专利名称：一种基于多断面潮流控制的方法
技术领域：
本发明属电力系统仿真与计算分析领域，具体讲涉及一种基于多断面潮流控制的方法。
背景技术：
流计算一直都是电力系统所关心的问题。一个准确的网络潮流计算结果可以反映出电网在一个时刻断面的整体情况。这不仅为以后的暂态计算，小干扰计算留下好的计算基础，更能反映出电网在扰动情况下的稳定裕度。随着大电网互联的趋势下，电力系统在可预见的未来将会变得更加庞大和复杂，电网规模的增大也将会导致电网事故的严重化。这些事故大多是因为预警和监控的不及时所造成的。目前智能电网的建设，对电力系统潮流计算也提出的更高的要求。目前已近用于多个省市的在线动态安全评估和预警系统。该系统以E格式语言作为载体，该系统用来计算的数据源分为在线数据和离线数据。离线数据模型对电力系统规划，历史故障及暂态稳定分析的建立参数较为详细。参数不仅包括稳态参数，还包括较详细的零序参数及发电机和负荷的详细模型，但由于模型建立在离线的基础上，所以无实时的开关、刀闸模型数据。在线数据是调度自动化部门对电力系统进行实时状况分析的依据，主要应用于SCADA及PAS的高级应用。在线数据建立一般仅包含辖区内高压主网，包括详细的低压部分模型。此外，在线数据仅包含稳态参数，来源于实时采集的SCADA，它支持拓扑功能并有开关及刀闸模型数据信息。但因为在线数据无暂态参数，无法对全网进行暂态性分析。基于在线数据和离线数据的特点，要算出准确的潮流就需要将区域内部的在线运行数据和离线分析计算数据进行整合处理。将外网的潮流与内网的潮流进行匹配。最后可以对在线暂态稳定、电压稳定、小干扰稳定等多种稳定进行分析。目前由于进行潮流断面调整的方法有I)预分配功率法。该方法是基本潮流算法功能的扩展。做法是先不考虑断面约束计算潮流，潮流收敛后，检查断面功率和目标值的差，若大于预先设定值，则将该差值分配到指定的机组中去，重新计算潮流，直至所有断面功率和目标值的偏差小于允许误差。该方法原理清晰、容易实现。缺点是计算精度不能保证，断面功率与目标值偏差比较大时难收敛。2)最优潮流法。最优潮流是指当系统的结构参数及负荷情况给定时，通过控制变量的优选，所找到的能满足所有指定的约束条件，并使系统的某一个性能指标或目标函数达到最优时的潮流分布。最优潮流算法按照所采用的优化方法的不同大致可分为经典优化法和智能优化法。经典优化法主要指传统的运筹学优化方法，这类算法的特点是以一阶或二阶梯度作为寻找最优解的主要信息。其缺点是对目标函数和约束条件有一定的限制，如连续、可微等；很多情况下会陷入局部最小解或接近最优解时难以收敛；对离散控制变量的处理不理想。智能优化法基于各种人工智能方法，而不是精确的数学模型，通过对人类智能的模拟、延伸和扩展实现功能。最优潮流中常用的智能方法为启发式搜索。从处理断面功率约束的角度看，智能优化算法计算时间较长，在大规模电网应用较困难，而且其特长是寻优，对于确定的约束并没有特别对策。当断面功率和目标值偏差较大时，若没有理想的方法使潮流收敛，后继的遗传操作、退火过程、演化计算等都无法进行。3)网络拆分法。该方法为一种系统扰动后维持联络线功率为设定值的方法。将电网拆分成送端和受端两个子网，先在送端将联络线当作负荷解潮流，再推算出受端电网联络线端点的电压，最后解受端系统潮流。该算法需要在受端系统联络线端点进行功率补偿，而且没有提出联络线功率设定值改变后的算法。分布式潮流计算中使用的支路分割法，可以实现断面功率约束下的潮流计算，但该方法没有提及断面功率变化较大时保证收敛的措施。所有基于网络拆分的方法，在电网规模不是太大的情况下，会浪费计算资源。综上所述，目前缺乏一种有效的潮流算法控制多断面功率至目标值，而给出一套 使各断面功率符合给定目标的潮流对分析电网有重大意义。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明提供了一种基于多断面潮流控制的方法，简称之为多断面控制法，该方法在基本潮流方程中增加断面功率偏差方程，并在承担控制或平衡任务的发电机功率方程中增加功率变化附加项建立控制多断面潮流的模型；本方法利用发电机实现控制，在某些情况下可推广为用负荷实现控制，或发电机与负荷的混合控制。为实现上述目的，本发明提供一种基于多断面潮流控制的方法，其改进之处在于，所述方法包括以下步骤(I).输入原始数据，并对电压进行初始化；(2).形成导纳矩阵；(3) 设定各节点的初值
SfSn(4).将各点电压初值带入到注入功率和节点电压平方的不平衡式中，求出不平衡量;(5).形成雅可比矩阵并求出各个元素；(6) 求解修正方程；(7).得到所要点解断面功率到目标值的发电机量的改变量；其中，各节点的初值包括各节点电压和相角。本发明提供的优选技术方案中，在所述步骤I中，所述输入的原始数据和电压初始化包括节点参数和支路参数。本发明提供的第二优选技术方案中，支路参数包括输电线路的电阻、电抗和对地导纳，以及变压器支路的电阻、电抗和变比；节点参数包括节点类型、节点电压以及功率数据。本发明提供的第三优选技术方案中，在所述步骤2中，导纳矩阵(Y)为
权利要求
1.一种基于多断面潮流控制的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 (1).输入原始数据，并对电压进行初始化； (2).形成导纳矩阵； (3).设定各节点的初值,Cj. ftf9 (4).将各点电压初值带入到注入功率和节点电压平方的不平衡式中，求出不平衡量； (5).形成雅可比矩阵并求出各个元素； (6).求解修正方程； (7).得到所要点解断面功率到目标值的发电机量的改变量； 其中，各节点的初值包括各节点电压和相角。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，在所述步骤I中，所述输入的原始数据和电压初始化包括节点参数和支路参数。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，支路参数包括输电线路的电阻、电抗和对地导纳，以及变压器支路的电阻、电抗和变比；节点参数包括节点类型、节点电压以及功率数据。
4.如权利要求I所述的方法，其特征在于，在所述步骤2中，导纳矩阵(Y)为
5.如权利要求I所述的方法，其特征在于，在所述步骤3中，所述各节点的初值f、f'0>、 Uf、是指PV节点和平衡节点的电压幅值取给定值，PQ节点的电压取I.O ;各个电压的相角都取0. O。
6.如权利要求I所述的方法，其特征在于，在所述步骤4中，注入功率和节点电压平方的注入功率和节点电压平方的不平衡方程为
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤4中的所述功率偏差方程中，每一组机群控制一个断面，即承担断面功率变化和该机群所在电网区域系统损耗变化；发电机的调控作用通过附加功率项体现；第1台机控制第m个断面时i机的有功功率方程Pg(i)和无功功率方程Qg (i)分别为
8.如权利要求I所述的计算方法，其特征在于，在所述步骤5中，雅可比矩阵为
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在雅可比矩阵中，若有一个断面有两条组成线路的端点相同，则在雅可比矩阵中将断面在这两条线路中对该节点电压的导数相加，作为断面对该节点电压的雅可比元素； 若第i台机控制m断面功率，雅可比矩阵与该发电机对应的两行分别增加与联络线端节点相对应的元素和与控制因子a (m)、0 (m)相对应的元素。下两式表示i台机控制的m断面包含k线路时对雅可比矩阵进行的相应修改；所述雅可比矩阵A，C矩阵块中的元素为
10.如权利要求I所述的方法，其特征在于，在所述步骤6中，所述求解修正方程，将节点电压的变化量求出，进行迭代，直到得到符合约束条件的结果。
11.如权利要求I所述的方法，其特征在于，在所述步骤7中，所述得到所要点解断面功率到目标值的发电机量的改变量是A Pc (m)和A Qc (m)。
全文摘要
本发明提供了一种基于多断面潮流控制的方法，包括以下步骤(1).输入原始数据，并对电压进行初始化；(2).形成导纳矩阵；(3).设定各点电压的初值(4).将各点电压初值带入到注入功率和节点电压平方的不平衡式中，求出不平衡量；(5).形成雅可比矩阵并求出各个元素；(6).求解修正方程；(7).得到所要点解断面功率到目标值的发电机量的改变量。本发明提供的基于多断面潮流控制的方法，计算精度高，缩短了智能优化算法计算时间，适于在大规模电网应用，节省计算资源；而且在断面功率变化较大时能够保证收敛措施。
文档编号H02J3/46GK102709955SQ20121017425
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月30日 优先权日2012年5月30日
发明者丁平, 刘宇星, 吴淘, 牛玲玲, 王天琪, 邱健, 陆俊 申请人:中国电力科学研究院