基于分布式计算的输配电网一体化电压稳定评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于分布式计算的输配电网一体化电压稳定评估方法。
【背景技术】
[0002] 当前电力系统的电压稳定评估将输电网与配电网割裂开来进行，造成评估结果的 准确性不高。随着配电网向含大量不同类型分布式电源的主动配电网转变，配电网变为有 源网络，改变了输配电网间的潮流分布，配电网不再适于被简单等值为负荷功率，同时需要 严格计及分布式电源的无功电压特性，因此，传统输电网电压稳定评估与配电网电压稳定 评估相互孤立进行的方式不再有效，需要深入研究输配电网一体化电压稳定评估技术。
[0003] 在现有电网调度控制体系中，输、配电网的管理、分析、调控和维护分属不同的上 下级控制中心，此外，输配电网整体规模庞大，输、配电网在电压等级、网络结构和阻抗参数 等方面存在较大差异，并且配电网的三相不平衡特征比较突出。为此，有必要研究适用于输 配电网一体化分析的分布式计算方法。
[0004] 文献一《发输配全局潮流计算一第一部分：数学模型与基本算法》（电网技术， 1998年第22卷第12期第39页）首次提出了基于主从分裂迭代格式的输配电网分布式潮 流计算方法，具有良好的应用前景。文献二《含分布式电源的主从联合系统扩展连续潮流计 算》（电工技术学报，2012年第27卷第9期第93页）采用扩展连续潮流方法计算输配全局 电网的最大输电能力，但该方法中输、配电网均采用正交参数化技术进行连续潮流计算，因 此难以保证连续潮流计算过程中输配电网负荷增长的同步性，也难以保证可靠得到P-V曲 线（P-V曲线横坐标表示"系统有功负荷变化量"，纵坐标表示"系统节点电压"，P-V曲线鼻 点对应的横坐标表示"系统功率极限值"，鼻点对应的纵坐标表示"节点电压临界值"）的鼻 点（即电压稳定临界点）。
[0005] 本申请人2011年09月30日提交的申请号为201110294628. 3的发明专利公开了 一种基于分布式计算的互联电网中子网电压稳定评估方法，但其研究对象为大型互联输电 网，各子网控制中心之间及各子网控制中心与上级电网控制中心之间信息互联，将其中进 行电压稳定评估的子网定义为主子网，其他子网定义为从子网，如图1所示，定义主子网内 部负荷及发电增长方式并进行连续潮流计算，各从子网不参与负荷及发电增长并进行普通 潮流计算。
【发明内容】
[0006] 针对上述问题，本发明提供一种基于分布式计算的输配电网一体化电压稳定评估 方法，通过输、配电网采用不同参数化策略来保证负荷增长的一致性和同步性，在校正环节 中利用输、配边界节点电压、负荷增长系数和等值功率信息的交换实现全电网负荷裕度的 分布式计算。
[0007] 需说明的是，输电网与下级各配电网之间通过公共连接点连接，即PCC(Point of Common Coupling)点。
[0008] 为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
[0009] 基于分布式计算的输配电网一体化电压稳定评估方法，其特征在于，包括以下步 骤：
[0010] 步骤A、定义输电网、配电网负荷及发电增长方式；根据分布式计算方法将输配电 网全局电压稳定评估问题分解为独立的输电网、配电网计算子问题和公共连接点处信息交 互三个部分；首先对输电网采用局部参数化方法进行连续潮流计算，然后对各配电网进行 潮流计算来保证与输电网负荷增长的同步性；
[0011] 步骤B、由输电网采用切线预测方法进行连续潮流预测，计算输电网各节点状态变 量、各公共连接点状态变量和负荷参数的预测值；判断P-V曲线前后两点的切线斜率符号 是否相反，若符号相反表明穿过稳定临界点，则采用缩减步长方法计算稳定临界点，否则进 行步骤C ;
[0012] 步骤C、利用输电网和各配电网潮流的分布式交替迭代完成连续潮流校正环节计 算；判断潮流是否满足分布式计算的收敛条件，如果满足则转步骤B，否则继续步骤C。
[0013] 本发明的有益效果是：
[0014] (1)输电网采用局部参数化方法进行连续潮流计算，配电网进行普通潮流计算参 与协调，保证了输、配电网负荷增长的一致性和同步性；
[0015] (2)校正环节中通过PCC点处电气信息的交换即可实现全网负荷裕度的分布式计 算，保持了输、配电网现有的独立计算模式；
[0016] (3)采用参数化方法转换策略与最优乘子技术处理配电网率先电压崩溃的情形， 保证了方法的收敛性。
【附图说明】
[0017] 图1是互联电网中子网电压稳定评估的示意图；
[0018] 图2是本发明输配电网一体化全局电压稳定评估问题分解示意图；
[0019] 图3是本发明输配电网分布式连续潮流算法示意图；
[0020] 图4是最小特征根变化趋势图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领 域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限 定。
[0022] 基于分布式计算的输配电网一体化电压稳定评估方法，主要思路是：首先定义输、 配电网负荷及发电增长方式，采用分布式计算方法将输配电网全局电压稳定评估问题分解 为独立的输、配电网计算子问题和PCC点处信息交互三个部分组成，如图2所示，输电网采 用局部参数化方法进行连续潮流计算，下级各配电网进行普通潮流计算参与协调；在校正 环节中通过PCC点电压、负荷增长系数和等值功率信息的交换实现全网负荷裕度的分布式 计算，同时考虑了校正环节中配电网率先发生电压崩溃的问题，并采用参数化方法转换策 略与最优乘子技术进行处理。
[0023] 具体步骤可参照图3进行理解：
[0024] 步骤A、定义输电网、配电网负荷及发电增长方式；根据分布式计算方法将输配电 网全局电压稳定评估问题分解为独立的输电网、配电网计算子问题和公共连接点处信息交 互三个部分；首先对输电网采用局部参数化方法进行连续潮流计算，然后对各配电网进行 潮流计算来保证与输电网负荷增长的同步性。
[0025] 优选，步骤A具体包括以下步骤：
[0026] 步骤AU定义输、配电网负荷及发电增长方式，其中，输、配电网的负荷与发电增 长总量应满足（即输电网中有功发电增长总量要等于各个配电网中有功负荷增长总量之 和）：
[0027]
[0028] 式中，nTig为输电网中发电机数量，APT g k为输电网中第k台发电机预定义的有功 发电增长值，η为配电网数量，化z为第i个配电网中参与增长的负荷节点总数，为第 i个配电网中负荷节点j预定义的有功负荷增长值。
[0029] 步骤A2、采用分布式计算方法对输配电网全局电压稳定评估问题进行分解，如图 2所示：
[0030] 建立输电网独立计算的数学模型：
[0031]
[0032] 式中，第1、2个方程为不含PCC点的输电网参数化潮流方程，第3、4个方程为PCC 点的潮流方程。其中，λ为负荷参数，Χτ为输电网中除公共连接点外的节点状态变量向 量（节点电压幅值和相角），\。。和分别为η维公共连接点状态变量向量和其中对 应于第i个配电网的状态变量分量，APTg为预定义的输电网有功发电增长向量， 与,?为第i个配电网公共连接点的等值有功和无功负荷功率，它们由配电网侧计算后 传送给输电网，fTiP(X_，XT)为输电网有功潮流方程，f Tiq(X_，XT)为输电网无功潮流方程， 为公共连接点的有功潮流方程，)为公共连接点的无功潮 流方程；
[0033] 上述方程可简写为：
[0034] fT (xpcc，χτ) + λ Δ ST，g= 0
[0035] 式中，Δ ST,g为输电网发电复功率增长向量，f T(xp。。，xT)为输电网的潮流方程组。
[0036] 输电网连续潮流计算采用局部参数化方法，其扩展连续潮流方程组为：
[0037]
[0038] 式中，第2个方程为局部参数化方程，.C1,与分别为当前潮流解和前一个潮流 解中节点m的电压幅值，△ X为步长；
[0039] 步骤A3、配电网