配电网潮流调度方法
【专利摘要】一种配电网潮流调度方法，所述配电网潮流调度方法包括步骤：A.将配电网所在区域分成若干个子区域；B.建立配电网线路和子区域之间关系，得到配电网线路在各子区域中的线路空间地理信息；C.考虑天气状况对线路影响以及线路潮流影响，以全网能耗低为目标，建立配电网潮流调度模型；D.输入配电网数据与天气预报数据；E.根据电网数据与天气预报数据，确定线路最大载流量；F.对配电网潮流调度模型采用优化方法，得到配电网分布式电源功率输出方案和配电网潮流分布。利用本发明的方法，能够利用天气预报数据提高现有配电网配置电力资源的能力。
【专利说明】配电网潮流调度方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统设备领域，特别涉及一种电力系统中配电网系统的潮流调度 方法。
【背景技术】
[0002] 电力系统潮流调度以满足负荷的需求为前提条件，优化发电机组的功率输出。在 保证电力系统安全运行前提下，以降低电力系统运行的能耗为目标。
[0003] 配电网潮流调度作为电力系统潮流调度的重要组成部分，是配电网安全经济运行 的重要技术保障。近年来，随着分布式电源的快速发展，配电网中分布式电源的容量越来 越大，如何最大限度地实现分布式电源资源的优化配置，为用户提供安全、持续和经济的电 能，是配电网运行所面临的巨大挑战。配电线路输送热容量极限是分布式电源优化分配的 重要制约因素，传统的线路静态热容量极限值是基于校核最恶劣气象条件而制定的保守 值，一般而言，线路的实际传输能力要大于线路静态热容量极限值。因此，基于天气状况动 态改变线路输送热容量极限值，提高配电网配置资源的能力，是促进配电网安全经济运行 的有效手段。在现有的配电网潮流调度方法中，通常都采用固定的线路静态热容量极限值 作为线路潮流的约束条件，这种处理方法无法充分利用配电线路的传输能力，不能实现资 源的全局最优配置。
[0004] 天气状况除了对线路输送热容量极限值有影响外，还对线路电气参数产生影响。 一方面，导体温度由导体所处环境、线路载流量和线路电阻共同确定，另一方面，线路导体 的电阻率随着导体温度的升高而升高。这意味着线路电阻和线路潮流之间存在非线性关 系。而传统的配电网潮流计算假设线路电阻为常量，割裂了线路电阻和线路潮流的联系，必 然会导致潮流计算结果的误差。
[0005] 由于配电网所处的地理空间较为广阔，导致不同地点的天气状况差异可能很大， 需要根据数值天气预报的空间精度，将配电网所处的地理空间划分为合理的子区域，以正 确体现不同区域天气状况对配电网潮流调度的影响。
[0006] 目前，配电网地理信息系统相关技术逐渐成熟，并已经得到了广泛的应用，同时， 数值天气预报技术发展迅速，预报数据的精确度越来越高，预报数据的空间粒度也越来越 细化，这为基于数值天气预报的配电网潮流调度方法的实现提供了实施前提和技术保障。
[0007] 因此，目前的配电网潮流调度方法并未考虑线路的动态热平衡，也没有考虑到线 路的输送热容量对线路电气参数产生的影响，没有实现配电网的优化控制，误差也较大。
【发明内容】
[0008] 鉴于此，本发明的目的在于充分利用配电网地理信息系统中的线路地理空间信息 和天气预报系统中的各种天气预测数据，实现了计及天气因素影响的配电网潮流调度方案 的自动化、精细化和最优化编制，以解决目前配电网潮流调度无法充分利用线路容量，不能 更大限度实现分布式电源发电优化分配的问题。
[0009] 为了实现此目的，本发明采取的技术方案为如下。
[0010] 一种配电网潮流调度方法，所述方法包括以下步骤：A.将配电网所在区域分成若 干个子区域；B.建立配电网线路和子区域之间关系，得到配电网线路在各子区域中的线路 空间地理信息；C.考虑天气状况对线路影响以及线路潮流影响，以全网能耗低为目标，建 立配电网潮流调度模型；D.输入配电网数据与天气预报数据；E.根据电网数据与天气预报 数据，确定线路最大载流量；F.对配电网潮流调度模型采用优化方法，得到配电网分布式 电源功率输出方案和配电网潮流分布。
[0011] 在步骤A中，按照几何坐标等距的方式将配电网划分为子区域。
[0012] 另外，步骤D中，所述配电网数据包括配电网结构数据、负荷预测数据、分布式电 源参数、线路物理参数、线路空间地理信息、分区信息，所述天气预报数据包括各区域气温、 日照、风速和风向数据。
[0013] 其中，所述配电网潮流调度模型的目标为：
【权利要求】
1. 一种配电网潮流调度方法，所述方法包括以下步骤： A. 将配电网所在区域分成若干个子区域； B. 建立配电网线路和子区域之间关系，得到配电网线路在各子区域中的线路空间地理 信息； C. 考虑天气状况对线路影响以及线路潮流影响，以全网能耗低为目标，建立配电网潮 流调度模型； D. 输入配电网数据与天气预报数据； E. 根据电网数据与天气预报数据，确定线路最大载流量； F. 对配电网潮流调度模型采用优化方法，得到配电网分布式电源功率输出方案和配电 网潮流分布。
2. 权利要求1中所述的配电网潮流调度方法，其特征在于，步骤A中，按照几何坐标等 距的方式将配电网划分为子区域。
3. 权利要求1中所述的配电网潮流调度方法，其特征在于，步骤D中，所述配电网数据 包括配电网结构数据、负荷预测数据、分布式电源参数、线路物理参数、线路空间地理信息、 分区信息，所述天气预报数据包括各区域气温、日照、风速和风向数据。
4. 权利要求1中所述的配电网潮流调度方法，其特征在于，所述配电网潮流调度模型 的目标为： I
其中F为目标，i为分布式电源的索引，i = 1，2，... M，M为分布式电源的数量； Ptu为分布式电源i的发电功率； Cd ·)为分布式电源i的发电能耗函数。
5. 权利要求4中所述的配电网潮流调度方法，其特征在于，所述目标的约束条件包括 电力系统约束条件和热传学约束条件。
6. 权利要求5中所述的配电网潮流调度方法，其特征在于，所述电力系统约束条件包 括电网潮流等式约束、分布式电源有功无功功率输出约束、线路载流量约束、节点电压约 束、分布式电源功率输出上下限约束，其中： 所述电网潮流等式约束为
η和m为节点索弓丨，η = 1，2,. . .，N, m = 1，2,. . .，N, N为节点的数量； Pn为节点η的有功功率注入，Pn = SKGiuPtu-P1^n ;
Qn为节点η的无功功率注入 PD，n为节点η的有功负荷； QD，n为节点η的无功负荷； KGiu为节点η和分布式电源i之间的关联关系，当分布式电源i连接在节点η上，KGiu =1，否则，KGiu = O ; en为节点η电压的实部； fn为节点η电压的虚部； Gnm为节点η和111间的电导；
Bnm为节点η和111间的电纳； 所述分布式电源有功Ptu无功功率Qtu输出约束戈 Pemiiu和Pe_u分别为分布式电源的最小有功功率输出和最大有功功率输出； QanilU和Qqm=U分别为分布式电源的最小无功功率输出和最大无功功率输出； 所述线路载流量约束为
k为线路索弓|，k= 1，2，...，K，K为线路的数量； Ik为线路k上的载流量； Imax>k为线路k上的最大载流量，
4?,?为子区域1上线路k的最大载流量，如果线路未经过子区域1，则/；La =+? ; Xk为线路k的电抗值； Rk为线路k的电阻值，
巧为子区域1上线路k的电阻值； 1为子区域索引，1 = 1，2,...，L，L为子区域的数量； 所述节点电压约束为：υ_η彡Un = I en+jfn|彡U_，n ; Un为节点η的电压值； Umin，n为节点η的电压下限； Umax，n为节点η的电压上限。
7.权利要求5中所述的配电网潮流调度方法，其特征在于，所述热传学约束条件包括 线路热平衡等式约束、线路日照吸热等式约束、线路辐射散热等式约束、线路对流散热等式 约束、线路电阻温度关系等式约束，其中： 所述线路热平衡等式约束为：
4子区域1上线路k的电阻值； fL为子区域1上线路k从太阳获得的日照热量； 为子区域1上线路k的对流散热； 为子区域1上线路k的辐射散热； 所述线路日照吸热等式约束为
ak为线路k的阳光吸收率； Gii为子区域1上线路k经高度修正后的太阳天空辐射热通量率； 奪为子区域1上线路k的阳光等效入射角
H。为太阳高度角； Z。为太阳方位角； 2&为子区域1上线路k的方位角； Ak'为线路k的单位长度投影面积； 所述线路辐射散热等式约束为
ε1为辐射系数； Dk为线路k的导线外径； 为子区域1上线路k的温度； t为子区域1的气温； 所述线路对流散热等式约束为：
Pf为空气密度； 为空气动力粘度； kf为空气热传导系数； K为子区域1的风速； 为子区域1的风向因子； 所述线路电阻温度关系等式约束为
R2ak为线路k在线路温度20摄氏度时的单位长度线路电阻； 〇k为线路k的电阻温度系数； g为子区域1上线路k的长度，如果线路k未经过子区域1，则gi = 0。
8.权利要求1中所述的配电网潮流调度方法，其特征在于，步骤E中确定线路最大载流 量的方法为： 确定线路导体允许的最1?温度TMax ; 根据线路空间地理信息和天气预报信息，计算出日照热量; 根据所述天气预报信息，以及线路导体允许的最高温度，计算出最大对流散热 和最大辐射散热fil. (7Mm.); 根据线路导体型号和线路导体允许的最高温度，计算出线路在允许的最高温度下的电 mi (tuj I 根据·
ft定线路的最大载流量。
9. 权利要求1中所述的配电网潮流调度方法，其特征在于，步骤F中对配电网潮流调度 模型优化的潮流计算方法为： 步骤FL根据配电网结构，从与配电网首节点相连的线路开始，得到每条线路的子线 路，没有子线路的线路为终端线路，形成子线路在前，父线路在后的线路排序列表，初始化 各线路的末端电压； 步骤F2.按照线路排序表的顺序，从第一条线路开始，执行步骤F3到步骤F7,直到所有 线路计算完毕； 步骤F3.计算线路末端功率； 步骤F4.根据所述线路末端功率和末端电压，计算线路电流； 步骤F5.根据所述线路电流和天气预报数据，计算线路电阻； 步骤F6.根据线路电流和线路电阻，计算线路功率损耗； 步骤F7.获取线路首端电压并计算线路首端功率； 步骤F8.按照线路排序表的逆序，从最后一条线路开始，执行步骤F9,直到所有线路计 算完毕； 步骤F9.根据线路首端电压和首端功率，确定线路末端电压； 步骤F10.如果满足预定迭代终止条件则结束，否则继续执行步骤F2及后续步骤。
10. 权利要求1中所述的配电网潮流调度方法，其特征在于，步骤F中所述优化方法为 遗传方法，所述遗传方法的个体为各分布式电源的有功功率输出和无功功率输出，而遗传 方法的个体适应度为
，其中，π为罚因子；EVn为节点η的 电压越限值；EIk为线路k的电流越限值，N和K分别为节点和线路的数目。
【文档编号】H02J3/00GK104393595SQ201410737708
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年12月5日 优先权日:2014年12月5日
【发明者】舒隽 申请人:华北电力大学