专利名称：计及瓶颈环节发现的电网供电能力评估方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电网供电能力评估技术领域，特别涉及一种计及瓶颈环节发现的电网供电能力评估方法与装置。
背景技术：
随着电力系统规模不断增大以及系统结构和负荷组成趋于复杂化，电网供电能力的评估分析工作难度日益增加。供电能力评估不仅需要得出准确的量度指标，更需要为系统运行和规划人员提供供电瓶颈环节的参考信息。现有的方法无法有效、准确地处理这些问题。电网最大供电能力(load supplying capacity, LSC)是指在满足电力电量平衡约束下且任意设备均不过负荷网络所能供应的最大负荷[1，2]。为了更加直观的反映供电能力，通常定义供电裕度(load supplying margin, LSM)评价网络的负载能力。LSM计算方法为
τ SC - P0LSM =-χ 100%
LSC其中，P°为研究电网基态潮流下的供电负荷大小(单位MW)。LSC和LSM是衡量电网运行安全性与经济性的重要指标，对电网优化规划与运行管理方面具有十分重要的价值和意义。随着电网规模的不断扩大和运行复杂性的不断提高，电网供电能力的评估分析不再仅局限于指标LSC和LSM的计算，更希望在计算过程中能够及时、准确地发现制约电网供电能力的关键瓶颈，为进一步的电网规划、建设和运行决策提供切实可信的参考信息。现有的电网最大供电能力分析方法主要分为解析法和优化法两大类。解析法是将电网供电能力表达为网络参数的函数，通过简单的计算即可得出LSC 和LSM。解析法简单、便于操作，具有较为明显的物理意义，但计算结果过于粗糙，往往无法考虑发输电设备对供电能力的影响。这类方法一般仅用作供电能力的初步定性研究。优化方法则是将LSC计算表达为一个带约束的优化问题，之后采用一定的算法进行求解，如重复潮流法、线性规划和信赖域等。优化方法能够充分考虑系统的各种物理约束，处理方式灵活，在实际电网中得到了较为广泛的应用。优化方法中的优化目标有两类取法1)假设电网中所有负荷按同一比例λ增长，则相应的优化目标为maxU}。这样的优化目标与实际负荷增长情况较为吻合，但却存在着无法充分发掘瓶颈环节和计算结果过于保守的问题。如
图1所示的简单系统，假设当λ = 1.05时，支路B4过载，停止迭代优化计算，此时负荷节点L1 L4的LSM均为5%。然而，将B4作为整个图1所示电网的瓶颈环节是不合理的，氏应只是制约了节点L4的LSM，若网络中其余设备仍有裕度，节点L1 L3 的负荷可继续增长。因此，基于比例系数的优化方法往往并不能真实的反映电网各个负荷节点的LSM，对瓶颈环节的发现也较为含糊。
2)以极大化网络中所有负荷点有功负荷功率之和作为优化目标te 8]。这类优化目标存在瓶颈环节误判和负荷节点供电能力评估结果不合理的问题。仍以图1所示系统为例进行说明。当采用有功负荷节点有功功率之和作为优化目标时，负荷节点L1和节点L2上各增加负荷50MW和节点L1上单独增长负荷100MW对于优化目标的效果是等价的。因此， 在计算结果中可能出现节点L1的LSM较大而L2的LSM偏低的情况。这实际上并不是由于网络设备容量引起，而是由于优化过程中负荷增长模式不合理而导致的错误结果。这样的结果不仅不能为系统运行规划人员提供有效的信息反而会造成控制逻辑上的混乱。
发明内容
本发明针对上述问题，提出了一种计及瓶颈环节发现的电网供电能力评估方法与装置，在提高评估结果准确性的同时，充分准确地发现电网中的瓶颈环节。本发明计及瓶颈环节发现的电网供电能力评估方法，包括步骤引入LSM价值函数作为电网供电能力评估的目标函数；根据潮流平衡约束、热稳定约束、节点电压幅值约束和发电机出力约束，构建电网供电能力评估的数学模型；合成适应度函数；采用进化差异算法对所述数学模型进行求解。优选地，所述目标函数表示为
权利要求
1.一种计及瓶颈环节发现的电网供电能力评估方法，其特征在于，包括步骤 引入LSM价值函数作为电网供电能力评估的目标函数；根据潮流平衡约束、热稳定约束、节点电压幅值约束和发电机出力约束，构建电网供电能力评估的数学模型； 合成适应度函数；采用进化差异算法对所述数学模型进行求解。
2.根据权利要求1所述的计及瓶颈环节发现的电网供电能力评估方法，其特征在于， 所述目标函数表示为/㈡/=1K表示电网中包含的负荷节点数目，X为决策量，表示各负荷节点的有功功率， 示节点i的LSM，Oi表示节点i的LSM的价值函数系数。
3.根据权利要求1或2所述的计及瓶颈环节发现的电网供电能力评估方法，其特征在于，所述潮流平衡约束表示为 Pis =V^v^lj CO^+Brj^erj)式中，Pis和Qis分别为节点i的有功和无功注入量，Vi和Nj分别是为节点i和节点j 的电压幅值，i e j表示所有与节点i直接相连的节点，包括j = !,Gij和Bu分别为节点导纳矩阵相应的实部和虚部，θ u为支路ij两端节点电压的相角差； 所述热稳定约束分为两个方面 正常运行条件下支路不过载表示为式中，<是正常运行状态下支路Ii的有功功率；，f是该支路的额定有功功率，《是基态方式下设备容量控制系数，取值范围为W. 8，0.9]； N-I情况下支路不过载表示为式中，巧是第S个N-I预想事故情况下断面支路Ii的有功功率，Φ是N-I预想事故集合，<是预想事故情况下设备容量控制系数，取值范围为[1.3，1.6]； 节点电压幅值约束表示为Frn <vt< vrx i = \,2,...,Nn式中W和巧max分别为第i个节点电压幅值的上下限； 发电机出力约束表示为Q^V^V^^-Bij CO^)P;;吟 PkPoT^Po^Pl QoJ^Qo^Ql式中，PglnP=X分别表示系统第i台机组有功出力的最大值和最小值，^和^=分别是第i台机组无功出力的最大值和最小值。
4.根据权利要求3所述的计及瓶颈环节发现的电网供电能力评估方法，其特征在于， 所述适应度函数表示为
5.根据权利要求4所述的计及瓶颈环节发现的电网供电能力评估方法，其特征在于， 所述步骤采用进化差异算法对所述数学模型进行求解的具体过程如下1)输入原始数据，所述原始数据包括设备容量参数、发电设备生产状态；2)设置算法参数，所述算法参数包括最大迭代次数kmax、种群规模Ns交叉因子F和变异概率S;3)采用随机方法生成初始种群，设置迭代次数k= 1 ；4)对于初始种群中的每一个个体，根据其负荷水平和分布，调整发电机组出力，进行潮流计算和N-I校验，计算相应的目标函数= 1,2, ...，m)，并且检验其是否满足约束， 对不满足约束的个体，计算总越限量Hi (i = 1，2，...，m)，并合成每个个体的适应度大小fP, i >5)进行变异、交叉操作，产生第k次迭代的子代种群；6)根据第k次迭代子代种群中个体所代表的负荷水平，修改相应机组的出力，进行安全校验，逐一计算第k次迭代的子代个体的适应度大小fai ；7)在当前2NS个个体中挑选出Ns个个体作为第k+Ι次迭代的父代种群。挑选原则为
6.一种计及瓶颈环节发现的电网供电能力评估装置，其特征在于，包括目标函数确定模块，用于引入LSM价值函数作为电网供电能力评估的目标函数；数学模型构建模块，用于根据潮流平衡约束、热稳定约束、节点电压幅值约束和发电机出力约束，构建电网供电能力评估的数学模型；适应度函数合成模块，用于合成适应度函数；模型求解模块，用于采用进化差异算法对所述数学模型进行求解。
7.根据权利要求6所述的计及瓶颈环节发现的电网供电能力评估方法，其特征在于， 所述目标函数表示为
8.根据权利要求6或7所述的计及瓶颈环节发现的电网供电能力评估装置，其特征在于，
9.根据权利要求8所述的计及瓶颈环节发现的电网供电能力评估装置，其特征在于， 所述适应度函数表示为
10.根据权利要求9所述的计及瓶颈环节发现的电网供电能力评估装置，其特征在于， 所述模型求解模块包括原始数据输入模块，用于输入原始数据，所述原始数据包括设备容量参数、发电设备生产状态；
全文摘要
本发明公开了一种计及瓶颈环节发现的电网供电能力评估方法与装置，首先以电力系统供电裕度价值函数最大化为目标，以系统安全运行为约束，构造了供电能力分析评估的数学模型。之后，采用进化差异算法来求解所发展的优化问题。通过价值函数的引导，能够在评估分析中使负荷的增长分布更加符合电力系统实际负荷分布，从而使评估结果更为合理和科学，同时充分、准确地发现运行中存在的供电瓶颈环节。另外，采用本方法与装置所得的LSC和LSM包含更多的实用信息，可为电网规划、负荷转移等提供更加直接和准确的参考依据。
文档编号G06Q50/06GK102567651SQ201210064439
公开日2012年7月11日 申请日期2012年3月12日 优先权日2012年3月12日
发明者文福拴, 李剑辉, 李力, 杨燕, 杨雄平, 王洁, 高超 申请人:广东省电力调度中心