用于联络线功率控制的发电转移分布因子快速计算方法
【专利摘要】本发明涉及用于联络线功率控制的发电转移分布因子快速计算方法，属于电力系统自动化领域。该方法为：将各区域电网所有的节点划分为联络线节点集合T和内部节点集合I；分别构造各区域电网不考虑联络线时的原始节点导纳矩阵及网络方程；通过网络化简消去各区域电网的内部节点集合I，仅保留其联络线节点集合T，得到联络线节点等效导纳矩阵及内部节点注入的转移矩阵；构造全局电网只包含联络线和联络线节点的导纳矩阵，生成全局电网的等效导纳矩阵；构造全局电网的联络线节点—联络线关联矩阵和联络线电抗对角矩阵；最后计算各区域电网内部的各个发电机节点对各条联络线的发电转移分布因子。该方法计算效率高，实施难度小，具有很强的实用价值。
【专利说明】用于联络线功率控制的发电转移分布因子快速计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统自动化【技术领域】，特别涉及一种用于联络线功率控制的发电 转移分布因子快速计算方法。
【背景技术】
[0002] 长期以来，由于我国能源资源分布和地区经济发展不均衡，各区域电力系统的电 力供给和需求存在不平衡状况。因此，跨区跨省电力电量输送成为保障电力系统整体安全 经济运行的必要手段。尤其是近年来随着特高压电网的逐步建成，跨区跨省电力电量交换 能力大幅提高，较充足的能源资源优化配置能力有效促进了全国电力系统的高效、经济运 行，并由此保障各地经济的快速稳定发展。
[0003] 在我国目前"分层分区"的电力系统管理体制下，各区域和各省级电网之间的电力 交换是通过高压大容量的区域间、省间联络线进行的。一般而言，各级电网交易部门将根据 可调发电能力和系统负荷预测，结合地区经济发展需要和发电成本情况制定通过联络线进 行电力电量交换的计划，再由各级电网调度部门具体实施。在实施既定的联络线交换计划 过程中，调度部门需要尽可能使各联络线的实际输送功率与计划输送功率保持一致。电力 系统的潮流分布与电网结构、负荷和电源的分布紧密相关，调度部门需要通过调节发电机 的输出功率来实现对联络线功率的控制。
[0004] 电力系统中各个发电机的有功输出功率与线路潮流（所输送的功率）之间 的关系，可以由发电转移分布因子来表征。发电转移分布因子（Generation Shift Distribution Factor，GSDF)定义了由于发电机有功输出功率变化引起的线路潮流的变 化量。若发电机（位于节点i)有功变化APi时引起线路k的有功功率变化为，则有 △行=其中Gk_i即为发电机i对于线路k的发电转移分布因子。
[0005] 电力系统中各个发电机（共有Ne台）对于各条线路（共有队条）的发电转移分 布因子可以组成一个队的矩阵G，其元素G k_i代表位于节点i的发电机对于线路k的 发电转移分布因子。发电转移分布矩阵G的计算涉及到复杂的矩阵相乘与求逆运算，其计 算复杂度随着电网规模的扩大迅速增加。对于由多个区域和省级电网所组成的大型电力系 统，发电转移分布矩阵的行列数达到上万的规模，其计算量是巨大的，将耗费大量的计算机 内存和运算时间，在网络规模过大的情况下甚至会导致计算失败。
[0006] 综上所述，为了解决大规模电力系统的计算困难，需要提出一种用于联络线功率 控制的发电转移分布因子快速计算方法，从而实现区域间、省间联络线功率的有效、精确控 制。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于为克服已有技术的不足之处，提供一种用于联络线功率控制的 发电转移分布因子快速计算方法，为区域间、省间联络线的功率控制提供定量依据。
[0008] 本发明的技术方案包括如下步骤：
[0009] 1)将全局电网视为由联络线连接起来的各区域电网（共有NA个区域）之和，将各 区域电网所有的节点划分为联络线节点集合T和内部节点集合I ;
[0010] 2)分别构造各区域电网不考虑联络线时的原始节点导纳矩阵Bn，n = 1，2,…，Na， Na为区域电网个数，并由此构造各区域电网的网络方程；
[0011] 3)通过网络化简消去各区域电网的内部节点集合I，仅保留其联络线节点集合T， 分别得到各区域电网简化后的联络线节点等效导纳矩阵6k，n = 1，2,…，NA，以及内部节 点注入的转移矩阵邱/，n = 1，2,…，NA ;
[0012] 4)构造全局电网只包含联络线和联络线节点的导纳矩阵矿，然后将矿与各区域 电网的联络线节点等效导纳矩阵= 1,2,…,化）结合，生成全局电网的等效导纳矩阵
[0013] 5)构造全局电网的联络线节点一联络线关联矩阵MT和联络线电抗对角矩阵X T ;
[0014] 6)对于全局电网，根据全局电网等效导纳矩阵&'、联络线节点一联络节 关联矩阵^、联络线电抗对角矩阵X T，以及各区域电网内部节点注入的转移矩阵 松（》= 1二…，A )，计算各区域电网内部的各个发电机节点对各条联络线的发电转移分 布因子。
[0015] 得到各区域电网内部的各个发电机节点对各条联络线的发电转移分布因子后，各 级调度部门即可以此为定量依据，通过调节所管辖发电机的输出功率实现联络线功率的精 确控制。
[0016] 本发明的有益效果如下：
[0017] 本发明提出一种用于联络线功率控制的发电转移分布因子快速计算方法。该方法 通过将全局电网分解为各区域电网，采用网络等值技术实现对各区域电网的化简，减少有 效节点数量，降低发电转移分布因子矩阵的计算规模，从而实现用于联络线功率控制的发 电转移分布因子的快速计算。该方法能够有效解决大规模电力系统维度过大导致发电转移 分布因子矩阵求解困难的问题，可以迅速且准确地计算各区域电网内部各个发电机节点对 各条联络线的发电转移分布因子，为各级调度部门实施联络线功率的精确控制提供重要的 定量依据。该方法计算效率高，实施难度小，具有很强的工程实用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1是本发明实施用于联络线功率控制的发电转移分布因子快速计算方法的流 程图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述 的【具体实施方式】可用以解释本发明，但并不限定本发明。
[0020] 本发明提供了用于联络线功率控制的发电转移分布因子快速计算方法，具体实施 方式如图1所示，包括以下步骤：
[0021] 1)将全局电网视为由联络线连接起来的各区域电网（共有na个区域）之和，将各 区域电网所有的节点划分为联络线节点集合T和内部节点集合I ;
[0022] 令n为区域电网序号，n = 1，2,…，NA ;全局电网是通过联络线连接起来的各区域 电网之和；将每一个区域电网内所有的节点划分为联络线节点（即与联络线直接相连的节 点）集合T，以及内部节点（不与联络线直接相连的节点）集合I ;
[0023] 2)分别构造各区域电网不考虑联络线时的原始节点导纳矩阵Bn，n = 1，2,…，Na， Na为区域电网个数，并由此构造各区域电网的网络方程；具体实现方式可为：
[0024] 将区域电网n内的节点按联络线节点T在前、内部节点I在后进行排序，可根据该 区域电网内部线路的已知连接关系和不考虑联络线时的电抗参数构造原始节点导纳矩阵 B n ;原始节点导纳矩阵Bn的维度为W x %，其中％为区域电网n所含节点数；区域电网n 的原始节点导纳矩阵Bn的构造方法如下：
[0025] 将矩阵Bn全部元素置零，对区域电网n中的所有线路进行扫描，并进行如下操作： 对于连接节点i和节点j的线路，其已知电抗参数值为xy则该线路对矩阵B n元素馬和^| 各增加1/Xy对元素增和巧丨各增加-l/xu ;扫描区域电网n中的所有线路后，得到区域电 网n的原始节点导纳矩阵Bn;
[0026] 根据联络线节点T在前、内部节点I的排序原则，将矩阵Bn表达为分块矩阵：
【权利要求】
1. 一种用于联络线功率控制的发电转移分布因子快速计算方法，其特征在于，该方法 包括以下步骤： 1) 将全局电网视为由联络线连接起来的各区域电网之和，将各区域电网所有的节点划 分为联络线节点集合T和内部节点集合I; 2) 分别构造各区域电网不考虑联络线时的原始节点导纳矩阵Bn，n= 1，2,…，乂，乂为 区域电网个数，并由此构造各区域电网的网络方程； 3) 通过网络化简消去各区域电网的内部节点集合I，仅保留其联络线节点集合T，分别 得到各区域电网简化后的联络线节点等效导纳矩阵:，n= 1，2,…，NA，以及内部节点注 入的转移矩阵科}，n= 1，2,…，NA ; 4) 构造全局电网只包含联络线和联络线节点的导纳矩阵矿，然后将矿与各区域电网的 联络线节点等效导纳矩阵结合，生成全局电网的等效导纳矩阵： 5) 构造全局电网的联络线节点一联络线关联矩阵MT和联络线电抗对角矩阵XT ; 6) 对于全局电网，根据全局电网等效导纳矩阵、联络线节点一联络节关联矩阵Mt、 联络线电抗对角矩阵XT，以及各区域电网内部节点注入的转移矩阵松（n= 1，2,…,iV：4)，计 算各区域电网内部的各个发电机节点对各条联络线的发电转移分布因子。
2. 如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤4)具体包括：将全局电网的联络线 节点按区域电网序号n= 1，2,…，乂顺序排序，根据联络线的已知连接关系和电抗参数构 造全局电网只包含联络线和联络线节点的导纳矩阵矿，导纳矩阵矿的维度为TVjx ，其 中M为联络线节点数；矩阵矿的构造方法如下： 将矩阵矿全部元素置零，对所有联络线进行扫描，并进行如下操作：对于连接节点i和 节点j的联络线，其已知电抗参数值为Xij，则该联络线对矩阵矿元素<和碎各增加1/&， 对元素 < 和各增加-1/xu;扫描所有联络线后，得到全局电网只考虑联络线和联络线 节点的导纳矩阵矿； 根据导纳矩阵矿和步骤3)中计算得到的各区域电网联络线节点等效导纳矩阵6&，生 成全局电网的等效导纳矩阵V''如下：
其中，diag( ?)符号表示以括号内的矩阵依次构造分块对角矩阵。
3. 如权利要求1或2所述方法，其特征在于，所述步骤6)具体包括： 61)计算联络线节点对联络线的发电转移分布因子矩阵GT如式（6)、（7): 令：Bt = %)_% (6)
其中，By是从BT删去平衡节点所在列后得到的矩阵，:是从删去该平衡节点所在 行和列后得到的矩阵； 62)根据各区域电网内部节点注入的转移矩阵税，分别计算各个区域电网内部的发电 机节点对各条联络线的发电转移分布因子矩阵；区域电网n的发电机节点对联络线的发电 转移分布因子矩阵Gn计算如下：
其中，Gf是从&中取出区域电网n所涉及的联络线节点所对应列得到的矩阵；区域电 网n的发电机节点对联络线的发电转移分布因子矩阵Gn的维度是AVx抑，其中Nt为联络 线数、M为区域电网n所含节点数； 矩阵Gn的元素即为区域电网n内部的发电机节点i对联络线k的发电转移分布 因子。
【文档编号】H02J3/46GK104410108SQ201410697584
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月26日 优先权日:2014年11月26日
【发明者】赖晓文, 钟海旺, 夏清, 康重庆 申请人:清华大学, 国网安徽省电力公司