建立多断面模型的方法及装置与流程
本发明涉及电力传输技术领域，尤其是涉及一种建立多断面模型的方法及装置。
背景技术：
电网未来态潮流的收敛性和精度，很大程度上决定了未来电网运行方式安全分析结果的准确性和合理性。
目前，基于调度计划的交流潮流计算方法已有研究，有功潮流精度不断提高，基本满足了有功潮流越限校核的精度需求。但是，由于缺少机组无功计划和母线无功负荷预测，潮流结果中的无功计划潮流合理性较差。一方面，偏差较大的无功潮流会影响线路额定电流越限校核和主变压器额定容量越限校核结果的精度；另一方面，不合理的无功电压分布也会在一定程度上影响有功潮流的计算精度，并严重影响电压越限校核及稳定校核结果的合理性。同时，超短期负荷预测误差、新能源波动误差、电能计划调整和电网运行操作等不确定因素，会对趋势潮流计算的鲁棒性产生不利影响，也会导致计算收敛性受数据质量影响严重的问题。因此，现有的智能控制方法存在鲁棒性和收敛性较低的技术问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种建立多断面模型的方法及装置，以实现高鲁棒性和高收敛性的智能控制。
第一方面，本发明实施例提供了一种建立多断面模型的方法，包括：
输入潮流数据和断面信息；
选择控制机群、平衡机群和相位参考机；
在潮流方程组中增加断面功率方程；
在潮流方程组中增加分布式平衡机群相位参考方程；
确定控制机群和平衡机群中发电机的带权重的可调出力。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述在潮流方程组中增加断面功率方程之后，还包括：
在所述多断面模型的雅可比矩阵中，增加所述断面功率方程对应的行以及元素。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述在潮流方程组中增加分布式平衡机群相位参考方程之后，还包括：
在所述多断面模型的雅可比矩阵中，增加所述分布式平衡机群相位参考方程对应的行以及元素。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述确定控制机群和平衡机群中发电机的带权重的可调出力之后，还包括：
修改控制机群和平衡机群中发电机的功率方程。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述修改控制机群和平衡机群中发电机的功率方程之后，还包括：
在所述多断面模型的雅可比矩阵中，修改所述发电机的功率方程对应的行以及元素。
第二方面，本发明实施例还提供一种建立多断面模型的装置，包括：
输入模块，用于输入潮流数据和断面信息；
选择模块，用于选择控制机群、平衡机群和相位参考机；
断面功率方程增加模块，用于在潮流方程组中增加断面功率方程；
相位参考方程增加模块，用于在潮流方程组中增加分布式平衡机群相位参考方程；
可调出力确定模块，用于确定控制机群和平衡机群中发电机的带权重的可调出力。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，该装置还包括雅可比矩阵模块，用于在所述多断面模型的雅可比矩阵中，增加所述断面功率方程对应的行以及元素。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述雅可比矩阵模块还用于，在所述多断面模型的雅可比矩阵中，增加所述分布式平衡机群相位参考方程对应的行以及元素。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，该装置还包括功率方程修改模块，用于修改控制机群和平衡机群中发电机的功率方程。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，所述雅可比矩阵模块还用于，在所述多断面模型的雅可比矩阵中，修改所述发电机的功率方程对应的行以及元素。
本发明实施例带来了以下有益效果：
本发明实施例提供的建立多断面模型的方法中，首先输入潮流数据和断面信息，再选择控制机群、平衡机群和相位参考机，作为多断面模型的基础。然后，在潮流方程组中增加断面功率方程，并在潮流方程组中增加分布式平衡机群相位参考方程，最后确定控制机群和平衡机群中发电机的带权重的可调出力。
因此，本发明实施例提供的建立多断面模型的方法中，通过增加断面功率、分布式平衡机群相位、控制机群和平衡机群中发电机的带权重的可调出力等方面因素，对传统的潮流方程组进行改造，建立多断面模型，并用指定的发电机群控制多个断面的功率，从而实现了高鲁棒性和高收敛性的智能控制。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的建立多断面模型的方法的流程图；
图2为本发明实施例二提供的建立多断面模型的方法的流程图；
图3为本发明实施例中多断面模型中的解决方案的示意图；
图4为本发明实施例三提供的建立多断面模型的装置的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前，现有的智能控制方法存在鲁棒性和收敛性较低的技术问题，基于此，本发明实施例提供的一种建立多断面模型的方法及装置，以实现高鲁棒性和高收敛性的智能控制。
实施例一：
本发明实施例提供了一种建立多断面模型的方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：
S101：输入潮流数据和断面信息。
S102：选择控制机群、平衡机群和相位参考机。
S103：在潮流方程组中增加断面功率方程。
S104：在潮流方程组中增加分布式平衡机群相位参考方程。
S105：确定控制机群和平衡机群中发电机的带权重的可调出力。
本发明实施例提供的建立多断面模型的方法中，首先输入潮流数据和断面信息，再选择控制机群、平衡机群和相位参考机，作为多断面模型的基础。然后，在潮流方程组中增加断面功率方程，并在潮流方程组中增加分布式平衡机群相位参考方程，最后确定控制机群和平衡机群中发电机的带权重的可调出力。
因此，本发明实施例提供的建立多断面模型的方法中，通过增加断面功率、分布式平衡机群相位、控制机群和平衡机群中发电机的带权重的可调出力等方面因素，对传统的潮流方程组进行改造，建立多断面模型，并用指定的发电机群控制多个断面的功率，从而实现了高鲁棒性和高收敛性的智能控制。
实施例二：
本发明实施例提供了一种建立多断面模型的方法，如图2所示，该方法包括以下步骤：
S201：输入潮流数据和断面信息。
根据电网的实际状况，输入潮流数据和断面信息，作为建立多断面模型的基本信息。
S202：选择控制机群、平衡机群和相位参考机。
在所输入的潮流数据和断面信息的基础上，选择其中的控制机群、平衡机群和相位参考机，作为建立多断面模型的基础。
S203：在潮流方程组中增加断面功率方程。
具体的，在牛顿法潮流方程中增加断面有功功率偏差方程：
式中，ΔPcut(j)为断面j的有功功率偏差；为断面j的有功功率，它由构成该断面的Nj条线路的有功相加得到；Pdes(j)为断面的有功功率目标值。
S204：在多断面模型的雅可比矩阵中，增加断面功率方程对应的行以及元素。
在雅可比矩阵中增加断面功率方程对应的行以及元素之后，可以在雅可比矩阵的运算过程中，也将断面功率方程作为计算的参数。
S205：在潮流方程组中增加分布式平衡机群相位参考方程。
具体的，在每个电气岛增加一个相位基准方程。若电气岛l中i机为相位基准，则有
θi＝θ0l
式中，θi为第i台机相角；θ0l为电气岛l设定的相角基准，通常取为0。
S206：在多断面模型的雅可比矩阵中，增加分布式平衡机群相位参考方程对应的行以及元素。
在雅可比矩阵中增加相位参考方程对应的行以及元素之后，可以在雅可比矩阵的运算过程中，也将相位参考方程作为计算的参数。
S207：确定控制机群和平衡机群中发电机的带权重的可调出力。
发电机的控制作用通过在控制机组功率方程中附加功率项体现。第m个控制机群中第i台机的有功功率Pg(i)为：
Pg(i)＝fp(i)-α(m)ΔPvail(i)
式中，fp(i)为发电机节点的拓扑约束，与传统的潮流方程一致；α(m)为机群m有功功率控制因子；ΔPvail(i)为带权重的发电机有功可调出力。
断面功率的变化使电网中不平衡功率增加，必须采用多台机共同承担不平衡功率的方法，及分布式平衡机算法。分布式平衡机有功表达式与上式相同，其与断面功率控制机统称为调控机组。由此可见，多断面控制法用机群进行调控，能同时控制多个断面功率且具有较强的收敛性。
S208：修改控制机群和平衡机群中发电机的功率方程。
根据以上各式，可以修改控制机群以及平衡机群中，发电机的功率方程，以实现多断面模型的计算。
S209：在多断面模型的雅可比矩阵中，修改发电机的功率方程对应的行以及元素。
在雅可比矩阵中修改发电机的功率方程对应的行以及元素之后，可以在雅可比矩阵的运算过程中，也将发电机的功率方程作为计算的参数。
S210：检查、执行提高收敛性的措施。
根据上述确定的计算原则，未来态潮流分析具有两大数据源：参考潮流和计划类数据。前者提供电网基本的拓扑结构和具有参考性的无功和电压分配方案，后者决定最终的潮流分布。未来态潮流计算模型可表达为如下映射：
A(x,p,q,c)→B(x,p’,q’,c’)
式中，A、B分别代表参考潮流和计划潮流；x为电压变量，包括幅值和相角。p、q、c为参考潮流中的有功、无功注入和网络参数。p’、q’、c’为计划潮流中的有功、无功注入和网络参数。满足如下约束：
p’＝hp
c’＝c+ht
q’≈fq
上述三式中，hp为计划所确定的有功约束，除有功计划外，还包括预先指定的不平衡功率分配方式；ht为计划拓扑与参考拓扑的偏差；fq为与计划有功对应的最可能出现的无功分布。
在大型互联电网中，hp、ht、fq各自的特点给计算带来困难，而这些问题又交织在一起，使计算更加复杂。因此，如图3所示，本发明实施例提供了在多断面模型中，对于各种原因和难点的解决方案。
本发明实施例提供的建立多断面模型的方法中，通过增加断面功率、分布式平衡机群相位、控制机群和平衡机群中发电机的带权重的可调出力等方面因素，对传统的潮流方程组进行改造，建立多断面模型，并用指定的发电机群控制多个断面的功率，从而实现了高鲁棒性和高收敛性的智能控制。
实施例三：
如图4所示，本发明实施例提供一种建立多断面模型的装置，包括输入模块1、选择模块2、断面功率方程增加模块3、相位参考方程增加模块4和可调出力确定模块5。
输入模块1用于输入潮流数据和断面信息。输入模块1可根据电网的实际状况，输入潮流数据和断面信息，作为建立多断面模型的基本信息。
选择模块2用于选择控制机群、平衡机群和相位参考机。在所输入的潮流数据和断面信息的基础上，选择模块2选择其中的控制机群、平衡机群和相位参考机，作为建立多断面模型的基础。
断面功率方程增加模块3，用于在潮流方程组中增加断面功率方程。具体的，断面功率方程增加模块3在牛顿法潮流方程中增加断面有功功率偏差方程：
相位参考方程增加模块4用于在潮流方程组中增加分布式平衡机群相位参考方程。在每个电气岛增加一个相位基准方程。若电气岛l中i机为相位基准，则有θi＝θ0l。
可调出力确定模块4用于确定控制机群和平衡机群中发电机的带权重的可调出力。发电机的控制作用通过在控制机组功率方程中附加功率项体现。第m个控制机群中第i台机的有功功率Pg(i)＝fp(i)-α(m)ΔPvail(i)。
断面功率的变化使电网中不平衡功率增加，必须采用多台机共同承担不平衡功率的方法，及分布式平衡机算法。分布式平衡机有功表达式与上式相同，其与断面功率控制机统称为调控机组。由此可见，多断面控制法用机群进行调控，能同时控制多个断面功率且具有较强的收敛性。
作为一个优选方案，本实施例中还包括功率方程修改模块6，用于修改控制机群和平衡机群中发电机的功率方程。根据以上各式，功率方程修改模块6可以修改控制机群以及平衡机群中，发电机的功率方程，以实现多断面模型的计算。
进一步，本发明实施例提供的建立多断面模型的装置中还包括雅可比矩阵模块7，用于在多断面模型的雅可比矩阵中，增加断面功率方程对应的行以及元素，以及在多断面模型的雅可比矩阵中，增加分布式平衡机群相位参考方程对应的行以及元素。此外，雅可比矩阵模块7还可以用于在多断面模型的雅可比矩阵中，修改发电机的功率方程对应的行以及元素。
在雅可比矩阵中增加断面功率方程、相位参考方程对应的行以及元素，并修改发电机的功率方程对应的行以及元素之后，可以在雅可比矩阵的运算过程中，也将断面功率方程、相位参考方程以及发电机的功率方程作为计算的参数。
本发明实施例提供的建立多断面模型的装置，与上述实施例提供的建立多断面模型的方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
本发明实施例所提供的建立多断面模型的方法、装置的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
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