一种提高电力系统温度最优潮流计算效率的解耦算法
【技术领域】
[0001] 发明涉及一种电力系统最优潮流算法，特别是一种提高电力系统温度最优潮流计 算效率的解耦算法。
【背景技术】
[0002] 电力系统最优潮流（OPF)，是指当电力系统的结构参数和负荷情况给定时，通过控 制变量（如发电机的输出功率，可调变压器的分抽头等）的优化选择，找到能够满足所有 约束条件并使系统某一性能指标（如发电费用或网络损耗）达到最优时的系统潮流分布。 1962年，法国学者J. Carpentier首次提出了严格意义上OPF的数学模型，为电力系统安全 经济运行奠定了坚实的数学基础。作为经典经济调度理论的发展与延伸，OPF兼顾了电力 系统在经济性、安全性以及电能质量三方面的要求，因此这对于实际电力系统的调度、运行 和控制有着及其重要的意义。
[0003] 目前，输电线路的热载荷能力在工程上一般通过输电线路允许通过的最大载流量 来反映，即静态热定值（STR)和动态热定值（DTR)。在DTR基础上，Hadi Banaker等人提出 了电热协调（ETC)的概念，St印hen Frank又在其基础上，建立了电力系统温度潮流（TDPF) 模型以提高传统潮流计算的精度。作为TDPF的延伸和拓展，电力系统最优潮流（TDOPF)，通 过在传统OPF模型中引入线路温度变量，充分考虑了输电线路的电热耦合关系，与传统OPF 相比，可以获得更为精确的电网参数，从而很大程度上减小了由电网参数影响带来的OPF 计算误差，为电网实际调度运行情况提供更为准确的参考。
【发明内容】
[0004] 发明目的：本发明所要解决的技术问题是传统电力系统温度最优潮流模型中由于 引入了线路温度变量，维数大大增加，模型过于复杂，导致计算效率偏低的问题。
[0005] 技术方案：一种提高电力系统温度最优潮流计算效率的解耦算法，包括以下步 骤： 1) 获得电力系统的网络参数，包括母线编号、名称、负荷有功、负荷无功、补偿电容，输 电线路的支路号、首端节点编号、末端节点编号、串联电阻、串联电抗、并联电导、并联电纳、 变压器变比、变压器阻抗、线路温度、发电机有功出力上下限、发电机无功出力上下限和发 电机耗量特性参数； 2) 初始化程序，对变量1，松弛变量醒，拉格朗日乘子，、If设置初值，根据温度初值求 解电阻初值，并形成节点导纳矩阵，求解相关温度参数，令迭代次数f = 1,设置最大允许迭 代次数^_,设置算法收敛精度g·; 其中
【主权项】
1. 一种提高电力系统温度最优潮流计算效率的解耦算法，其特征在于：包括以下步 骤： 1) 获得电力系统的网络参数，包括母线编号、名称、负荷有功、负荷无功、补偿电容，输 电线路的支路号、首端节点编号、末端节点编号、串联电阻、串联电抗、并联电导、并联电纳、 变压器变比、变压器阻抗、线路温度、发电机有功出力上下限、发电机无功出力上下限和发 电机耗量特性参数； 2) 初始化程序，对变量JT，松弛变量醒，拉格朗日乘子JF、|f设置初值，根据温度初值求 解电阻初值，并形成节点导纳矩阵，求解相关温度参数，令迭代次数I： = 1，设置最大允许迭 代次数,设置算法收敛精度g; T 其中：= ,1^、|^分别为发电机的有功出力和无功出力，_、j·分别 为节点电压的实部和虚部，为线路的温度，麗为不等式约束的松弛变量，《F和爾分别为等 式约束和不等式约束对应的拉格朗日乘子； 3) 计算互补间隙Gap =-ι?τ?,判断其是否满足精度要求，若满足，则输出最优解，结 束循环，否则，继续； 4) 进行传统电力系统最优潮流计算,求解相应的雅可比矩阵海森 矩阵g /(4剌4观4 常数项J^、^、等等，然后根据以下方程求解 I、，、?、ιρ对应的修正量Δι、#、Μ、Δ?:
其中：等式约束1^尤)包括：
不等式约束包括发电机出力约束和节点电压约束；
5) 根据下式求得原始变量和对偶变量的迭代步长：
6) 按照下式更新所有变量和拉格朗日乘子：
7) 根据传统最优潮流计算的结果，求解温度平衡约束的雅克比矩阵，然后通过求解下 式得到线路温度的增量；
8) 更新线路温度变量，根据线路温度和线路电阻之间的关系式，艮 求解受温度影响线路的电阻，并重新求解节点导纳矩阵； 其中为导体电阻，为导体在参考温度下的电阻，_Γ为受电热耦合影响的线路 温度，IJrf为参考温度，^为与导体材质相关的温度常数； 9) 判断迭代次数是否大于最大允许迭代次数Ism,若是，则计算不收敛，结束程序，否 贝IJ，则令迭代次数加1，返回步骤3 )循环。
2. 根据权利要求1所述的提高电力系统温度最优潮流计算效率的解耦算法，其特征 在于：所述步骤8)中为参考温度，所述参考温度为环境温度，其中，在实际电力系统计 算中采用温度采集系统取得的线路所处的环境温度。
3. 根据权利要求1所述的提高电力系统温度最优潮流计算效率的解耦算法，其特征 在于：所述步骤8)中^为与导体材质相关的温度常数，铜质导体取234. 5 铝质导体取 228. l〇C。
【专利摘要】本发明公布了一种提高电力系统温度最优潮流计算效率的解耦算法。电力系统温度最优潮流,在传统最优潮流模型中引入了线路温度变量，从而可以获取更为准确的电网参数，因此温度最优潮流计算可以为电网的实际调度运行提供更有意义的参考。然而，直接将线路温度变量引入最优潮流模型中，一方面增加了模型中的变量维数，另一方面增加了模型中的约束，采用内点法求解的难度和工作量大幅增加，计算效率不高。而本发明根据电、热约束之间的弱耦合关系，对线路功率和线路温度进行解耦，从而大大降低了模型的复杂度，提高了计算效率。最后通过仿真测试，结果表明本发明的解耦算法与传统温度最优潮流相比，可以极大地提高算法的性能。
【IPC分类】G06Q10-04, G06Q50-06
【公开号】CN104636829
【申请号】CN201510063561
【发明人】卫志农, 高沁, 孙国强, 孙永辉, 向育鹏, 何天雨, 李海欣
【申请人】河海大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月6日