流（TD-PDC0PF)方法，包 括以下步驟：
[0007] 1)從數(shù)據(jù)文件中獲得電網(wǎng)的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，包括母線編號(hào)、名稱、負(fù)荷有功、負(fù)荷 無功、補(bǔ)償電容，輸電線路的支路號(hào)、首端節(jié)點(diǎn)編號(hào)、末端節(jié)點(diǎn)編號(hào)、串聯(lián)電阻、串聯(lián)電抗、并 聯(lián)電導(dǎo)、并聯(lián)電納、變壓器變比、變壓器阻抗、線路溫度、發(fā)電機(jī)有功出力上下限、發(fā)電機(jī)無 功出力上下限和發(fā)電機(jī)耗量特性參數(shù)等；
[0008] 2)初始化程序，對變量X，松弛變量u，拉格朗日乘子y、w設(shè)置初值，形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納 矩陣Btl，求解考慮溫度后的線路電阻和相關(guān)溫度參數(shù)如R0等，設(shè)置迭代次數(shù)K= 1，設(shè) 置最大迭代次數(shù)Kmax，設(shè)置算法收斂精度；
[0009] 其中：x = (Pg，e，T)T，Pg為發(fā)電機(jī)有功出力，0為節(jié)點(diǎn)電壓相角，T為受電熱耦合 影響的線路溫度，u為不等式約束的松弛變量，y和w分別為等式約束和不等式約束對應(yīng)的
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種計(jì)及溫度影響的電力系統(tǒng)擬直流最優(yōu)潮流方法，其特征在于，包括w下步驟： 1) 從數(shù)據(jù)文件中獲得電網(wǎng)的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)； 2) 初始化程序，對變量X，松弛變量U，拉格朗日乘子y、w設(shè)置初值，形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣， 求解相關(guān)溫度參數(shù)如Re等，設(shè)置迭代次數(shù)K = 1，設(shè)置最大迭代次數(shù)K m"，設(shè)置算法收斂精 度； 3) 計(jì)算互補(bǔ)間隙Gap,判斷其是否滿足精度要求，若滿足，則輸出最優(yōu)解，結(jié)束循環(huán)，否 貝IJ，繼續(xù)； 4) 根據(jù)發(fā)電機(jī)出力進(jìn)行傳統(tǒng)交流潮流計(jì)算，求得對應(yīng)的線路無功潮流，W修正有功功 率平衡約束方程； 5) 計(jì)算考慮溫度變量后的雅可比矩陣Vy/l(x)、V違(X)，海森矩陣 V;/(X)、V;.A(X)、V這(X)，W及各常數(shù)項(xiàng)L' x、Ly、Lw、王；；.并根據(jù)W下方程求解Ax、 Ay、Au、Aw :
其中；Ax、Ay、Au、Aw分別為變量x、y、u、w的修正量；
6) 通過W下公式確定原始變量和對偶變量的迭代步長：
7) 按照下式更新所有變量和拉格朗日乘子：
;

8) 根據(jù)每次迭代的線路溫度，更新相應(yīng)線路的電阻； 9) 判斷迭代次數(shù)是否大于最大迭代次數(shù)Km"，若是，則計(jì)算不收斂，結(jié)束程序，否則，貝U 令迭代次數(shù)加1，返回步驟3)循環(huán)。
2.如權(quán)利要求1所述的計(jì)及溫度影響的電力系統(tǒng)擬直流最優(yōu)潮流方法，其特征在于， 所述網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，包括母線編號(hào)、名稱、負(fù)荷有功、負(fù)荷無功、補(bǔ)償電容，輸電線路的支路號(hào)、首 端節(jié)點(diǎn)編號(hào)、末端節(jié)點(diǎn)編號(hào)、串聯(lián)電阻、串聯(lián)電抗、并聯(lián)電導(dǎo)、并聯(lián)電納、變壓器變比、變壓器 阻抗、線路溫度、發(fā)電機(jī)有功出力上下限、發(fā)電機(jī)無功出力上下限和發(fā)電機(jī)耗量特性參數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種計(jì)及溫度影響的電力系統(tǒng)擬直流最優(yōu)潮流方法。本發(fā)明通過線路有功和無功功率傳輸方程之間的數(shù)學(xué)聯(lián)系，對傳統(tǒng)直流模型中的有功平衡方程進(jìn)行修正，從而在模型中計(jì)及了無功功率和線路電阻的影響，建立了電力系統(tǒng)擬直流模型，補(bǔ)充和完善了直流模型。另一方面，本發(fā)明根據(jù)線路溫度和線路電阻之間的電熱耦合關(guān)系，在電力系統(tǒng)擬直流模型中考慮了線路溫度影響。此外，本發(fā)明采用簡化內(nèi)點(diǎn)法來求解考慮溫度影響的擬直流最優(yōu)潮流模型，可以很好地保證算法的計(jì)算效率，以滿足在線計(jì)算的要求。仿真結(jié)果表明，本發(fā)明的算法與傳統(tǒng)直流最優(yōu)潮流相比，在保證算法計(jì)算效率的前提下，可以大大提高算法的計(jì)算精度，對于電力系統(tǒng)的在線調(diào)度意義重大。
【IPC分類】G06F19-00, H02J3-00
【公開號(hào)】CN104600697
【申請?zhí)枴緾N201510016659
【發(fā)明人】衛(wèi)志農(nóng), 高沁, 孫國強(qiáng), 孫永輝, 向育鵬, 何天雨, 李海欣
【申請人】河海大學(xué)
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月13日