基于非拓扑法等值的互联电网无功优化计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统无功优化计算领域，具体涉及互联电网无全网实时同步数据 的无功优化计算方法。
【背景技术】
[0002] 随着新能源的大力发展，为了资源的合理配置，现代电力系统已发展成各子网紧 密互联复杂的大系统，各子网之间的相互作用及影响也进一步增强。在各内网进行稳态分 析决策时有必要考虑与之紧密相连的相邻子网的影响。为了保证互联电网的无功优化计算 的准确性很有必要考虑外网对内网的影响。但是由于外网数据量庞大，不易在线计算及储 存，所以可以将外网等值成为具有规模小、数据少、易维护和不涉密的等值网络，进而再进 行无功优化计算。但是由于商业机密或通讯技术问题，难以获取全网实时同步数据，针对此 情况，可以采用非拓扑法进行外网等值，进而进行互联电网的无功优化计算，可以保证无功 优化的精确性。
[0003] 现有互联电网的无功优化主要是已知外网网络的实时潮流信息，如有采用的方法 是通过外网的拓扑结构及运行数据进行Ward等值，然后引入无功优化的协调策略进行全网 的无功优化。该方法的主要缺点是如果无法获得全网实时同步数据，该方法将不再适用。实 际电力系统中也大多在边界节点处将外网等值为PV，PQ节点，该方法的主要缺点：1)不能保 留边界节点之间的功率转移关系。2)不能精确的反映外网对内网的电压无功支撑能力，不 能保证无功优化计算的精度。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是针对现有的互联电网无功优化的不足，提供一种基于非拓扑法等 值的互联电网无功优化计算方法，该方法在无法获取外网实时同步数据情况下，利用边界 节点处的量测信息将外网信息进行等值处理，有效解决外网信息未知情况下互联电网无功 优化计算问题，同时保证了无功优化计算的准确性。
[0005] 实现本发明目的之技术方案是:一种基于非拓扑法等值的互联电网无功优化计算 方法，利用计算机，通过程序，先输入边界节点处的电压、功率以及最大最小的运行方式下 等值网络参数数据，根据非拓扑等值法求解外网等值网络参数，然后建立互联电网的无功 优化模型，采用内点法进行无功优化计算。所述方法的具体步骤如下：
[0006] 1)确定m时刻数
[0007] 依据内外网相连的端口数确定求解等值网络参数所需的PMU时刻数。
[0008] 2mn>n2+6n (1)
[0009] 式中η为内外网相连的端口数，m为待求的PMU采样时刻数。
[0010] 2)输入测量数据
[0011] 输入m个时刻各边界节点处PMU的电压量测值功=阶,矽，…及》]和111个时刻各边 界节点向内网注入的等效电流量测值/; = [/,:1,斤.。其中i = 1，2，. . .，η，η为内外网相 连的端口数，t =乜，t2，. . .，tm，t为PMU采样时刻，m为总的PMU采样时刻数。1/丨和I丨均有m个 测量值。
[0012] 3)建立等值网络测量方程
[0013]根据第2)步输入的电压量测量与等效量测量，建立等值网络的量测方程Α?·ν)和 fi,(xh
[0016] Λ':(Χ)与/2:(χ)分别表示t时刻第i个边界节点处量测方程的实部与虚部。x =
[Ei, Re , Ei, Im, Zi, Re , Zi, Im, Zi j, Re , Zi j, Im, SLi, Re , SLi, Im, Bi ]，i - 1,2 , . . . , Π , j - 1,2, . . . ,Tl, j ^ 1 y X 为待求的等值网络参数矩阵，i代表第i个边界节点，j代表第j个边界节点，n为内外网相连 的端口数。其中Ei&和E1>Im*别为第i个边界节点处所对应等值虚拟发电机节点电压实部与 虚部，Zi, Re和别为第i个边界节点处所对应等值支路的电阻和电抗，Zij,Re和分别 为第i个边界节点与第j个边界节点之间等值支路的电阻和电抗，Su,^和别为第i个 边界节点处的负荷对应的等值电流的实部和虚部，Bi为第i个边界节点处对应的对地支路。 和％"分别为第i个边界节点的电压实部和虚部，上式t表示第t个时刻，和％Ιω分 别为第i个边界节点的电压实部和虚部。Ii,Re和Ii,im分别为第i个边界节点处负荷等值电流 与边界节点向内网注入的等效电流之和的实部和虚部。α和β分别代表了
部，η和μ分别代表了
的实部和虚部，其中Zy为边界节点i与边界节点j之间的等值 阻抗，Zik为边界节点i与边界节点k之间的等值阻抗，k=l，2,. . .，n，k矣i, j。
[0017] 以上参数可以详见附图1。
[0018] 4)建立等值参数约束方程
[0019] 公式(4)表示为输入的最大运行方式下等值网络的等值参数向量Xmax。：
[0020] Xmaxo [Ei ,maxo , Ri ,maxo , Xi ,maxo , Ri j ,maxo , Xi j, maxo , PLi ,maxo , QLi ,maxo , Bi ,maxo ] ( 4 )
[0021] 公式(5)表示为输入的最小运行方式下的等值网络的等值参数向量Xmin。：
[0022] Xmino - [ Ei, mino , Ri, mino , Xi, mino , Ri j, mino , Xi j, mino , PLi, mino , QLi, mino , Bi, mino ] ( 5 )
[0023] 依据最大最小运行方式等值参数建立公式(6)-(13)的等值参数约束方程：
[0024] Bi,mino < Bi? < Bi,max〇 (6)
[0025] Ri,max〇 < Ζ?,βθ' <Ri,mino (7)
[0026] Xi ,maxo ^ Zi.Im' <Xi ,mino (8)
[0027] Rij,max〇 < Zij^e' <Rij,mino (9)
[0028] Xij，maxo<Zij，im' <Xi, j,mino (10)
[0029] pLi ,mino < SLi，Re' < PLi ,maxo (11)
[0030] QLi.mino < SLi.Im' < QLi.maxo (12)
[0032] 其中B1>min。和B1>max。分别为最小运行方式下和最大运行方式下第i个边界节点所对 应的等值对地支路，Bi'为待求的第i个边界节点处对应的对地支路。Ri, min。和Ri,max。分别为 最小运行方式下和最大运行方式下第i个边界节点所对应等值支路的电阻，Z 1>Re'为当前待 求的第i个边界节点处对应等值支路的电阻。X1>min。和分别为最小运行方式下和最大 运行方式下第i个边界节点所对应等值支路的电抗，Z 1>Im'为当前待求的第i个边界节点处 对应等值支路的电抗。Rij-。和Rij,max。分别为最小运行方式下和最大运行方式下第i个边界 节点与第j个边界节点之间等值支路的电阻，Z^ Re3'为当前待求的第i个边界节点与第j个边 界节点之间等值支路的电阻。Xa_c^PX^max。分别为最小运行方式下和最大运行方式下第i 个边界节点与第j个边界节点之间等值支路的电抗，Zmm'为当前待求的第i个边界节点与 第j个边界节点之间等值支路的电抗。分别为最小运行方式下和最大运行方式 下第i个边界节点处所对应等值虚拟发电机节点电压，EuelPEum'分别为待求的第i个边 界节点处所对应等值虚拟发电机节点电压实部和虚部。Pu, min。和Pu,max。分别为最小运行方 式下和最大运行方式下第i个边界节点处的负荷有功功率，Q Li,min。和QLi,max。分别为最小运行 方式下和最大运行方式下第i个边界节点处的负荷无功功率，S Ll,Re'和SLl,Im'分别为待求的 第i个边界节点处的负荷对应的等值负荷的有功功率和无功功率。
[0033] 5)建立等值网络的优化模型
[0035] 式（14)为等值网络优化模型的目标函数，式中m为PMU采样时刻数，η为内外网相连 的端口数。乂:与忍分别表示t时刻第i个边界节点处量测方程的实部与虚部。由式 (6)-(14)构成了等值网络的优化模型。
[0036] 6)求解外网等值参数
[0037] 式(6)-(14)构成求解外网等值参数的非线性最优化问题。通过内点法可直接求得 外网等值参数X。
[0038] 7)建立无功优化的目标函数
[0039] 基于步骤6)中求取的外网等值参数建立全网网损最少的无功优化目标函数：
[0040] min f I ( Qci , Qci , Kl , Uci ,