基于網(wǎng)損等值負(fù)荷模型的改進(jìn)直流最優(yōu)潮流方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于網(wǎng)損等值負(fù)荷模型的改進(jìn)直流最優(yōu)潮流方法，屬于電力系統(tǒng) 優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流（optimalpowerflow,OPF)，是指在滿足特定的電網(wǎng)運(yùn)行和 安全約束條件下，通過調(diào)整系統(tǒng)中可利用的控制手段實(shí)現(xiàn)預(yù)定目標(biāo)最優(yōu)的系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行狀 態(tài)。OPF能夠在保證電力系統(tǒng)安全性的同時(shí)盡可能地提高其經(jīng)濟(jì)性，這對于實(shí)際電力系統(tǒng)的 調(diào)度、運(yùn)行和控制有著重要的意義。因此，OPF在電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
[0003] 電力系統(tǒng)交流最優(yōu)潮流（Activecurrentoptimalpowerflow,AC0PF)問題是復(fù) 雜的非線性規(guī)劃問題，其在非線性約束的處理上比較耗時(shí)，難以滿足在線計(jì)算的要求。直流 最優(yōu)潮流（directcurrentoptimalpowerflow,DC0PF)是一種把非線性ACOPF問題轉(zhuǎn)化 為線性問題的方法，以其線性特性所帶來的求解方便、無收斂性問題等優(yōu)勢，在靜態(tài)安全分 析中過載設(shè)備初步篩選等諸多方面得到廣泛應(yīng)用，但是由于忽略了電壓、無功功率以及線 路電阻等因素的影響，DCOPF的計(jì)算精度較低。此外，DCOPF還忽略了網(wǎng)損因素，發(fā)電與負(fù)荷 的總功率差額全部由平衡節(jié)點(diǎn)承擔(dān)，會(huì)造成系統(tǒng)平衡節(jié)點(diǎn)注入功率明顯不合理，其附近網(wǎng) 絡(luò)的潮流也存在明顯誤差。電網(wǎng)規(guī)模越大，這種誤差也越大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：針對DCOPF在電力系統(tǒng)OPF快速計(jì)算領(lǐng)域精度和實(shí)用性較差以及 ACOPF在病態(tài)電網(wǎng)計(jì)算時(shí)程序不收斂的情況。本發(fā)明提供一種基于網(wǎng)損等值負(fù)荷模型的 改進(jìn)直流最優(yōu)潮流方法。改進(jìn)直流最優(yōu)潮流（modifieddirectcurrentoptimalpower flow，MDC0PF)模型，是在傳統(tǒng)直流最優(yōu)潮流模型的基礎(chǔ)上，提出的一種新的求解OPF問題 的模型。其通過網(wǎng)損迭代的方式得到等值負(fù)荷的大小，并將等值負(fù)荷以等效負(fù)荷阻抗的形 式并聯(lián)在線路兩端。該模型由于考慮了網(wǎng)損因素，解決了DCOPF平衡節(jié)點(diǎn)注入功率明顯不 合理的問題，而且在保留DCOPF高效性的基礎(chǔ)上，計(jì)算精度和收斂性均較理想。
[0005] 技術(shù)方案：一種基于網(wǎng)損等值負(fù)荷模型的改進(jìn)直流最優(yōu)潮流方法，所述方法是在 計(jì)算機(jī)中依次按以下步驟實(shí)現(xiàn)：
[0006] (1)獲得電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)信息。包括：母線編號、名稱、有功負(fù)荷、無功負(fù)荷、 并聯(lián)補(bǔ)償電容，輸電線路的支路號、首端節(jié)點(diǎn)和末端節(jié)點(diǎn)編號、串聯(lián)阻抗、并聯(lián)導(dǎo)納、變壓器 變比和阻抗，發(fā)電機(jī)有功出力、無功出力的上下限，發(fā)電機(jī)燃煤經(jīng)濟(jì)參數(shù)；
[0007] (2)程序初始化。包括：對算法中的狀態(tài)總變量X設(shè)置初值、對拉格朗日乘子y和 松弛變量u、w設(shè)置初值、設(shè)置迭代計(jì)數(shù)器k= 0、最大迭代次數(shù)Kmax、收斂精度e、形成節(jié)點(diǎn) 導(dǎo)納矩陣B、設(shè)置網(wǎng)損等值負(fù)荷初值!3^= 0 ;
[0008] (3)計(jì)算互補(bǔ)間隙Gap，判斷其是否滿足精度要求，若滿足，則輸出最優(yōu)解，結(jié)束循 環(huán)，否則，繼續(xù)；
[0009] (4)計(jì)算目標(biāo)函數(shù)f(x)、等式約束h(x)、不等式約束f的雅可比矩 陣Vxf(x)、VXh(x)、Vjh)，計(jì)算目標(biāo)函數(shù)、等式約束、不等式約束的海森矩陣 V2JXx)、VXx)、，以及各常數(shù)項(xiàng)L'x、Ly、Lw、C，并根據(jù)以下方程求解總變 量X、拉格朗日乘子y和松弛變量u、w的增量Ax、Ay、Au、Aw;
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于網(wǎng)損等值負(fù)荷模型的改進(jìn)直流最優(yōu)潮流方法，其特征在于，所述方法依次 按W下步驟實(shí)現(xiàn)： (1) 獲得電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)信息； (2) 程序初始化；包括；對算法中的狀態(tài)變量設(shè)置初值、設(shè)置迭代計(jì)數(shù)器k= 0、最大迭 代次數(shù)Km"、收斂精度e、形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣B、設(shè)置網(wǎng)損等值負(fù)荷初值P,qu= 0 ; (3)計(jì)算互補(bǔ)間隙Gap,判斷其是否滿足精度要求，若滿足，則輸出最優(yōu)解，結(jié)束循環(huán)， 否則，繼續(xù)； (4) 計(jì)算等式約束、不等式約束的雅可比矩陣▽xh(x)、Vy備(X)，計(jì)算目標(biāo)函數(shù)、等式 約束、不等式約束的海森矩陣V2y/(X)、V這(X)，化及各常數(shù)項(xiàng)L'y、Ly、L，、 馬:，并根據(jù)W下方程求解總變量X、拉格朗日乘子y和松弛變量u、w的增量Ax、Ay、Au、Aw; (5)確定原始變量和對偶變量的迭代步長：
(6) 按照下式更新所有變量和拉格朗日乘子：
(7) 提取總變量X中的節(jié)點(diǎn)電壓相角的信息，儲存在0中，并根據(jù)W下公式更新網(wǎng)損等 值負(fù)荷P。。。和改進(jìn)直流最優(yōu)潮流中的等式約束方程h(x):
h(x) =AP=Pg-Pd+B. 0-Peau 其中；e1、0j為節(jié)點(diǎn)i、j的相角；Xu、ry為線路ij的電抗、電阻；P'u、S'u、Piw,，u 為線路ij的有功功率、視在功率、有功功率損耗；為流過電阻ru的電流大?。籥是線 路視在功率與有功功率的比例因子；P。。。，,為節(jié)點(diǎn)i的網(wǎng)損等值負(fù)荷；Pe、PD為節(jié)點(diǎn)注入有功 功率、有功負(fù)荷向量；h(x)為等式約束。 (8)判斷迭代次數(shù)是否小于最大迭代次數(shù)Km"，若是，則令迭代次數(shù)加1，返回（3)，否 貝1J，輸出"計(jì)算不收斂"，結(jié)束程序。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)損等值負(fù)荷模型的改進(jìn)直流最優(yōu)潮流方法，其特征在 于，電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)信息包括；母線編號、名稱、有功負(fù)荷、無功負(fù)荷、并聯(lián)補(bǔ)償電容，輸 電線路的支路號、首端節(jié)點(diǎn)和末端節(jié)點(diǎn)編號、串聯(lián)阻抗、并聯(lián)導(dǎo)納、變壓器變比和阻抗，發(fā)電 機(jī)有功出力、無功出力的上下限，發(fā)電機(jī)燃煤經(jīng)濟(jì)參數(shù)。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)損等值負(fù)荷模型的改進(jìn)直流最優(yōu)潮流方法，其特征在 于，所述步驟4中，
4. 如權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)損等值負(fù)荷模型的改進(jìn)直流最優(yōu)潮流方法，其特征在 于，線路視在功率與有功功率的比例因子a取值為1.05。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于網(wǎng)損等值負(fù)荷模型的改進(jìn)直流最優(yōu)潮流(MDCOPF)。雖然傳統(tǒng)直流最優(yōu)潮流(DCOPF)有著很高的計(jì)算效率，但是其模型中的有功平衡方程忽略了支路電阻的影響，計(jì)算結(jié)果精度偏低。本發(fā)明針對DCOPF的不足之處，通過網(wǎng)損迭代的方式得到等值負(fù)荷的大小，并建立網(wǎng)損等值負(fù)荷模型，提出了一種基于網(wǎng)損等值負(fù)荷模型的MDCOPF。經(jīng)過多個(gè)算例的仿真測試，結(jié)果表明與傳統(tǒng)DCOPF相比，本發(fā)明所提方法有著更高的計(jì)算精度和計(jì)算效率，并且對于病態(tài)電網(wǎng)具有較強(qiáng)的處理能力，證明了本發(fā)明的正確性和有效性。
【IPC分類】G06Q50-06, G06Q10-04
【公開號】CN104794531
【申請?zhí)枴緾N201510153568
【發(fā)明人】衛(wèi)志農(nóng), 何天雨, 孫國強(qiáng), 孫永輝, 高沁, 臧海祥, 朱瑛, 向育鵬, 李海欣
【申請人】河海大學(xué)
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月1日