考虑等值元件全面性与参数物理约束的非拓扑静态等值法
【专利摘要】一种考虑等值元件全面性与参数物理约束的非拓扑静态等值法，涉及互联电网中内网稳态分析计算时考虑等值元件全面性和等值参数物理约束的非拓扑静态等值参数估计方法。本发明利用计算机，通过程序，首先输入基础数据，建立考虑等值元件全面性的外网等值网络及其量测方程，计算外网等值参数的典型值并建立等值参数的物理约束，再建立考虑等值元件全面性的非拓扑优化模型，求解并输出外网等值参数的估计值。本发明具有等值元件的全面性，等值参数估计值的稳定性及合理性，能提高内网稳态分析计算的精度等特点。本发明可广泛应用于互联电网的外网静态等值参数估计，特别是内网难以获得外网实时同步数据时的外网静态等值参数估计。
【专利说明】考虑等值元件全面性与参数物理约束的非拓扑静态等值法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统静态等值【技术领域】，具体涉及互联电网中内网稳态分析计算时考虑外网等值元件的全面性和等值参数物理约束的非拓扑静态等值参数估计方法。
【背景技术】
[0002]在现代电力系统中，随着清洁能源的大规模接入以及供电可靠性要求的不断提升，互联电网中各子网间的相互影响越来越强烈，在各子网(内网)在进行独立的稳态分析计算时，需考虑与之紧密联系的相邻子网(外网)的影响。在实际工程中，内网一般只能获取外网典型运行方式的数据，难以获得全网实时同步统一的运行数据，使得互联电网一体化的静态稳定分析计算难以实现，从而影响内网的稳态分析精度及其运行决策的有效性，并制约着清洁能源的利用率以及供电的可靠性。电力系统的静态等值方法能对外网进行全面等值处理，同时能有效考虑外网对内网的影响，现已成为保证内网稳态分析精度及其运行决策有效性的关键技术，是研究现代互联电网安全稳定运行的重要课题。
[0003]现有电力系统非拓扑静态等值方法，一般根据外网的构成事先假定外网等值网络，并基于内部电网或边界节点处的多时段电压、电流相量的实时量测量或状态估计量建立量测方程，进而建立外网等值网络中的待求参数的估计模型，并采用优化算法进行求解。该方法已广泛地应用于内网的稳态分析计算中，但由于该方法的等值元件不具有全面性或等值参数估计值不具有稳定性和合理性，给内网稳态分析计算以及运行决策的制定带来较大误差，影响了互联电网的安全稳定运行，因此亟需解决上述难题。
[0004]现有互联电网的非拓扑静态等值方法，如2012年7月11日公布的发明专利“一种基于内网量测数据的两端口外网静态等值方法”，公开的方法是:基于内网多个时段的实测信息与外网等值参数的关系，建立两端口外网等值参数的量测方程，考虑了电阻、电抗大于O、电抗大于电阻的一般物理约束，进而得到两阶段的最小二乘估计模型，再利用最小二乘法求解该模型得到外网等值参数的估计值。又如2013年第33卷第69期《电力自动化设备》中“基于内网实测信息的多端口外网静态等值方法”一文，公开的方法是:根据两端口的外网等值方法扩展为多端口得到，仍然采用两阶段的估计方法进行求解等值参数。上述方法共同的主要缺点是:①没有考虑外网所包含的不同电力设备对内网产生的影响，不含外网等值负荷和等值对地电纳，外网等值网络不能较为全面地反映外网的控制特性；②在采用最小二乘模型求解等值参数时容易出现算法不收敛，等值参数估计值不合理的问题。从而导致外网等值精度降低、等值参数的估计值不具有稳定性和合理性，难以达到内网稳态分析计算的精度以及运行决策的有效性，进而影响互联电网的安全稳定运行。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对现有互联电网非拓扑静态等值方法的不足，提供一种考虑等值元件全面性与参数物理约束的非拓扑静态等值法。本发明在考虑实际外网含有大量负荷和对地支路元件对内网的影响，提出考虑等值元件全面性的多端口等值网络，并利用外网典型运行方式数据计算等值参数的典型值并以此设置物理约束，进而建立考虑等值元件全面性的非拓扑优化模型，采用内点法求解外网等值参数。本发明方法具有等值元件全面性，能够较为全面地反映外网主要元件对内网的影响，等值参数估计值具有稳定性和合理性，为内网稳态分析计算的准确性和有效性提供全面、稳定、合理的外网等值参数，确保互联电网的安全稳定运行。
[0006]实现本发明目的之技术方案是:一种考虑等值元件全面性与参数物理约束的非拓扑静态等值法，利用计算机，通过程序，首先输入内网的基础数据以及外网的典型运行方式数据，建立考虑等值元件全面性的外网等值网络及其量测方程，计算外网等值参数的典型值，并建立等值参数的物理约束，再建立考虑等值元件全面性的非拓扑优化模型，求解并输出外网等值参数的估计值。所述方法的具体步骤如下:
[0007](I)输入基础数据
[0008]输入内网基础数据和外网典型运行方式数据。所述内网基础数据包括内网拓扑结构(即电网中各节点的连接关系)和电力设备参数(即线路、变压器、发电机、负荷、无功补偿装置的节点编号、类型、额定容量、额定电压、阻抗、导纳参数)；所述外网典型运行方式数据包括外网最大运行方式和最小运行方式下的拓扑结构及电力设备参数以及运行状态数据(即电网中各节点的电压，负荷以及发电机的注入功率，各线路、变压器的支路功率，无功补偿设备的注入无功功率)。
[0009](2)建立考虑等值元件全面性的外网等值网络及其量测方程
[0010]第(I)步完成后，根据内网与外网之间的端口个数n，建立考虑等值元件全面性的外网等值网络，所述网络的等值元件包括等值支路(等值互联支路和等值扩展支路)、等值对地支路、等值负荷、等值发电机四类等值元件。其中，bph和e1、4分别为边界节点和等值发电机节点，下标i, j = I, 2,..., n, i ≠j.
[0011]在边界节点bi处，根据基尔霍夫电流定律，计算节点bi电流和的公式为:
[0012]
【权利要求】
1.一种考虑等值元件全面性与参数物理约束的非拓扑静态等值法，其特征在于所述方法的具体步骤如下: (1)输入基础数据 输入内网基础数据和外网典型运行方式数据，所述内网基础数据包括内网拓扑结构，即电网中各节点的连接关系和电力设备参数，即线路、变压器、发电机、负荷、无功补偿装置的节点编号、类型、额定容量、额定电压、阻抗、导纳参数；所述外网典型运行方式数据包括外网最大运行方式和最小运行方式下的拓扑结构及电力设备参数以及运行状态数据，即电网中各节点的电压，负荷以及发电机的注入功率，各线路、变压器的支路功率，无功补偿设备的注入无功功率； (2)建立考虑等值元件全面性的外网等值网络及其量测方程 第(I)步完成后，根据内网与外网之间的端口个数n，建立考虑等值元件全面性的外网等值网络，所述网络的等值元件包括等值支路，即等值互联支路和等值扩展支路、等值对地支路、等值负荷、等值发电机四类等值元件，其中，Iv h和e1、4分别为边界节点和等值发电机节点，下标 i, j = I, 2,..., n, i ^ j ； 在边界节点h处，根据基尔霍夫电流定律，计算节点匕电流和的公式为:
【文档编号】H02J3/00GK104009475SQ201410276165
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月19日 优先权日:2014年6月19日
【发明者】廖龙飞, 余娟, 颜伟, 赵霞 申请人:重庆大学