一种基于SoS的主动配电网和输电网协同潮流计算方法与流程

本发明属于电力系统潮流计算技术领域，涉及一种基于SoS的主动配电网和输电网协同潮流计算方法。

背景技术：

随着电力系统的发展，配电网因分布式电源、储能系统和控制装置的加入使得其运行由被动变为了主动，主动配电网的概念应运而生。主动配电网有四个特征，一是具备一定分布式可控资源，二是有较为完善的可观可控水平，三是具有实现协调优化管理的管控中心，四是可灵活调节的网络拓扑结构。随着主动配电网的加入给电力系统和用户带来增益的同时也使得输配协同潮流计算更加复杂，收敛性和计算速度受到很大影响。

文献《基于网络分区的多适配性输配网协同潮流算法研究》基于输配电网之间的电气连接关系及其各自网络结构的特点提出输配协同潮流算法。文献《输配协同配电网态势快速感知方法》提出基于广域量测戴维南等值的输配协同配电网态势感知新方法，大大提高了输配协同配电网潮流计算速度。这些都是基于传统配电网提出的潮流计算方法，没有考虑主动配电网对输配协同潮流计算的影响，且计算相对集中，不利于分散管理。

System of Systems(SoS)被描述为任务导向或专用系统的结合，是一个独特的系统，其组成部分：1)收集其资源和能力以构建具有比简单的基本系统的总和更多的能力和性能的更复杂的系统，2)能够独立地执行有效的功能，并且在与整个系统分离时继续工作以实现这些目的。电力系统中的组成部分输电网和主动配电网符合其特征，可以用SoS的概念表示，目前SoS尚未有在潮流计算方面的应用。

技术实现要素：

针对大量主动配电网出现对输配全局潮流计算的影响，本发明目的在于提出了一种基于SoS的主动配电网和输电网协同潮流计算方法。能够解决含主动配电网的输配全局潮流计算计算速度和收敛性问题，且便于分散计算和管理。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种基于SoS的主动配电网和输电网协同潮流计算方法，包括以下步骤：

S1：定义电力系统为SoS，建立电力系统的SoS模型；

S2：将输电网和主动配电网分别建模为整个系统中的两个独立的系统；

S3：考虑主动配电网中分布式电源与负荷的关系，确定主动配电网的运行状态；

S4：根据主动配电网三种不同的运行状态分别考虑主动配电网系统和输电网系统的潮流计算；

S5：以主动配电网系统和输电网系统两彼此的边界计算结果作为自己的每次迭代的起始值，直至边界结果收敛，得到整个电力系统的潮流计算结果。

本发明主要对含主动配电网的电力系统潮流计算方法进行研究。提出了一种基于SoS的主动配电网和输电网协同潮流计算方法。建立了电力系统潮流计算的SoS模型，将输电网和主动配电网分别建模为两个独立的系统，只需交互边界节点的电压和功率两个信息，使电力系统复杂的潮流计算简单化，由于是两独立系统，所以易于分散式管理，为分散式电力系统优化奠定一定基础。

附图说明

图1本发明的一种基于SoS的主动配电网和输电网协同潮流计算方法步骤流程图；

图2是电力系统的SoS模型图；

图3是输电网系统和主动配电网系统模型图；

图4是主动配电网的运行方式和运行状态示意图；

图5是基于SoS的主动配电网和输电网协同潮流计算方法的迭代算法流程图。

具体实施方式

以下结合附图描述根据本发明实施例的基于SoS的主动配电网和输电网协同潮流计算方法。

一种基于SoS的主动配电网和输电网协同潮流计算方法，包括以下步骤：

S1：定义电力系统为SoS，建立电力系统的SoS模型

具体地，电力系统中输电网和主动配电网可以独立运行和独立管理，仅有信息交互。由于他们是能够被单独利用的独立系统，它们之间的竞争和协作关系可以由SoS的概念表示，电力系统的SoS模型示意图见图2。

S2：将输电网和主动配电网分别建模为整个系统中的两个独立的系统

由于电力系统被建模为SoS，所以输电网和主动配电网可以分别建模为两个独立模型示意图见图3，其等式约束可用式(1)表示

式中，P_T、Q_T和分别输电网边界的有功功率、无功功率和电压向量；P_D、Q_D和分别主动配电网边界的有功功率、无功功率和电压向量。

S3：考虑主动配电网中分布式电源出力与负载的关系，确定主动配电网的运行状态

具体地，在主动配电网系统中通过内部运算确定主动配电网中分布式电源出力与负荷的关系。可把主动配电网分为2种基本运行模式和3种运行状态，见图4。孤岛模式时，主动配电网中分布式电源出力等于负荷，主动配电网系统处于独立运行状态，与输电网无功率交互；并网模式时，主动配电网中分布式电源出力大于负荷，主动配电网系统处于电源运行状态，向输电网系统倒送功率，相当于电源；并网模式时，主动配电网中分布式电源出力小于负荷时，主动配电网系统处于负荷运行状态，输电网系统向主动配电网系统输送功率，主动配电网系统相当于负荷。

S4：根据主动配电网三种不同的运行状态分别考虑主动配电网和输电网的潮流计算

(1)所述步骤S4具体包括：

当主动配电网系统通过内部计算得到其运行状态为孤岛状态(独立状态)时，主动配电网系统和输电网系统不存在功率交换，两个系统均可独立运行和独立管理，主动配电网系统和输电网系统可以分别计算各自潮流，结果互不影响。

(2)所述步骤S4具体还包括：

当主动配电网系统通过内部计算得到其运行状态为并网状态时，主动配电网系统和输电网系统存在功率交换，两个系统均可独立管理和有限独立运行，仅有边界功率信息和电压信息交互。当处于电源运行状态时，计算出主动配电网系统潮流得到向输电网系统倒送的功率，然后据此计算输电网系统的潮流。当处于负荷运行状态时，计算出主动配电网系统潮流得到向输电网系统需求的功率，然后据此计算输电网系统系统的潮流。

S5：对于步骤S4的(2)以主动配电网系统和输电网系统两彼此的边界计算结果作为自己的每次迭代的起始值，直至边界结果收敛，得到整个电力系统的潮流计算结果

在本发明中，步骤S5的迭代求解算法包括以下：

根据给定边界电压初值计算出主动配电网系统的边界功率，如果是电源运行状态，边界功率方向为主动配电网流向输电网，如果是负荷运行状态，边界功率方向为输电网流向主动配电网。以它作为输电网系统的初值带入输电网的潮流计算得到输电网系统的边界功率，然后把它再代入主动配电网的潮流计算得到主动配电网的边界功率，以此往复，直到相邻两次迭代得到的边界功率偏差小于预设的收敛精度为止。

在本发明中，通过以下公式得到边界功率偏差Δ：

进一步地，在步骤S5中，迭代算法具体如下：

S501：设置k＝1；根据给定边界电压计算出判断是否是孤岛模式，是进入步骤S502，否则进入步骤S503。

S502：两系统独立，分别计算各自潮流，得到含主动配电网的输配全局潮流解。

S503：根据主动配电网系统计算出输电网心系统

S504：根据输电网心系统计算出主动配电网系统

S505：进行第k次迭代计算得到功率偏差Δ，若Δ≤ε，其中ε为收敛参数，则含主动配电网和输电网全局潮流计算收敛，迭代结束，得到含主动配电网的输配全局潮流解；否则进入步骤S506。

S506：k＝k+1，返回步骤S503。

步骤5迭代算法流程图见图5。

据此就得到一种基于SoS的主动配电网和输电网协同潮流计算方法。

以上实施方案仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的保护范畴。