專利名稱：改進的潮流可行解恢復方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力系統的在線安全監(jiān)控，具體講涉及改進的潮流可行解恢復方法。
背景技術：
電力工業(yè)的迅猛發(fā)展，負荷的大量增長以及電力企業(yè)對經濟性的追求，都使得電 力系統的運行環(huán)境越來越復雜。如何在追求經濟性的同時保證其可靠性，這對電力系統的 合理規(guī)劃和在線安全監(jiān)控提出了更高的要求。潮流計算是系統人員進行規(guī)劃和在線監(jiān)控的重要工具。在預想事故條件下是否存 在潮流解是運行人員極為關心的問題。導致潮流計算發(fā)散存在兩種可能一是該潮流問題 本身有解而由于數值計算方法的問題導致計算過程發(fā)散；二是故障后的系統不存在可行點 [1]。由此延伸出兩個子問題一是當真實解存在時，如何提高算法的收斂性，保證其計算結 果收斂到潮流解；二是當真實解不存在時，如何通過采取控制措施使潮流解恢復。針對第一個問題，文獻[2]中提出了直角坐標系下的最優(yōu)乘子牛頓法，通過引入 最優(yōu)乘子對牛頓法產生的方向加以修正，可有效避免計算的發(fā)散，[3]將最優(yōu)乘子法推廣應 用到極坐標系下。[4]給出了一種大范圍內收斂的同倫潮流算法，[5]給出了一種連續(xù)化牛 頓法并證明其與同倫法本質上是相同的。[6]通過對潮流方程重新進行參數化以提高其收 斂性，[7]則提出了一種故障參數化的連續(xù)潮流方法。以上方法中，[2-3]的方法只需在傳 統牛頓法基礎上增加少許計算量，而文獻[4-7]的方法計算量相對較大。針對第二個問題，[8]通過功率注入空間中不可行運行點與可行域邊界之間的最 短歐氏距離來度量潮流不可解程度，[9]在此基礎上提出了基于靈敏度的線性規(guī)劃模型來 恢復潮流解，控制效果較好，但由于該方法需計算雅克比矩陣零特征值的左特征向量，在大 系統中計算會有一定的困難；[10-11]將潮流解恢復處理為非線性規(guī)劃問題，并采用內點 法加以求解，在大系統應用時其計算量較大；[11]將潮流無解的原因歸結為薄弱輸電通道 超過輸送功率極限，并通過減輕薄弱通道負載程度來恢復潮流解，但該方法需要較多人為 參與。

發(fā)明內容
為克服現有技術的不足，提供一種簡便可行的改進的潮流可行解恢復方法，解決 當真實解不存在時，如何通過采取控制措施使潮流解恢復，本發(fā)明采取的技術方案是，一 種改進的潮流可行解恢復方法，恢復過程通過迭代地進行控制量計算和結果校驗兩個子步 驟控制量計算步首先借助最優(yōu)乘子潮流求得功率注入空間的一個可行域邊界點，引入恢 復參數λ，計算λ對各控制措施的靈敏度，然后基于靈敏度計算結果通過混合整數線性規(guī) 劃估計各控制手段的調整量；校驗步則通過最優(yōu)乘子潮流法對控制效果進行驗證，由于靈 敏度是對非線性關系的線性近似，基于它形成的控制策略往往具有一定的誤差，當控制措 施不能保證潮流收斂時，則返回控制量計算步，重復上述過程，直至潮流計算收斂?；谧顑?yōu)乘子潮流獲得功率空間的潮流可行域邊界點
電力系統潮流方程可寫為F(X) = f (X)-S = 0(1)構造如下系統功率不匹配量= (2)式中χ為電壓向量，S為節(jié)點功率注入和PV節(jié)點電壓平方向量，f(x)為節(jié)點功率 平衡方程以及PV節(jié)點電壓約束方程，采用牛頓法通過不斷最小化g(x)以達到潮流收斂的 目的，通過引入最優(yōu)乘子μ將牛頓法的迭代公式改寫為Axk = -Γ1 (xk) f (xk)(3)xk+1 = xk+ μ k Δ xk從而在每次迭代計算中，將功率不匹配量改為g(x,//)=|c/;W)K/;W)-》(4)其中 ^Λ yk) =f(xk+yk· Axk), J(Xk)為第k步迭代的雅克比矩陣，為第 k步迭代的最優(yōu)乘子，μ k在每一步迭代中由=0求得，從而保證不匹配量逐步 變小，假若潮流無可行解，則從初始不可行解開始，該方法經多次迭代后最優(yōu)乘子μ將趨 于0，不匹配函數(4)值將穩(wěn)定在某個正值上，此時即收斂于功率注入空間可行域邊界點上 SNB 點。引入恢復參數λ，使用恢復參數λ控制措施的靈敏度入11來恢復潮流解，通過最 優(yōu)乘子潮流法確定了一個可行的邊界點X*即SNB點后，對應的有功、無功注入向量為P*、Q*， 可將功率平衡方程改寫為0 =-B1]f])-fl TiGljfj + Bljej)-ρ；+A{P;-Psi) (5)0 = -f'fJG'JeJ ~B,f]) + el^f] +B^e})-Q1*+MQ1*-Qsi)e、f為節(jié)點電壓的實部和虛部，G、B為線路導納的實部和虛部，Ps, Qs為初始點的 有功、無功注入。在X*處λ = 0，而當λ = 1時，式(5)等價于原始潮流方程，使用靈敏度 λ u，通過以下方法可以避免雅克比矩陣零特征值左特征向量的求取電力系統在其靜態(tài)穩(wěn)定運行極限(SNB)點(χ*，λ,處，將滿足如下方程F (χ, λ , u) = 0Fx(x，λ，u) · ν = 0(6)I I ν I I ^ 0F為潮流方程，為x，u，λ的函數；u = (Ul, U2, -,Uffl)為控制措施，控制措施包括 可投切并聯無功補償、OLTC變比、串聯補償以及發(fā)電機出力調整；FX為系統在該點處的雅克 比矩陣，ν為其右特征向量；λ為電壓穩(wěn)定裕度，可由下式求得其對u的靈敏度向量Au:A · s = -Fu(7a)
Λ=[Α] A2 ... Fx Aj^1 Apjr2 ... An\(7b)
Ai為潮流雅克比矩陣對應的列向量，Λ矩陣為雅克比矩陣第ρ列被Fa代替，Au 即為解向量s中的第ρ個元素，當控制參數不止一個，假設有m個時，可將(7a)式改寫為如 下形式
權利要求
一種改進的潮流可行解恢復方法，其特征是，恢復過程通過迭代地進行控制量計算和結果校驗兩個子步驟控制量計算步首先借助最優(yōu)乘子潮流求得功率注入空間的一個可行域邊界點，引入恢復參數λ，計算λ對各控制措施的靈敏度，然后基于靈敏度計算結果通過混合整數線性規(guī)劃估計各控制手段的調整量；校驗步則通過最優(yōu)乘子潮流法對控制效果進行驗證，由于靈敏度是對非線性關系的線性近似，基于它形成的控制策略往往具有一定的誤差，當控制措施不能保證潮流收斂時，則返回控制量計算步，重復上述過程，直至潮流計算收斂。
2.根據權利要求1所述的一種改進的潮流可行解恢復方法，其特征是，基于最優(yōu)乘子 潮流獲得功率空間的潮流可行域邊界點電力系統潮流方程可寫為F (x) = f(x)-S = 0(1)構造如下系統功率不匹配量
3.根據權利要求1所述的一種改進的潮流可行解恢復方法，其特征是，引入恢復參數 λ，使用恢復參數λ控制措施的靈敏度Xu來恢復潮流解，通過最優(yōu)乘子潮流法確定了一 個可行的邊界點X*即SNB點后，對應的有功、無功注入向量為P*、Q*，可將功率平衡方程改寫 為
4.根據權利要求3所述的一種改進的潮流可行解恢復方法，其特征是，通過最優(yōu)乘子 潮流計算得到SNB點，計算公式(8)中的Xu，通過控制措施篩選，判斷是否存在控制措施， 假若不存在則按節(jié)點不匹配量裁減負荷，若存在則采用混合整數線性規(guī)劃MILP模型確定 其最小控制代價
全文摘要
本發(fā)明涉及電力系統的在線安全監(jiān)控。為提供一種簡便可行的改進的潮流可行解恢復方法，本發(fā)明采取的技術方案是，一種改進的潮流可行解恢復方法，恢復過程通過迭代地進行控制量計算和結果校驗兩個子步驟控制量計算步首先借助最優(yōu)乘子潮流求得功率注入空間的一個可行域邊界點，引入恢復參數λ，計算λ對各控制措施的靈敏度，然后基于靈敏度計算結果通過混合整數線性規(guī)劃估計各控制手段的調整量；校驗步則通過最優(yōu)乘子潮流法對控制效果進行驗證，由于靈敏度是對非線性關系的線性近似，基于它形成的控制策略往往具有一定的誤差，當控制措施不能保證潮流收斂時，則返回控制量計算步，重復上述過程，直至潮流計算收斂。本發(fā)明主要應用于電力系統。
文檔編號H02J3/00GK101944742SQ20101026652
公開日2011年1月12日 申請日期2010年8月30日 優(yōu)先權日2010年8月30日
發(fā)明者苗偉威, 賈宏杰 申請人:天津大學