一种基于N-1静态安全约束下的断面潮流优化控制方法与流程

本发明涉及电力系统潮流优化领域,更具体地,涉及一种基于n-1静态安全约束下的断面潮流优化控制方法。

背景技术：

目前，电力系统中断面潮流控制方法主要有基于灵敏度分析的控制方法、基于潮流追踪的控制方法以及采用灵活交流输电设备(facts)等。基于灵敏度分析方法无法实现对断面潮流的大范围定向控制，其中基于方差灵敏度法是通过分析发电机组出力对输电断面均衡度的影响程度，通过调节发电机组的出力以改善线路满载情况，但是其未考虑输电断面受端网络的负荷量及其分布变化对断面潮流的影响。基于潮流追踪的控制方法是对断面支路进行潮流追踪确定发电机控制节点及相应的发电调整量，但潮流追踪计算复杂，并且该方法只对断面总潮流进行控制，无法满足断面中各支路潮流变动的不同目标。灵活交流输电系统(flexiblealternatingcurrenttransmissionsystem，facts)设备可对断面潮流进行有效控制，但其造价昂贵，不可能在所有断面上都装设facts设备。因此，以上断面潮流控制方法均有待于进一步提高。

技术实现要素：

本发明的目的是解决上述一个或多个缺陷，提出一种基于n-1静态安全约束下的断面潮流优化控制方法。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种基于n-1静态安全约束下的断面潮流优化控制方法，包括以下步骤：

s1：采集某地区电网的运行数据进行潮流计算；

s2：在潮流计算的基础上，分别计算各发电机组对于潮流断面的方差灵敏度，并根据发电机组方差灵敏度dσ²/dpgk的绝对值来筛选方差灵敏度最大的发电机组；

s3：定义遗传算法的计算参数，迭代次数，随机生成[发电机组出力，切负荷量]的变量种群；

s4：更新输电断面运行方式，即使断面某一条线路退出运行，对n-1运行方式下的潮流进行计算；

s5：使用ga算法里的gagenadjust函数，对断面线路裕度最小为目标进行发电机组出力优化，并记录该运行方式下的切负荷量；

s6：更新发电机组出力方案，计算断面潮流，进入adjustkadjustpld函数，调节种群中每一个切负荷个体，使得断面不过载且至少一条线路满载；

s7：计算种群各个体适应度，即目标函数是此个体作为发电机组出力方案下的断面潮流方差值；

s8：执行遗传算法的基本步骤，即选择、交叉、变异，父代粒子重新插入子代中形成新的种群；

s9：更新发电机组出力方案，计算断面潮流，进入adjustkadjustpld函数，调节种群中每一个切负荷个体，使得断面不过载且至少一条线路满载；

s10：记录每一代的最优值，若迭代次数等于设定值，则返回ga算法得到最优解；否则继续执行步骤s7。

优选的是，步骤s1具体为利用电力系统潮流计算软件包matpower计算有功功率、无功功率及电压在电力网中的分布。

优选的是，步骤s2包括以下步骤：

s2.1：计算断面线路负载率的方差：

假设断面支路数为n，断面线路负载率公式如下式

式中，plj为第j条支路上实际传输的有功功率；pljmax为第j条支路上传输的有功功率最大值；

在概率统计中，方差是作为统计分布程度上的测量，反映的是数据的离散程度；方差的基本公式为：

式中，节点i、j为断面支路的首、末电压节点；pij为首末节点为i、j的支路上实际传输的有功功率；为rlj(j＝1,2,...,n)的平均负载率；

s2.2：计算线路方差灵敏度：

由此方差灵敏度可以表示为：

在上述等式中，方差灵敏度由两部分组成，第一部分方差对各支路潮流求偏导，第二部分是各支路对某一发电机组出力求微分；对进一步展开，得到

上式表示单条支路潮流对某一发电机组出力的灵敏度推导。而可由以下公式推导：

电力系统中支路潮流公式如下：

其中i^*ij是支路电流的共轭值，sij为支路的视在功率；

因为无功功率可以就地补偿，所以在此我们考虑发电机组输送有功功率对支路潮流均衡度的影响，将上式整理并提取实部，得：

pij＝2gijvj-vivj(gijcosθij+bijsinθij)

其中θij＝θi-θj，θij为电压vi、vj之间的相角差，

即可求得：

优选的是，步骤s5包括以下步骤：

s5.1：考虑到两者对断面潮流分布的叠加影响，力求得到在断面潮流不过载情况下最大线路利用率，从而使切负荷量达到最小，目标函数可表达如下：

约束条件：

其中，pgi为第i台发电机组的出力；pdj为受端j的负荷需求量；tk(s)为运行状态s下第k条线路有功功率；为第k条线路的有功功率极限值；nd、ng、l为受端网络负荷、发电机组、断面运行线路的集合。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)在输电断面n-1运行方式下，通过同时调节发电机组出力以及切负荷来能达到断面潮流不过载情况下最大的线路利用率，从而使负荷量达到最小。本发明改善了调节效果；

2)该发明采用遗传算法对所提出的优化模型进行优化求解，相比于传统的求解方法具有运算速度快，精度高等特点；

3)该断面潮流优化控制方式适用于电力系统静态安全分析，对于潮流断面支路过载情况有良好的调整作用，能够提高断面潮流的均衡度，增强电网的安全性。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明的一个实施例的某地区电网断面接线图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。

实施例1

一种基于n-1静态安全约束下的断面潮流优化控制方法，请参考图1，包括以下步骤：

s1：采集某地区电网的运行数据进行潮流计算；

s2：在潮流计算的基础上，分别计算各发电机组对于潮流断面的方差灵敏度，并根据发电机组方差灵敏度dσ²/dpgk的绝对值来筛选方差灵敏度最大的发电机组；

s3：定义遗传算法的计算参数，迭代次数，随机生成[发电机组出力，切负荷量]的变量种群；

s4：更新输电断面运行方式，即使断面某一条线路退出运行，对n-1运行方式下的潮流进行计算；

s5：使用ga算法里的gagenadjust函数，对断面线路裕度最小为目标进行发电机组出力优化，并记录该运行方式下的切负荷量；

s6：更新发电机组出力方案，计算断面潮流，进入adjustkadjustpld函数，调节种群中每一个切负荷个体，使得断面不过载且至少一条线路满载；

s7：计算种群各个体适应度，即目标函数是此个体作为发电机组出力方案下的断面潮流方差值；

s8：执行遗传算法的基本步骤，即选择、交叉、变异，父代粒子重新插入子代中形成新的种群；

s9：更新发电机组出力方案，计算断面潮流，进入adjustkadjustpld函数，调节种群中每一个切负荷个体，使得断面不过载且至少一条线路满载；

s10：记录每一代的最优值，若迭代次数等于设定值，则返回ga算法得到最优解；否则继续执行步骤s7。

本实施例中，步骤s1具体为利用电力系统潮流计算软件包matpower计算有功功率、无功功率及电压在电力网中的分布。

本实施例中，步骤s2包括以下步骤：

s2.1：计算断面线路负载率的方差：

假设断面支路数为n，断面线路负载率公式如下式

式中，plj为第j条支路上实际传输的有功功率；pljmax为第j条支路上传输的有功功率最大值；

在概率统计中，方差是作为统计分布程度上的测量，反映的是数据的离散程度；方差的基本公式为：

式中，节点i、j为断面支路的首、末电压节点；pij为首末节点为i、j的支路上实际传输的有功功率；为rlj(j＝1,2,...,n)的平均负载率；

s2.2：计算线路方差灵敏度：

由此方差灵敏度可以表示为：

在上述等式中，方差灵敏度由两部分组成，第一部分方差对各支路潮流求偏导，第二部分是各支路对某一发电机组出力求微分；对进一步展开，得到

上式表示单条支路潮流对某一发电机组出力的灵敏度推导。而可由以下公式推导：

电力系统中支路潮流公式如下：

其中i^*ij是支路电流的共轭值，sij为支路的视在功率；

因为无功功率可以就地补偿，所以在此我们考虑发电机组输送有功功率对支路潮流均衡度的影响，将上式整理并提取实部，得：

pij＝2gijvj-vivj(gijcosθij+bijsinθij)

其中θij＝θi-θj，θij为电压vi、vj之间的相角差，

即可求得：

本实施例中，步骤s5包括以下步骤：

s5.1：考虑到两者对断面潮流分布的叠加影响，力求得到在断面潮流不过载情况下最大线路利用率，从而使切负荷量达到最小，目标函数可表达如下：

约束条件：

其中，pgi为第i台发电机组的出力；pdj为受端j的负荷需求量；tk(s)为运行状态s下第k条线路有功功率；为第k条线路的有功功率极限值；nd、ng、l为受端网络负荷、发电机组、断面运行线路的集合。

实施例2

如图2，某地区电网节点数为31，其中1、2、3、4、31为发电机组，潮流断面为6条输电支路，分别是7-5节点的3条支路，9-6节点的三条支路。7-5支路为三条并列输电线路，前期电网规划的时候，7-5支路只有两条线路，后期因为供电需求加装一条，因此后期加装的线路与前期两条线路的参数不同。在实际运行中，造成三条输电线路的输送功率不同，容易使某一条线路或者两条线路过载，故对该断面进行潮流控制。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。