专利名称：基于线性化潮流算法模型的svc及tcsc混合布点规划方法
技术领域：
本发明属于电力系统领域，具体涉及一种基于线性化潮流算法模型的SVC及TCSC 混合布点规划方法。
背景技术：
在电网接线方式、电源和负荷确定以后，如何综合考虑各方面目标，优化配置无功补偿装置(包括装置在电网中的接入点、容量和类型的选择)，尤其是能够跟踪负荷变化，具有连续调节能力的动态无功补偿装置已成为推动灵活交流输电技术(Flexible Alternating Current Transmission Systems,FACTS)广泛应用亟需解决的问题。它的规划设计将直接关系到电网的电压质量和安全稳定运行，关系到无功补偿的投资效益。近年来，往往会根据各种不同的需要，配置多种不同的FACTS装置，尤其是随着多FACTS协调配置问题的提出，综合考虑多FACTS设备的特性进行多FACTS规划已成为不可忽视的问题。总体上说，各种类型FACTS装置的规划方法都可归结为回答如下问题设备装配的数量、设备装配的网络拓扑节点位置以及设备的初始容量的大小；而这些问题需要依据不同规划目标来进行回答，如系统载荷率最大化、系统的稳定裕度提高等。依据规划的理论角度不同，FACTS的规划方法可分为两大类第一类为利用系统稳定分析的多种数学工具，充分考虑系统静态和暂态稳定性的提升，该类方法研究细致，能充分考虑FACTS装置对系统的动态影响；第二类从电力系统前期规划角度出发，进行SVC等FACTS装置综合布点的研究。这类方法多是通过建立多目标寻优模型，确定FACTS装置布置的最优数量和最优布点位。其特征主要有三点(1)建立多目标寻优数学模型，对于多目标寻优模型建立，大多考虑经济性投入等因素与电网系统的载荷率(Ioadability)最大化之间的关系，因此在电力系统模型上多追求简单潮流方程；(2)多目标寻优模型在解算上多利用演化算法、线性或高次规划方法求解多目标寻优问题；(3)在网络模型建立上多以面向规划的简化模型为主，不涉及动力系统方程。采用了简化FACTS模型的研究具有研究大规模FACTS装置布点安装的可能。同时，由于面向规划态的FACTS布点方法能够同时计及经济因素的考虑，因此，其在规划层面具有较多的实用价值。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明提供了一种基于线性化潮流算法模型的SVC及TCSC混合布点规划方法，针对多FACTS电网规划问题，建立了给定投资额情况下最大化系统载荷率为目标的静止无功补偿器(SVC)及TCSC混合规划模型，推倒并整理了混合规划模型的目标函数和约束条件。为实现上述目的，本发明提供一种基于线性化潮流算法模型的SVC及TCSC混合布点规划方法，包括多FACTS装置，其改进之处在于，所述方法包括如下步骤步骤A 建立SVC和TCSC简化模型；步骤B:建立目标函数；
步骤C 建立约束条件函数；步骤D 对目标函数体变量和等式约束条件方程进行化简；步骤E 采用共轭梯度法求解条件最优函数组，求得SVC和TCSC混合规划最优值。本发明提供的优选技术方案中，在所述步骤B中，所述目标函数在于寻求使负载变量达到最大化同时多FACTS装置投资最小化的平衡点。本发明提供的第二优选技术方案中，在所述步骤C中，所述约束条件共4类，分别为功率方程式约束、变量限制、热稳极限约束条件和投资约束。本发明提供的第三优选技术方案中，所述步骤A中的SVC和TCSC的建模过程如下定义向量η和δ均为长度为nto的变量数组，其中δ j表示TCSC的稳态等效电抗，、为决策变量，用来确定该支路是否安装TCSC ；乘积符号、δ ^表达该支路TCSC的安装情况；将SVC变量数组和TCSC变量数组合并，如下式所示= M,η2δ2..Vnb Jnbm,
+、，. .”n-+AblJS+nbr ]以上式形式将两种元件的配置参量带入到线性化潮流方程之中。本发明提供的第四优选技术方案中，所述步骤B建立目标函数的过程如下设& = PJji^为目标网络的任意PQ节点负荷容量，引入负荷因子ζ表示关于负荷节点有功与无功的增长，则任意PQ节点的负荷量可表示为ξ P^j ξ Q^所述目标函数定义如下
权利要求
1.一种基于线性化潮流算法模型的SVC及TCSC混合布点规划方法，包括多FACTS装置，其特征在于，所述方法包括如下步骤步骤A 建立SVC和TCSC简化模型； 步骤B:建立目标函数； 步骤C:建立约束条件函数；步骤D 对目标函数体变量和等式约束条件方程进行化简；步骤E 采用共轭梯度法求解条件最优函数组，求得SVC和TCSC混合规划最优值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤B中，所述目标函数在于寻求使负载变量达到最大化同时多FACTS装置投资最小化的平衡点。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤C中，所述约束条件共4类，分别为功率方程式约束、变量限制、热稳极限约束条件和投资约束。
4.根据权利要求1-3所述的，其特征在于，所述步骤A中的SVC和TCSC的建模过程如下定义向量η和δ均为长度为nto的变量数组，其中δ j表示TCSC的稳态等效电抗， Hj为决策变量，用来确定该支路是否安装TCSC ；乘积符号、δ ^表达该支路TCSC的安装情况；将SVC变量数组和TCSC变量数组合并，如下式所示
5.根据权利要求1-3所述的方法，其特征在于，所述步骤B建立目标函数的过程如下 设& = PJji^为目标网络的任意PQ节点负荷容量，引入负荷因子ζ表示关于负荷节点有功与无功的增长，则任意PQ节点的负荷量可表示为ξ P^ilQu所述目标函数定义如下
6.根据权利要求1-3所述的方法，其特征在于，所述4类约束条件函数，分别如下 (1)功率方程等式约束的建立函数如下首先，有功平衡、无功平衡、电压降落方程如下
7.根据权利要求1-5所述的方法，其特征在于，在所述步骤D中，化简步骤如下 (D-I).将91与η ^乍为一个整体变量来处理，令Xi = θ iX Ili，当&取0时，对应Jli =0，Qi为可行解集内任意数值；当Xi >0时，则对应Jli = 1，Qi取值为相应Xi取值； (D-2).针对公式O)、(3)的特性，ξ2，€3可依公式O)、(3)线性变换，由其它自变量线性表出，其中
8.根据权利要求1-3所述的方法，其特征在于，在所述步骤E中，寻找SVC和TCSC混合规划最优值的函数，为不失去一般性，设所述第7步用通用表达式如下 min f(χ)s. t. Ax = b g(x) = 0 χ e C其中，f(x)为目标函数，Ax = b变量线性约束方程，g(x) = 0为变量非线性约束方程， χ e C表示χ属于一个有限集合，即所述第7步及之前所有相关变量均为有限值域之内，例如，(4)投资约束条件的函数中的δ变量。 将上式转化为无约束问题，方程如下 minΦ (χ)=f(x)+u( Ig(X) ι |2+| |Ax-b ι2) Φ (x)为转换后的目标函数，采用改进共轭梯度法进行求解，步长的选取采用ArmijO 准则，下降方向的选取采用PR+方法。具体步骤如下(E-I) ·任取初始点χ0 e Rn，允许误差ε >0,d° =-V^(x)， α0, amax, k = 0,0 < C1, C2 < 1，β e (0,1)；(Ε-2) ·如果|V‘)|| < ε，则结束，否则取
全文摘要
本发明提供了一种基于线性化潮流算法模型的SVC及TCSC混合布点规划方法，建立了以综合考虑系统载荷率最大化和投资额最小化为目标的静止无功补偿器(SVC)及可控串补(TCSC)混合规划模型，推导了采用线性化潮流计算方程的SVC和TCSC混合规划目标函数及其约束条件，本发明提供的基于线性化潮流算法模型的SVC及TCSC混合布点规划方法，采用了线性化潮流方程(LFB)的数学模型，从而使得非线性规划模型的约束条件计算上，相较于传统的牛拉法显著简化，从而在计算效率上明显提高。
文档编号H02J3/18GK102570477SQ20121000042
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月4日 优先权日2012年1月4日
发明者孙华东, 孟远景, 张新彦, 张景超, 李柏青, 杨红旗, 汤涌, 熊浩清, 王刚 申请人:中国电力科学研究院, 河南省电力公司