一種包含統(tǒng)一潮流控制器的隨機(jī)最優(yōu)潮流計算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種電力系統(tǒng)計算方法，具體設(shè)及一種包含統(tǒng)一潮流控制器的隨機(jī)最 優(yōu)潮流計算方法，考慮了負(fù)荷及風(fēng)電不確定性對于統(tǒng)一潮流控制器扣PFC)運(yùn)行狀態(tài)及電 網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)的影響，屬于電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 靈活交流輸電系統(tǒng)（FlexibleACTransmissionSystems,FACT巧是近年來出 現(xiàn)的一項新技術(shù)。應(yīng)用電力技術(shù)的最新發(fā)展成就W及現(xiàn)代控制技術(shù)實現(xiàn)對交流輸電系 統(tǒng)參數(shù)W至網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的靈活快速控制，一起實現(xiàn)輸送功率合理分配，減低功率損耗和發(fā) 電成本，大幅度提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性。其中，統(tǒng)一潮流控制器扣nifiedPowerFlow Controller,UPFC)是FACTS家族中最復(fù)雜也是最有吸引力的一種補(bǔ)償器，它綜合了許多 FACTS期間的靈活控制手段，被認(rèn)為是最優(yōu)創(chuàng)造性的，是功能強(qiáng)大的FACTS元件。
[0003]另一方面，目前電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流分析方法大多基于確定的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、系統(tǒng) 元件參數(shù)及運(yùn)行條件，然而，嚴(yán)格來說，上述各量是不確定或隨機(jī)變化的。例如在電力系統(tǒng) 運(yùn)行過程中，節(jié)點注入功率或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化，通過儀表量測系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)值時的測量誤 差，預(yù)測一段時間后的負(fù)荷所產(chǎn)生的預(yù)測誤差等；另外，分布式電源因其經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性 等在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著越來越重要的作用，然而，很多分布式發(fā)電的有功出力受自然天氣 條件的影響很大，例如風(fēng)力發(fā)電，其有功出力隨著風(fēng)速的變化而變化，運(yùn)也影響到其無功吸 收。隨著大容量新型風(fēng)電場在電力系統(tǒng)中不斷涌現(xiàn)，系統(tǒng)中的不確定因素呈加劇趨勢，將 對電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流分析提出新的挑戰(zhàn)。
[0004] 綜上所述，為保證UPFC投運(yùn)后整個電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時具有應(yīng)對負(fù)荷、風(fēng) 電不確定性和隨機(jī)性對電網(wǎng)運(yùn)行產(chǎn)生的影響，展開含UPFC的電網(wǎng)隨機(jī)最優(yōu)潮流計算有著 迫切的現(xiàn)實意義，也有利于電力系統(tǒng)運(yùn)行人員充分掌握UPFC在隨機(jī)因素下的運(yùn)行狀態(tài)分 布，對于充分利用UPFC的控制能力和提高UPFC運(yùn)行可靠性有著積極的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種在考慮負(fù)荷、風(fēng)電隨機(jī)性情況 下的包含統(tǒng)一潮流控制器的隨機(jī)最優(yōu)潮流計算方法，得到統(tǒng)一潮流控制器運(yùn)行參數(shù)概率密 度函數(shù)，實現(xiàn)了從概率角度對統(tǒng)一潮流控制器運(yùn)行狀態(tài)的有效分析。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0007] 本發(fā)明的一種包含統(tǒng)一潮流控制器的隨機(jī)最優(yōu)潮流計算方法，包括W下幾個步 驟：（1)統(tǒng)一潮流控制器穩(wěn)態(tài)模型采用等效理想變壓器模型，即用變壓器變比、移相器角度 和可調(diào)電容器表示統(tǒng)一潮流控制器；（2)根據(jù)統(tǒng)一潮流控制器的穩(wěn)態(tài)模型，得到含統(tǒng)一潮 流控制器的確定性最優(yōu)潮流模型，其中，控制變量包括發(fā)電機(jī)有功功率及無功功率和統(tǒng)一 潮流控制器的變壓器變比、移相器角度和可調(diào)電容器；狀態(tài)變量包括節(jié)點電壓和線路功 率；（3)考慮負(fù)荷和風(fēng)電功率分別是服從正態(tài)分布和威布爾分布的隨機(jī)變量，基于點估計 法（pointestimatemethod,PEM)將含統(tǒng)一潮流控制器的隨機(jī)最優(yōu)潮流模型等效為2S個 確定性最優(yōu)潮流模型，其中S為隨機(jī)變量的數(shù)量；(4)根據(jù)2S個確定性最優(yōu)潮流模型的計 算結(jié)果，W及負(fù)荷和風(fēng)電功率的概率分布，計算運(yùn)行費(fèi)用、節(jié)點電壓、線路功率W及統(tǒng)一潮 流控制器運(yùn)行狀態(tài)的概率密度函數(shù)，實現(xiàn)隨機(jī)最優(yōu)潮流模型的計算。
[0008] 步驟（1)中，等效理想變壓器模型如下：假設(shè)統(tǒng)一潮流控制器安裝在節(jié)點k和t 之間，分別為節(jié)點k和t的電壓向量，Sk為節(jié)點k的注入視在功率，St為節(jié)點t的 輸出視在功率，4為節(jié)點k的注入電流，為節(jié)點t的輸出電流；引入理想變壓器，表示為 f二7'Z弓^，T為理想變壓器變比，d)為移相器角度巧調(diào)電容器Y。=jp，P為對地可調(diào)電 容器容量；理想變壓器串聯(lián)于節(jié)點i和t之間，可調(diào)電容器并聯(lián)于節(jié)點i;
[0009] 節(jié)點i的注入功率計算公式如下：
[0010] S,二UJi二巧成巧 邱:-佩y- (1) 二義_j腳f
[0011] 可得節(jié)點i和t電壓和電流的關(guān)系，如下：
[0012] 化=邸 (2)
[0013]
(3)
[0014] 根據(jù)式（1)-(3)所示的二端口網(wǎng)絡(luò)關(guān)系，統(tǒng)一潮流控制器可等效為變壓器變比、 移相器角度和可調(diào)電容器=個變量。
[001引步驟似中，含統(tǒng)一潮流控制器的確定性最優(yōu)潮流模型如下：
[001引 目標(biāo)函數(shù)為：
[0017]
(4)
[001引其中，f表示機(jī)組費(fèi)用函數(shù)，Pw為發(fā)電機(jī)i的有功出力，a1、bi和C1為發(fā)電機(jī)i費(fèi) 用系數(shù)，昨為發(fā)電機(jī)總數(shù)。
[0019] 平衡約束條件包括：
[0020] (1)發(fā)電機(jī)節(jié)點
[0021]Pm -hi-ZI(? cos^ ^ sin) (5) j苗
[0022] &,-致，二E (-W/的sin 6?/' - .? cos 6；;/' ；) (6) 知'
[0023] i = 1，2, . . . Ng
[0024] 似風(fēng)電場節(jié)點
[0025] 攝:-馬'二完的fA.儀,7COS今+公sin嗎}巧 向
[0026]資"-致'二 SinA' -度,'/COS A) (8 ) 腳
[0027] i = 1，2, ... Nw
[002引 做負(fù)荷節(jié)點
[0029] ①與統(tǒng)一潮流控制器所在線路無直接連接的節(jié)點
[0030] Z 巧/ CO明+ A Sin咬)十4二0 ㈱ /居/
[0031]藝[W,,. (? Sin兮-公,/ COS今)+貧二秒 (10) .向
[0032] i = 1，2, ... Nd
[0033] ②與統(tǒng)一潮流控制器所在線路直接連接的節(jié)點
[0034] sin6^J+^L/^/X6；；cos^+I^51^?)+? =〇^l) .歸。 !過U
[00對忍巧通g-Aws^H&/,W^sing-4co^)+4-0 (12) 周'知;，
[0036]i= 1，2, ...N'D
[0037] 式中，Nw為風(fēng)電場所在節(jié)點數(shù)量；ND為不與統(tǒng)一潮流控制器直接相連的負(fù)荷節(jié)點； N'D為與統(tǒng)一潮流控制器直接連接的負(fù)荷節(jié)點；PW、Qu為發(fā)電機(jī)節(jié)點i的有功、無功出力； ^、為節(jié)點i的預(yù)測有功、無功負(fù)荷的平均值；^/、為節(jié)點i的預(yù)測有功、無 功出力的平均值；Ui、Uj為節(jié)點i和j的節(jié)點電壓幅值；0Ii為節(jié)點i和j的電壓相角差；GipBi,為不含統(tǒng)一潮流控制器線路的節(jié)點i和j之間導(dǎo)納的實部和虛部；G'i,、B'。為含 統(tǒng)一潮流控制器線路的節(jié)點i和j之間導(dǎo)納的實部和虛部；
[0038] 不平衡約束條件包括：
[0039](1)發(fā)電機(jī)出力上下限
[0040]茲^戶。. <屯. （巧）
[00川& ^瓦. (14)
[0042] i= 1，2, ...Ng
[0043] (2)節(jié)點電壓上下限
[0044] y,. (15)
[0045] i= 1，2, ...N
[0046] (3)線路有功功率上下限
[0047] 寫.</^<巧 （16)
[0048] i,j= 1，2, . . .N
[0049] (4)統(tǒng)一潮流控制器變量上下限
[0050] T <T<T (1 巧 -I II 、 ，
[005。這 <為<為 (18)
[005引 gj含Pi含Pi (19)
[0053] i= 1，2, ...Nu
[0054]式中，,、山為發(fā)電機(jī)i的有功出力上下限；每a、Q。為發(fā)電機(jī)i的無功出力 上下限；:巧、&為節(jié)點i的電壓幅值上下限；巧,、臣為節(jié)點i和J之間線路有功功率的 上下限；fj、L為統(tǒng)一潮流控制器理想變壓器變比的上下限；^、塵1為統(tǒng)一潮流控制器 理想變壓器移相角的上下限；、立1為統(tǒng)一潮流控制器對地可調(diào)電容器容量的上下限；N為節(jié)點總數(shù)量；N。為統(tǒng)一潮流控制器的數(shù)量。
[005引上述模型中，控制變量包括發(fā)電機(jī)有功出力PGi,統(tǒng)一潮流控制器控制變量Ti、 和P1;狀態(tài)變量包括節(jié)點電壓U1、線路有功功率Pu。
[0056] 步驟（3)中，隨機(jī)最優(yōu)潮流模型的隨機(jī)變量表示
[0057] '義_巧)|,/。2 ,巧.'2 ,???/巧一 .?A.i, <^2，….義S_ (/20)
[0058] 式中包括有功負(fù)荷隨機(jī)變量和風(fēng)電有功出力隨機(jī)變量，總數(shù)量為N+Nw，且S= N+Nw。
[0059] 在隨機(jī)潮流計算中，節(jié)點負(fù)荷和風(fēng)電功率注入量確定后，可獲得節(jié)點