复杂气象下计及线路负载率的灾前调度预控方法及系统

本发明涉及电力系统防灾故障应对方法，尤其涉及复杂气象下计及线路负载率的灾前调度预控方法。

背景技术：

1、极端气象灾害的日益频发和由此造成的大规模停电损失，使得恶劣天气下电力系统的供电可靠性及其对应的防灾策略得到了广泛研究。当灾害没有发生时，电网调度方案一般是以经济性最优为目的，即：在满足一定的电力系统安全运行约束前提下，以最低发电成本制定全网火电机组的发电计划，满足用户安全可靠的用电需求。此外，传统的电网调度方案是在假定电网结构状态不变的情况下对电网的运行状态进行优化调整。这样的优化结果往往会使得电网中某些线路处于运行极限附近，电网一旦发生扰动，极有可能造成线路过载等情况发生，因此如果将该调度结果用于实际电网运行调整指导的话，就会显得经济有余而安全性不足。

2、随着严重自然灾害的日益频繁发生，以电网安全性为主的防灾预控调度策略可以提高系统抵御外界扰动的韧性，增强系统的安全裕度，并避免电网大规模停电事故的发生。电力系统输电线路的载荷均衡程度对电网的安全运行具有重要影响，一般来说，线路的负载率越均衡，电网受到扰动后的线路过载概率就越低。然而，现有研究在构建电网负载均衡度优化模型时，直接使用线路的有功潮流与线路容量的比值作为线路负载率而忽视了输电线路潮流是一个有正负号区分方向的变量，所以无法实现复杂气象下电网潮流分布更优的电力调度。

技术实现思路

1、为克服现有技术中的问题，本发明提供了一种复杂气象下计及线路负载率的灾前调度预控方法及系统，通过构建考虑电网负载均衡度的防灾预控调度数学模型，优化目标包括考虑电网负载均衡度的防灾预控调度数学模型的优化目标包括优化目标一、优化目标二与优化目标三，以受灾害影响线路的平均负载率最小化作为优化目标一，以全网输电线路负载率的平均绝对偏差的最小化作为优化目标二，以电力系统运行成本最小作为优化目标三；并获得得电网潮流分布更优的电力调度方案，提高了电力系统的安全性。

2、为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

3、复杂气象下计及线路负载率的灾前调度预控方法，包括如下步骤：

4、获取电网的网络参数，并按电网线路是否受灾害的影响，获取受灾害影响线路；

5、根据电网的网络参数和受灾害影响线路，构建考虑电网负载均衡度的防灾预控调度数学模型；考虑电网负载均衡度的防灾预控调度数学模型的优化目标包括优化目标一、优化目标二与优化目标三，以受灾害影响线路的平均负载率最小化作为优化目标一，以全网输电线路负载率的平均绝对偏差的最小化作为优化目标二，以电力系统运行成本最小作为优化目标三；

6、对考虑电网负载均衡度的防灾预控调度数学模型进行求解，获得发电机出力和电网潮流分布的灾前电力调度方案。

7、进一步的，电网的网络参数包括：节点编号，支路编号，支路两侧对应的节点编号，支路的电气参数及运行限值，发电的成本系数、运行参数、所属节点编号以及电力系统负荷有功需求。

8、进一步的，优化目标一、优化目标二与优化目标三如下所示：

9、

10、

11、

12、其中，rl为线路负载率，f1为受灾害影响线路的平均负载率，l为受灾线路索引号，sal为受灾害影响线路集合，nal为受灾害影响线路数目；f2为全网输电线路负载率的平均绝对偏差，nl为输电线路的数目，sl为电网输电线路的集合；f3为电力系统运行成本，i为发电机索引号，sg为发电机集合，pg,i为发电机i的有功出力，ai、bi、ci分别为发电机i的二次项、一次项和常数项发电成本系数。

13、进一步的，线路负载率通过下式计算：

14、

15、其中，pl,l为输电线路l的有功功率，为输电线路l的安全传输极限功率。

16、进一步的，考虑电网负载均衡度的防灾预控调度数学模型的约束条件包括系统功率平衡约束、机组出力上下限约束和电网基态安全约束。

17、进一步的，系统功率平衡约束为

18、

19、其中，d为用电负荷，pd,d为用电负荷d的有功负荷值；nd为用电负荷总数。

20、进一步的，机组出力上下限约束为

21、

22、其中，pg,min,i为机组出力下限，pg,max,i为机组出力上限。

23、进一步的，电网基态安全约束为

24、

25、其中，l为输电线路，pl,l为输电线路l的有功功率；表示火电机组i所在节点对线路l的转移分布因子；pd,d为用电负荷d的有功负荷值；表示负荷b对线路l的转移分布因子；为线路l的安全传输极限功率。

26、进一步的，对考虑电网负载均衡度的防灾预控调度数学模型进行求解的过程包括对优化目标和约束条件中的带绝对值的项去绝对值处理。

27、一种复杂气象下计及线路负载率的灾前调度预控系统，包括：

28、电网的网络参数及受灾害影响线路获取模块，用于获取电网的网络参数，并根据灾害预测信息，按电网线路是否受灾害的影响，获取受灾害影响线路；

29、防灾预控调度数学模型构建模块，用于根据电网的网络参数，构建考虑电网负载均衡度的防灾预控调度数学模型；考虑电网负载均衡度的防灾预控调度数学模型的优化目标包括优化目标一、优化目标二与优化目标三，以受灾害影响线路的平均负载率最小化作为优化目标一，以全网输电线路负载率的平均绝对偏差的最小化作为优化目标二，以电力系统运行成本最小作为优化目标三；

30、求解模块，用于对考虑电网负载均衡度的防灾预控调度数学模型进行求解，获得发电机出力和电网潮流分布的灾前电力调度方案。

31、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

32、本发明通过基于电网的网络参数和受灾害影响线路，构建考虑电网负载均衡度的防灾预控调度数学模型，将受灾害影响线路的平均负载率最小化作为优化目标一是为了减少受影响线路的传输功率，避免这些线路因极端灾害引起停运后引发电网潮流大转移，造成级联过载停运事故；将全网输电线路负载率的平均绝对偏差的最小化作为优化目标二是为了避免部分线路重载或是满载运行，提高电网抗扰动能力。上述两个优化目标相辅相成，使受影响线路平均负载率最小化，也将使得电网输电线路负载率的平均绝对偏差最小化目标向着降低电网平均负载率的方向去平衡全网线路负载率，从而避免了部分线路负载率偏高导致的系统高危状态，提高了系统运行可靠性。以系统运行成本最小作为优化目标三使为了兼顾经济性，本发明能够获得电网潮流分布更优的电力调度方案，从而降低电网发生过载停运事故的概率，可实现受灾害影响线路负载偏低、电网整体负载率较均衡的效果，不仅减少了重载线路数，使得系统运行更安全，而且减小了轻载线路数，提高了输电线路的整体利用率，克服了传统以系统运行成本最小化为目标的电网调度方法，忽略输电线路潮流分布情况而导致所得调度方案安全性不足问题。

技术特征：

1.复杂气象下计及线路负载率的灾前调度预控方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的复杂气象下计及线路负载率的灾前调度预控方法，其特征在于，电网的网络参数包括：节点编号，支路编号，支路两侧对应的节点编号，支路的电气参数及运行限值，发电的成本系数、运行参数、所属节点编号以及电力系统负荷有功需求。

3.根据权利要求1所述的复杂气象下计及线路负载率的灾前调度预控方法，其特征在于，优化目标一、优化目标二与优化目标三如下所示：

4.根据权利要求3所述的复杂气象下计及线路负载率的灾前调度预控方法，其特征在于，线路负载率通过下式计算：

5.根据权利要求1所述的复杂气象下计及线路负载率的灾前调度预控方法，其特征在于，考虑电网负载均衡度的防灾预控调度数学模型的约束条件包括系统功率平衡约束、机组出力上下限约束和电网基态安全约束。

6.根据权利要求5所述的复杂气象下计及线路负载率的灾前调度预控方法，其特征在于，系统功率平衡约束为

7.根据权利要求5所述的复杂气象下计及线路负载率的灾前调度预控方法，其特征在于，机组出力上下限约束为

8.根据权利要求5所述的复杂气象下计及线路负载率的灾前调度预控方法，其特征在于，电网基态安全约束为

9.根据权利要求5所述的复杂气象下计及线路负载率的灾前调度预控方法，其特征在于，对考虑电网负载均衡度的防灾预控调度数学模型进行求解的过程包括对优化目标和约束条件中的带绝对值的项去绝对值处理。

10.一种复杂气象下计及线路负载率的灾前调度预控系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开复杂气象下计及线路负载率的灾前调度预控方法及系统，包括：获取电网的网络参数，并获取受灾害影响线路；根据电网的网络参数和受灾害影响线路，构建考虑电网负载均衡度的防灾预控调度数学模型；模型的优化目标包括以受灾害影响线路的平均负载率最小化作为优化目标一，以全网输电线路负载率的平均绝对偏差的最小化作为优化目标二，以电力系统运行成本最小作为优化目标三；对模型进行求解，获得发电机出力和电网潮流分布的灾前电力调度方案。本发明实现了受灾害影响线路负载偏低、电网整体负载率较均衡的效果，使得受灾害影响线路停运后造成的级联过载停运事故发生的概率降低，提高了电网运行的可靠性和抵御灾害影响的韧性。

技术研发人员：王秀丽,王志维,皮俊波,项中明,陈灵,齐世雄,贺启飞,宋鹏程,田庄,曹帅,王国阳,谷炜,陈郑平,孙文多,郑翔,徐郑崎,李文忠,黄启航,楼贤嗣,马翔,蔡振华,黄明煌,王芳东,范栋琦,孙近文
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15