一种用于upfc的选址和容量配置方法
【技术领域】
[0001] 本发明电力系统运行和控制技术领域，具体涉及一种用于UPFC的选址和容量配 置方法。
【背景技术】
[0002] 随着电网建设的发展，各区域电网之间联系越来越紧密，在当前电网网络结 构下，区域电网之间安全地进行电力交易比较困难。灵活交流输电系统（flexible ac transmission systems，FACTS)是近年来出现的一项新技术，应用电力电子技术的最新发 展成就以及现代控制技术实现对交流输电系统参数以至网络结构的灵活快速控制，一起实 现输送功率的合理分配，降低功率损耗和发电成本，大幅度提高系统稳定性、可靠性。
[0003] 统一潮流控制器（unified power flow conortller，UPFC)是 FACTS 家族中最复 杂也是最有吸引力的一种补偿器，它综合了许多FACTS器件的灵活控制手段，被认为是最 有创造性的，是功能强大的FACTS元件。
[0004]目前，如何合理配置UPFC是提高输电系统稳定性的重点之一，当前还没有配置 UPFC高效、合理的方法，解决了 UPFC的选址和容量配置的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明是为了克服现有的没有配置UPFC高效、合理的方法，解决了 UPFC的选址和 容量配置的问题。本发明的用于UPFC的选址和容量配置方法，采用对UPFC装置的安装位 置和容量进行优化，采用中心校正内点法对每个差分进化个体进行连续变量的优化和适应 度评估，配置UPFC高效、合理，具有良好的应用前景。
[0006] 为了达到上述的目的，本发明所采用的技术方案是：
[0007] -种用于UPFC的选址和容量配置方法，其特征在于：包括以下步骤，
[0008] 步骤（1)，将UPFC装置接入到电网，根据UPFC装置的稳态模型，建立含UPFC装置 的电力系统最优配置模型，如公式（1)所示，
[0009] 优化对象 min. f (X)
[0010] 约束条件 h (X) = 0 (1)
Pg、Q1^ v别为发电机所发有功功率和无功功 率，θ、V分别为节点电压相角和幅值，k。、分别为UPFC装置内可控电压源的幅值控制参 数、相角控制参数，Qsh为UPFC装置的无功控制参数；f(x)为目标函数，表示发电机费用，
-Pgl是第i个发电机发出的 有功功率，a2i、aii、^为耗量特性曲线参数，a。、ai、和为UPFC装置的投资费用常系数，S为 UPFC装置的容量，τ为现值转等年值系数，
rp为电力投资回收率，n y 为UPFC经济使用年限；min. f (X)为最小的目标函数；h (X)为等式约束条件，为交流系统的 功率平衡方程，等式约束个数为m ;g(x)为不等式约束条件，包含交流系统的电压幅值、相 角，线路传输功率约束，UPFC装置的可控电压源幅值参数、相角控制参数，不等式约束个数 为r，￡为不等式约束条件的下限，i :为不等式约束条件的上限；
[0013] 步骤（2)，获取电力系统的网络参数，包括母线编号、名称、负有功、负荷无功、补偿 电容、输电线路的支路号、首端节点和末端节点编号、串联电阻、串联电抗、并联电导、并联 电纳、变压器变比和阻抗、发电机有功出力、无功上下限、经济参数；
[0014] 步骤（3)，设定DE算法的种群大小Np、最大迭代次数Kniax、缩放因子F和交叉概率 Cr，待优化离散变量为UPFC装置的安装位置<、UPFC装置的容量g，初始化DE种群，
迭代次数kitCT= 0 ;
[0015] 步骤（4)，通过中心校正内点法对
I连续变量进行优化，得到 目标函数的最优值/bL并作为DE个体的适应值进行评估；
[0016] 步骤（5)，对DE种群进行变异和交叉操作，得到试验种群的UPFC装置的安装位置 < UPFcWsGr+1;;
[0017] 步骤(6)，重复步骤（4)，通过中心校正内点法对试验种群的连续变量进行优化， 得到最优运行点；
[0018] 步骤（7)，对选定的故障进行含UPFC装置的暂态时域仿真，每一步长时刻判断电 力系统的稳定性，并存储每一步长时刻的变量值，若电力系统失稳，则进行步骤（8);若电 力系统稳定，则判断仿真时间是否达到，若达到，则进行转移功率计算，将所得的目标函数 最优值作为DE个体的适应值进行评估，并转到步骤（10);
[0019] 步骤（8)，根据步骤（7)得到的每一步长时刻的变量值，计算每一时步的轨迹灵敏 度，直到故障失稳时刻；
[0020] 步骤（9)，根据步骤（8)，得到故障失稳时刻的最领先发电机和最落后发电机的转 子角度，以及相对最领先发电机的有功输出的灵敏度，并求得最领先发电机和最落后发电 机之间的转移功率，并修改步骤（1)电力系统最优配置模型中不等式约束条件中的发电机 有功出力的上、下限，返回步骤（7);
[0021] 步骤（10)，对原种群和试验种群的适应值进行选择，选取得到新一代种群，并更新 目标函数最优值jCr1:. . 9
[0022] 步骤（11)，判断迭代次数是否大于1(_，若大于，则退出并输出计算不收敛的结果， 若不大于，则置迭代次数kltCT值加1，返回步骤（5)。
[0023] 前述的用于UPFC的选址和容量配置方法，其特征在于：步骤（4)，通过中心校正内 点法对[jpg,，武]连续变量进行优化，得到目标函数的最优值/tl，包括以下 步骤，
[0024] (401)，列出库恩-塔克条件，如公式⑴所示，
[0025] & =学=▽、/(X) - ￥ λ/*(x)，- VjU )u + 祕)二 0 dx . = ----- - Mjc), = 0:: 〇y , 趣： - > = ^二貧(义）+ w - f =屬 Gw :QL ,. L1 - - - z. - /nL e II1i = LZe - pE - 0: BI " Lil=^ = -W - μ?~ιβ ^ Ιζ = UWe + με = Q L a* J ⑴.
[0026] 其中，y = Iiy1,…，yjl等式约束的拉格朗日乘子；z = [ζ η…，zJT，w = [W1，… ，wjτ是不等式约束的拉格朗日乘子；I = [I1，…，1JT，U= [U1，…，ujτ是松弛变量；μ是 障碍参数；VJr(X)是f (X)对X的一阶导数；ViTi(X)、V#(x)分别是h(x)、g(x)雅 可比矩阵的转置；L = diag (I1，…，lr) ;U = diag (U1，…，ur) ;Z = diag (Z1，…，zr) ;W = (IiagCw1，…，wr) ;e = [1，1，... 1]τ;
[0027] (402)，障碍参数 μ = 〇 Q；ap/(2r)，其中 Ctiap= I Tz_uTw，设定扰动因子 σ = 〇 ;
[0028] (403)，用牛顿法来求解公式（I)，将其线性化，可以得到方程式（2)、（3)、（4)，求 解方程式⑵、（3)、（4)，得到仿射方向 Axaff，Alaff, Auaff, Ayaff，Azaff, Awaff, 「H'
[0029] f」U,J 卜1」 ⑵ 「J. 2T]zT^z'#L -l'l1 _]:[沒，(3) /『V「A叫=~υ~λ?Μ C0031] [& I 」U##」知- ⑷
[0032]其中，Δ xaff、Λ yaff、Λ zaff、Δ laff、Λ uaff、Δ waff分别为 x、y、z、1、u、w 的仿射方向 修正量，V；；为数学符号，表示偏导的转置；
[0036] 其中，H为海森矩阵，H'为修正后的海森矩阵；
[0037] (403)，根据公式（5)、（6)，确定仿射方向的迭代步长，
[0041] 其中，\ ?f分别为仿射方向的原步长和对偶步长；
[0042] (404)，根据方程式（7)，计算仿射方向的互补间隙:
[0044] 其中，Δ laff、Δ zaff、Auaff、Awaff分别是1、z、u、w仿射方向的修正量；
[0045] (405)，根据公式（8)，计算动态估计中心参数〇，动态估计中心参数 〇为（402) 设定的扰动因子，
[0047] (406)，根据公式（9)，增大仿射迭代的步长&，其中δ aff取〇. 4, δ aff为仿射步长 的增加量，
[0049] (407)，根据公式（10) - (13)，更新:》、i m ft:， 、 、 、 J