本發(fā)明涉及電網(wǎng)調(diào)度控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度是實(shí)現(xiàn)交直流互聯(lián)大電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但是隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大和互聯(lián)程度的加深，數(shù)量龐大的變量及其約束條件使安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度成為了一個(gè)大規(guī)模多目標(biāo)復(fù)雜約束的數(shù)學(xué)規(guī)劃問題。其中，最突出的問題在于：通過直接求解法對大規(guī)模電網(wǎng)進(jìn)行全網(wǎng)調(diào)度計(jì)劃時(shí)約束條件過多，即使將這些約束條件中的電網(wǎng)安全約束和實(shí)用化約束轉(zhuǎn)換為線性約束條件并對發(fā)電成本函數(shù)進(jìn)行線性化，但隨著電網(wǎng)規(guī)模的增大仍會帶來求解效率極大降低、計(jì)算量過大和收斂困難等新的問題。

目前，在將非線性模型進(jìn)行線性化以外還可以通過分解協(xié)調(diào)或電網(wǎng)等值的方法對電網(wǎng)模型進(jìn)行合理分割、降低變量維度從而縮小計(jì)算規(guī)模，以便在合理時(shí)間范圍內(nèi)完成優(yōu)化計(jì)算的目標(biāo)求得最優(yōu)可行解。對大規(guī)模電網(wǎng)的局部電網(wǎng)進(jìn)行簡化，將大規(guī)模電網(wǎng)簡化為規(guī)模較小的小型電網(wǎng)，從而可以依據(jù)該小型電網(wǎng)對大規(guī)模點(diǎn)進(jìn)行發(fā)電調(diào)度優(yōu)化計(jì)算。其中，簡化后的等值電網(wǎng)應(yīng)該能夠體現(xiàn)原來局部電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)特性。發(fā)電調(diào)度優(yōu)化計(jì)算主要包括網(wǎng)絡(luò)變換、化簡和等值三個(gè)步驟：網(wǎng)絡(luò)變換用于將原網(wǎng)絡(luò)變換為便于計(jì)算的形式；網(wǎng)絡(luò)化簡用于將網(wǎng)絡(luò)中不需要詳細(xì)分析的部分用簡化網(wǎng)絡(luò)代替，保留需要詳細(xì)分析的部分；網(wǎng)絡(luò)等值用于將待研究的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大大減小。

大范圍的安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度用于實(shí)現(xiàn)跨省資源優(yōu)化配置，若通過直接求解法對多個(gè)區(qū)域進(jìn)行聯(lián)合計(jì)算則無法滿大范圍的安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度的實(shí)際業(yè)務(wù)需求，同時(shí)過大的計(jì)算范圍會給調(diào)度計(jì)劃優(yōu)化軟件帶來較難解決的計(jì)算規(guī)模激增問題，將顯著的降低算法優(yōu)化性能。因此，同樣采用分解協(xié)調(diào)或電網(wǎng)等值的方法求解大范圍的安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度以提高計(jì)算效率，但是求解過程中還存在下述問題：被等值網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)可能掛接機(jī)組，這些機(jī)組對等值網(wǎng)絡(luò)的外部重要支路及斷面呈現(xiàn)不同的潮流轉(zhuǎn)移特性，因此被等值網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部機(jī)組的功率分配將影響外部潮流分布，對電網(wǎng)安全穩(wěn)定造成未知的干擾。

當(dāng)前可以確定電網(wǎng)的某一些局部網(wǎng)絡(luò)具有下述特殊性質(zhì)：其內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的功率分配對邊界節(jié)點(diǎn)的潮流影響很小。同時(shí)還可以確定的電網(wǎng)中存在大量的放射狀網(wǎng)絡(luò)及相對獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)具有上述特殊性質(zhì)，如地區(qū)電網(wǎng)和通過少量聯(lián)絡(luò)線相連的部分省級電網(wǎng)。因此，可以利用這種特殊性質(zhì)將被等值網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)整體進(jìn)行發(fā)電計(jì)劃優(yōu)化，但是如何將具備這種特殊性質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)辨識出來并準(zhǔn)確確定其網(wǎng)絡(luò)邊界仍是亟待解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法及系統(tǒng)。

第一方面，本發(fā)明中一種安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法的技術(shù)方案是：

所述方法包括：

辨識各電壓等級電網(wǎng)的各虛擬節(jié)點(diǎn)，該虛擬節(jié)點(diǎn)為所述各電壓等級電網(wǎng)的局部網(wǎng)絡(luò)；所述局部網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)對邊界節(jié)點(diǎn)具有相近的轉(zhuǎn)移關(guān)系，且其內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為連通結(jié)構(gòu)；所述內(nèi)部節(jié)點(diǎn)包括發(fā)電機(jī)組、變電站和負(fù)荷，各電壓等級電網(wǎng)的邊界節(jié)點(diǎn)為相比其高一個(gè)電壓等級的電網(wǎng)的主變壓器低壓側(cè)；

獲取所述各虛擬節(jié)點(diǎn)的各等值網(wǎng)絡(luò)，將所述各等值網(wǎng)絡(luò)與所述各電壓等級電網(wǎng)的其余網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行拼接，形成降維新網(wǎng)絡(luò)；將所有降維新網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行拼接形成全局網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展模型；

獲取所述各等值網(wǎng)絡(luò)的可調(diào)節(jié)能力指標(biāo)和成本曲線，依據(jù)所述可調(diào)節(jié)能力指標(biāo)和成本曲線構(gòu)建等值發(fā)電機(jī)組，在所述全局網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展模型上對所述等值發(fā)電機(jī)組和其余各發(fā)電機(jī)組進(jìn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)度計(jì)算，得到各等值網(wǎng)絡(luò)的發(fā)電計(jì)劃；

依據(jù)所述發(fā)電計(jì)劃對各等值網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電計(jì)劃分解，得到各發(fā)電機(jī)組的發(fā)電計(jì)劃。

第二方面，本發(fā)明中一種安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度系統(tǒng)的技術(shù)方案是：

所述系統(tǒng)包括：

虛擬節(jié)點(diǎn)辨識模塊，用于辨識各電壓等級電網(wǎng)的各虛擬節(jié)點(diǎn)，該虛擬節(jié)點(diǎn)為所述各電壓等級電網(wǎng)的局部網(wǎng)絡(luò)；所述局部網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)對邊界節(jié)點(diǎn)具有相近的轉(zhuǎn)移關(guān)系，且其內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為連通結(jié)構(gòu)；所述內(nèi)部節(jié)點(diǎn)包括發(fā)電機(jī)組、變電站和負(fù)荷，各電壓等級電網(wǎng)的邊界節(jié)點(diǎn)為相比其高一個(gè)電壓等級的電網(wǎng)的主變壓器低壓側(cè)；

全局網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展模型構(gòu)建模塊，用于獲取所述各虛擬節(jié)點(diǎn)的各等值網(wǎng)絡(luò)，將所述各等值網(wǎng)絡(luò)與所述各電壓等級電網(wǎng)的其余網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行拼接，形成降維新網(wǎng)絡(luò)；將所有降維新網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行拼接形成全局網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展模型；

經(jīng)濟(jì)調(diào)度計(jì)算模塊，用于獲取所述各等值網(wǎng)絡(luò)的可調(diào)節(jié)能力指標(biāo)和成本曲線，依據(jù)所述可調(diào)節(jié)能力指標(biāo)和成本曲線建立等值發(fā)電機(jī)組；在所述全局網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展模型上對所述等值發(fā)電機(jī)組和其余各發(fā)電機(jī)組進(jìn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)度計(jì)算，得到各等值網(wǎng)絡(luò)的發(fā)電計(jì)劃；

發(fā)電計(jì)劃分解模塊，用于依據(jù)所述發(fā)電計(jì)劃對各等值網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電計(jì)劃分解，得到各發(fā)電機(jī)組的發(fā)電計(jì)劃。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明提供的一種安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法，虛擬節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)對邊界節(jié)點(diǎn)具有相近的轉(zhuǎn)移關(guān)系，即這些內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的功率分配對邊界節(jié)點(diǎn)的潮流影響較小。通過獲取虛擬節(jié)點(diǎn)的等值網(wǎng)絡(luò)，將其與其余網(wǎng)絡(luò)部分拼接可以對電網(wǎng)模型進(jìn)行壓縮，同時(shí)將處于不同電壓等級電網(wǎng)的降維新網(wǎng)絡(luò)拼接形成全局網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展模型，可以突破各個(gè)電壓等級電網(wǎng)中發(fā)電機(jī)組和電廠的限制，便于對多個(gè)電網(wǎng)同時(shí)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)度計(jì)算；

2、本發(fā)明提供的一種安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度系統(tǒng)，虛擬節(jié)點(diǎn)辨識模塊可以辨識電網(wǎng)中的虛擬節(jié)點(diǎn)，虛擬節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)對其邊界節(jié)點(diǎn)具有相近的轉(zhuǎn)移關(guān)系，即這些內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的功率分配對邊界節(jié)點(diǎn)的潮流影響較小。全局網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展模型構(gòu)建模塊可以獲取虛擬節(jié)點(diǎn)的等值網(wǎng)絡(luò)，并依據(jù)該等值網(wǎng)絡(luò)獲取電網(wǎng)的降維新網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而得到各電壓等級電網(wǎng)組成的大電網(wǎng)的全局網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展模型，能夠突破各電壓等級電網(wǎng)中發(fā)電機(jī)組和電廠的限制，便于對多個(gè)電網(wǎng)同時(shí)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)度計(jì)算。

附圖說明

圖1：本發(fā)明實(shí)施例中一種安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法實(shí)施流程圖；

圖2：網(wǎng)絡(luò)劃分示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地說明，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明實(shí)施例提供的一種安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法進(jìn)行說明。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中一種安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法實(shí)施流程圖，如圖所示，本實(shí)施例中安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法可以按照下述步驟實(shí)施，具體為：

步驟S101：辨識各電壓等級電網(wǎng)的各虛擬節(jié)點(diǎn)。

虛擬節(jié)點(diǎn)為各電壓等級電網(wǎng)的局部網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)局部網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)對邊界節(jié)點(diǎn)具有相近的轉(zhuǎn)移關(guān)系，且其內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為連通結(jié)構(gòu)。其中，內(nèi)部節(jié)點(diǎn)包括發(fā)電機(jī)組、變電站和負(fù)荷，各電壓等級電網(wǎng)的邊界節(jié)點(diǎn)為相比其高一個(gè)電壓等級的電網(wǎng)的主變壓器低壓側(cè)。

步驟S102：獲取各虛擬節(jié)點(diǎn)的各等值網(wǎng)絡(luò)，將各等值網(wǎng)絡(luò)與各電壓等級電網(wǎng)的其余網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行拼接，形成降維新網(wǎng)絡(luò)；將所有降維新網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行拼接形成全局網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展模型。

步驟S103：獲取各等值網(wǎng)絡(luò)的可調(diào)節(jié)能力指標(biāo)和成本曲線，依據(jù)可調(diào)節(jié)能力指標(biāo)和成本曲線建立等值機(jī)組，在全局網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展模型上對所述等值機(jī)組和其余各發(fā)電機(jī)組進(jìn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)度計(jì)算，得到各等值網(wǎng)絡(luò)的發(fā)電計(jì)劃。

步驟S104：依據(jù)發(fā)電計(jì)劃對各等值網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電計(jì)劃分解，得到各發(fā)電機(jī)組的發(fā)電計(jì)劃。其中，本實(shí)施例采用常規(guī)的發(fā)電量分解方法對各發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電計(jì)劃分解。

本實(shí)施例中虛擬節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)對其邊界節(jié)點(diǎn)具有相近的轉(zhuǎn)移關(guān)系，即這些內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的功率分配對邊界節(jié)點(diǎn)的潮流影響較小。通過獲取虛擬節(jié)點(diǎn)的等值網(wǎng)絡(luò)，將其與其余網(wǎng)絡(luò)部分拼接可以對電網(wǎng)模型進(jìn)行壓縮，同時(shí)將處于不同電壓等級電網(wǎng)的降維新網(wǎng)絡(luò)拼接形成全局網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展模型，可以突破各個(gè)電壓等級電網(wǎng)發(fā)電機(jī)組和電廠的限制，便于對多個(gè)電網(wǎng)同時(shí)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)度計(jì)算。例如，分別獲取一個(gè)地市級電網(wǎng)內(nèi)各電壓等級電網(wǎng)的降維新網(wǎng)絡(luò)，將所有降維新網(wǎng)絡(luò)拼接得到該地市級電網(wǎng)的全局網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展模型。進(jìn)一步地，還可以分別獲取一個(gè)省級電網(wǎng)內(nèi)各個(gè)地市級電網(wǎng)的全局網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展模型，然后將所有的地市級電網(wǎng)的全局網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展模型拼接得到該省級電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)模型，從而可以突破各個(gè)電網(wǎng)中發(fā)電機(jī)組和電廠的限制，便于對這個(gè)大規(guī)模電網(wǎng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)度計(jì)算。

進(jìn)一步地，本實(shí)施例中步驟S101可以按照下述步驟實(shí)施，具體為：

本實(shí)施例中按照電壓等級由小到大的順序依次對各電壓等級電網(wǎng)進(jìn)行虛擬節(jié)點(diǎn)辨識，采用這種由低電壓等級到高電壓等級的辨識方式，可以逐漸減小網(wǎng)絡(luò)規(guī)模并便于開展計(jì)算。

1、構(gòu)建電網(wǎng)的邊界節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移矩陣，并依據(jù)該邊界節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移矩陣確定電網(wǎng)的各內(nèi)部節(jié)點(diǎn)之間的相對距離。

本實(shí)施例中邊界節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移矩陣A_tran,x如下式(1)所示：

其中，x為電網(wǎng)的電壓等級；a_m,n為電網(wǎng)的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)n相對于邊界節(jié)點(diǎn)m的轉(zhuǎn)移系數(shù)，n≥1，m≥1。

2、依據(jù)相對距離對各內(nèi)部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行聚類，形成節(jié)點(diǎn)群。

本實(shí)施例中將相對距離符合聚類條件的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)形成節(jié)點(diǎn)群。其中，聚類條件為內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的歐式距離和最大單點(diǎn)距離均小于各自預(yù)設(shè)的門檻值。

(1)歐式距離如下式(2)所示:

其中，d_h,j為內(nèi)部節(jié)點(diǎn)h與內(nèi)部節(jié)點(diǎn)j在m×n維空間的歐式距離，h＝1,...,n，j＝1,...,n，h≠j；

(2)最大單點(diǎn)距離如下式(3)所示：

max{|a_1,h-a_1,j|,|a_2,h-a_2,j|,…,|a_m,h-a_m,j|} (3)

其中，a_m,i和a_m,j分別為內(nèi)部節(jié)點(diǎn)h和內(nèi)部節(jié)點(diǎn)j相對于邊界節(jié)點(diǎn)m的轉(zhuǎn)移系數(shù)。

3、對節(jié)點(diǎn)群進(jìn)行廣度優(yōu)先搜索，確定節(jié)點(diǎn)群的連通網(wǎng)絡(luò)。

本實(shí)施例中連通網(wǎng)絡(luò)包括節(jié)點(diǎn)群所包含的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)，及與內(nèi)部節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的邊界節(jié)點(diǎn)。

4、判斷連通網(wǎng)絡(luò)是否滿足降維條件：若滿足則該連通網(wǎng)絡(luò)為虛擬節(jié)點(diǎn)。具體為：

斷開電網(wǎng)的待檢修線路后，計(jì)算連通網(wǎng)絡(luò)中掛接發(fā)電機(jī)組的的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)相對于其邊界節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)移系數(shù)。

(1)若轉(zhuǎn)移系數(shù)的變化量最大值小于預(yù)設(shè)的門檻值，且連通網(wǎng)絡(luò)包含的節(jié)點(diǎn)數(shù)大于預(yù)設(shè)的最低門檻值，則連通網(wǎng)絡(luò)為虛擬節(jié)點(diǎn)。其中，節(jié)點(diǎn)數(shù)為連通網(wǎng)絡(luò)中內(nèi)部節(jié)點(diǎn)和邊界節(jié)點(diǎn)的總數(shù)。轉(zhuǎn)移系數(shù)的變化量最大值如下式(4)所示：

max{Δa_1,h,Δa_2,h,…,Δa_m,h} (4)

(2)若轉(zhuǎn)移系數(shù)的變化量最大值不小于所述預(yù)設(shè)的門檻值，則獲取斷開待檢修線路后電網(wǎng)新的連通網(wǎng)絡(luò)：若新的連通網(wǎng)絡(luò)包含的節(jié)點(diǎn)數(shù)大于預(yù)設(shè)的最低門檻值，則新的連通網(wǎng)絡(luò)為虛擬節(jié)點(diǎn)。

進(jìn)一步地，本實(shí)施例中步驟S102可以按照下述步驟實(shí)施，具體為：

1、對虛擬節(jié)點(diǎn)進(jìn)行WARD簡化，得到虛擬節(jié)點(diǎn)的等值網(wǎng)絡(luò)。

本實(shí)施例中WARD簡化指的是采用常規(guī)的WARD等值方法對虛擬節(jié)點(diǎn)進(jìn)行簡化，下面對WARD簡化進(jìn)行簡單說明。

圖2為網(wǎng)絡(luò)劃分示意圖，如圖所示，N表示原網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)集合；被化簡部分稱為外部網(wǎng)絡(luò)，用E表示其節(jié)點(diǎn)集；保留網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)集合用G表示，則有G∩E＝N。保留網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)和外部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的節(jié)點(diǎn)為邊界節(jié)點(diǎn)，用集合B表示；不與外部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的部分為內(nèi)部節(jié)點(diǎn)，用集合I表示。圖2所示網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納方程如下式(5)所示：

將上述節(jié)點(diǎn)集合I、B和E代入公式(5)，得到：

消除公式(6)中電壓變量得到：

其中，為等值網(wǎng)絡(luò)的邊界節(jié)點(diǎn)新導(dǎo)納矩陣。

2、形成降維新網(wǎng)絡(luò)，具體為：

(1)將各電壓等級電網(wǎng)的各虛擬節(jié)點(diǎn)所包含的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)，及與該內(nèi)部節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的支路消除，形成各電壓等級電網(wǎng)的各子電網(wǎng)模型。其中，各子電網(wǎng)模型包括各電壓等級電網(wǎng)的所有邊界節(jié)點(diǎn)。

(2)對各子電網(wǎng)模型的所有邊界節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號，按照邊界節(jié)點(diǎn)的編號構(gòu)建各子電網(wǎng)模型的子電網(wǎng)導(dǎo)納矩陣Y_re。

(3)按照邊界節(jié)點(diǎn)的編號構(gòu)建各電壓等級電網(wǎng)的各等值網(wǎng)絡(luò)的邊界節(jié)點(diǎn)新導(dǎo)納矩陣t為等值網(wǎng)絡(luò)的總數(shù)。

(4)將各電壓等級電網(wǎng)的子電網(wǎng)導(dǎo)納矩陣和邊界節(jié)點(diǎn)新導(dǎo)納矩陣相加，得到各降維新網(wǎng)絡(luò)其中，為邊界節(jié)點(diǎn)新導(dǎo)納矩陣構(gòu)成的分塊對角陣。

以x電壓等級電網(wǎng)為例對其降維新網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行說明：假設(shè)該x電壓等級電網(wǎng)包括三個(gè)節(jié)點(diǎn)和一個(gè)等值網(wǎng)絡(luò)，該等值網(wǎng)絡(luò)包括一個(gè)節(jié)點(diǎn)。子電網(wǎng)導(dǎo)納矩陣Y_re和邊界節(jié)點(diǎn)新導(dǎo)納矩陣分別如下式(8)和(9)所示：

將式(8)和(9)相加，得到x電壓等級電網(wǎng)的降維新網(wǎng)絡(luò)：

進(jìn)一步地，本實(shí)施例中步驟S103可以按照下述步驟實(shí)施，具體為：

1、獲取等值網(wǎng)絡(luò)的可調(diào)節(jié)能力指標(biāo)

本實(shí)施例中可調(diào)節(jié)能力指標(biāo)包括出力調(diào)節(jié)范圍和出力調(diào)節(jié)速率，通過構(gòu)建調(diào)節(jié)能力求解模型，求解該調(diào)節(jié)能力求解模型得到可調(diào)節(jié)能力指標(biāo)。其中，調(diào)節(jié)能力求解模型包括目標(biāo)函數(shù)minF₁、功率平衡約束條件、機(jī)組運(yùn)行約束條件和支路安全約束條件。

(1)目標(biāo)函數(shù)minF₁如下式(11)所示：

其中，T為對全局網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展模型進(jìn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)度計(jì)算的時(shí)間范圍所包含的時(shí)間段的數(shù)量，t＝1,...,T；N為虛擬節(jié)點(diǎn)中可調(diào)節(jié)機(jī)組的數(shù)量，i＝1,...,N，可調(diào)節(jié)機(jī)組為所述等值網(wǎng)絡(luò)中用于保證優(yōu)先消納新能源的新能源機(jī)組以外的發(fā)電機(jī)組；為t時(shí)段可調(diào)節(jié)機(jī)組i的出力可行限值；u_i,t為t時(shí)段可調(diào)節(jié)機(jī)組i的啟停狀態(tài)：u_i,t＝0為關(guān)機(jī)，u_i,t＝1為開機(jī)；c_i,t為t時(shí)段可調(diào)節(jié)機(jī)組i的報(bào)價(jià)曲線；為各電壓等級電網(wǎng)的其余網(wǎng)絡(luò)在t時(shí)段對等值網(wǎng)絡(luò)中第k條支路的交換功率，k＝1,...,M，M為等值網(wǎng)絡(luò)中與所述的其余網(wǎng)絡(luò)相連的支路的數(shù)量；c_k為各電壓等級電網(wǎng)的其余網(wǎng)絡(luò)的價(jià)格曲線。

求解目標(biāo)函數(shù)minF₁如得到出力調(diào)節(jié)范圍如下式(12)所示：

其中，和分別為t時(shí)段等值網(wǎng)絡(luò)的出力上限值和出力下限值，為t時(shí)段所述價(jià)格曲線c_k的值大于所有可調(diào)節(jié)機(jī)組的報(bào)價(jià)曲線的極大值時(shí)所述可調(diào)節(jié)機(jī)組i的出力值，為t時(shí)段所述價(jià)格曲線c_k取值小于所有可調(diào)節(jié)機(jī)組的報(bào)價(jià)曲線的極小值時(shí)所述可調(diào)節(jié)機(jī)組i的出力值。

出力調(diào)節(jié)速率Δp^node的限制條件如下式(13)所示：

其中，Δp_i為可調(diào)節(jié)機(jī)組i的爬坡限值，Lⁱⁿ為等值網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)集合；

(2)功率平衡約束條件

本實(shí)施例中功率平衡約束條件如下式(14)所示：

其中，為t時(shí)段所述等值網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷，l_i,t為t時(shí)段可調(diào)節(jié)機(jī)組i的負(fù)荷。

(3)機(jī)組運(yùn)行約束條件

本實(shí)施例中機(jī)組運(yùn)行約束條件如下式(15)所示：

其中，和分別為可調(diào)節(jié)機(jī)組i的出力上限值和出力下限值。

(4)支路安全約束條件

本實(shí)施例中支路安全約束條件如下式(16)所示：

其中，為t時(shí)段可調(diào)節(jié)機(jī)組i通過所述等值網(wǎng)絡(luò)的邊界節(jié)點(diǎn)與所述的其余網(wǎng)絡(luò)的交換功率，S為所述等值網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有支路的集合，為集合S中第g個(gè)支路的傳輸限額，s_i,g,t為t時(shí)段可調(diào)節(jié)機(jī)組i的注入功率對所述第g個(gè)支路的靈敏度。

2、獲取等值網(wǎng)絡(luò)的成本曲線

本實(shí)施例中通過構(gòu)建包含總功率和價(jià)格的訓(xùn)練模型，求解該訓(xùn)練模型得到成本曲線。其中，訓(xùn)練模型包括目標(biāo)函數(shù)minF₂、機(jī)組運(yùn)行約束條件、支路安全約束條件和負(fù)荷平衡約束條件。

(1)目標(biāo)函數(shù)minF₂如下式(17)所示：

其中，P_i,t為t時(shí)段機(jī)組i的出力值。

(2)負(fù)荷平衡約束條件

本實(shí)施例中負(fù)荷平衡約束條件如下式(18)所示：

其中，Ω_D為所述訓(xùn)練模型中預(yù)設(shè)的總出力值的集合，D_e為所述集合Ω_D中第e個(gè)總出力值。

本發(fā)明還提供了一種安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度系統(tǒng)，并給出具體實(shí)施例，

本實(shí)施例中安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度系統(tǒng)包括虛擬節(jié)點(diǎn)辨識模塊、全局網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展模型構(gòu)建模塊、經(jīng)濟(jì)調(diào)度計(jì)算模塊和發(fā)電計(jì)劃分解模塊。其中，

虛擬節(jié)點(diǎn)辨識模塊，用于辨識各電壓等級電網(wǎng)的各虛擬節(jié)點(diǎn)，該虛擬節(jié)點(diǎn)為各電壓等級電網(wǎng)的局部網(wǎng)絡(luò)；局部網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)對邊界節(jié)點(diǎn)具有相近的轉(zhuǎn)移關(guān)系，且其內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為連通結(jié)構(gòu)；所述內(nèi)部節(jié)點(diǎn)包括發(fā)電機(jī)組、變電站和負(fù)荷，各電壓等級電網(wǎng)的邊界節(jié)點(diǎn)為相比其高一個(gè)電壓等級的電網(wǎng)的主變壓器低壓側(cè)。

全局網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展模型構(gòu)建模塊，用于獲取各虛擬節(jié)點(diǎn)的各等值網(wǎng)絡(luò)，將各等值網(wǎng)絡(luò)與各電壓等級電網(wǎng)的其余網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行拼接，形成降維新網(wǎng)絡(luò)；將所有降維新網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行拼接形成全局網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展模型。

經(jīng)濟(jì)調(diào)度計(jì)算模塊，用于獲取各等值網(wǎng)絡(luò)的可調(diào)節(jié)能力指標(biāo)和成本曲線，依據(jù)可調(diào)節(jié)能力指標(biāo)和成本曲線建立等值發(fā)電機(jī)組，在全局網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展模型對所述等值發(fā)電機(jī)組和其余各發(fā)電機(jī)組進(jìn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)度計(jì)算，得到各等值網(wǎng)絡(luò)的發(fā)電計(jì)劃。

發(fā)電計(jì)劃分解模塊，用于依據(jù)發(fā)電計(jì)劃對各等值網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電計(jì)劃分解，得到各發(fā)電機(jī)組的發(fā)電計(jì)劃。

本實(shí)施例中虛擬節(jié)點(diǎn)辨識模塊可以辨識電網(wǎng)中的虛擬節(jié)點(diǎn)，虛擬節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)對其邊界節(jié)點(diǎn)具有相近的轉(zhuǎn)移關(guān)系，即這些內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的功率分配對邊界節(jié)點(diǎn)的潮流影響較小。全局網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展模型構(gòu)建模塊可以獲取虛擬節(jié)點(diǎn)的等值網(wǎng)絡(luò)，并依據(jù)該等值網(wǎng)絡(luò)獲取電網(wǎng)的降維新網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而得到各電壓等級電網(wǎng)組成的大電網(wǎng)的全局網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展模型，能夠突破各電壓等級電網(wǎng)中發(fā)電機(jī)組和電廠的限制，便于對多個(gè)電網(wǎng)同時(shí)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)調(diào)度計(jì)算。

進(jìn)一步地，本實(shí)施例中虛擬節(jié)點(diǎn)辨識模塊還包括下述結(jié)構(gòu)。

本實(shí)施例中虛擬節(jié)點(diǎn)辨識模塊包括邊界節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移矩陣單元、節(jié)點(diǎn)群聚類單元、連通網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建單元和連通網(wǎng)絡(luò)校驗(yàn)單元。其中，

1、邊界節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移矩陣單元

本實(shí)施例中邊界節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移矩陣單元用于構(gòu)建電網(wǎng)的邊界節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移矩陣，并依據(jù)該邊界節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移矩陣確定電網(wǎng)的各內(nèi)部節(jié)點(diǎn)之間的相對距離。其中，邊界節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移矩陣單元包括邊界節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移矩陣模型，如下式(19)所示：

2、節(jié)點(diǎn)群聚類單元

本實(shí)施例中節(jié)點(diǎn)群聚類單元用于依據(jù)相對距離對各內(nèi)部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行聚類，形成節(jié)點(diǎn)群。其中，節(jié)點(diǎn)群聚類單元包括聚類子單元，用于將相對距離符合聚類條件的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)形成節(jié)點(diǎn)群。

聚類條件為內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的歐式距離和最大單點(diǎn)距離均小于各自預(yù)設(shè)的門檻值。

(1)歐式距離如下式(20)所示:

(2)最大單點(diǎn)距離如下式(21)所示：

max{|a_1,h-a_1,j|,|a_2,h-a_2,j|,…,|a_m,h-a_m,j|} (21)

3、連通網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建單元

本實(shí)施例中連通網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建單元用于對節(jié)點(diǎn)群進(jìn)行廣度優(yōu)先搜索，確定節(jié)點(diǎn)群的連通網(wǎng)絡(luò)；連通網(wǎng)絡(luò)包括節(jié)點(diǎn)群所包含的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)，及與內(nèi)部節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的邊界節(jié)點(diǎn)。

4、連通網(wǎng)絡(luò)校驗(yàn)單元

本實(shí)施例中連通網(wǎng)絡(luò)校驗(yàn)單元用于判斷連通網(wǎng)絡(luò)是否滿足降維條件：若滿足則該連通網(wǎng)絡(luò)為虛擬節(jié)點(diǎn)。連通網(wǎng)絡(luò)校驗(yàn)單元包括計(jì)算子單元、第一校驗(yàn)子單元和第二校驗(yàn)子單元。其中，

計(jì)算子單元，用于斷開電網(wǎng)的待檢修線路后，計(jì)算連通網(wǎng)絡(luò)的各內(nèi)部節(jié)點(diǎn)相對于其邊界節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)移系數(shù)。

第一校驗(yàn)子單元，用于在轉(zhuǎn)移系數(shù)的變化量最大值小于預(yù)設(shè)的門檻值，且連通網(wǎng)絡(luò)包含的節(jié)點(diǎn)數(shù)大于預(yù)設(shè)的最低門檻值時(shí)，確定連通網(wǎng)絡(luò)為虛擬節(jié)點(diǎn)；節(jié)點(diǎn)數(shù)為連通網(wǎng)絡(luò)中內(nèi)部節(jié)點(diǎn)和邊界節(jié)點(diǎn)的總數(shù)。

第二校驗(yàn)子單元，用于在轉(zhuǎn)移系數(shù)的變化量最大值不小于預(yù)設(shè)的門檻值時(shí)，控制虛擬節(jié)點(diǎn)辨識模塊獲取斷開待檢修線路后電網(wǎng)新的連通網(wǎng)絡(luò)：若新的連通網(wǎng)絡(luò)包含的節(jié)點(diǎn)數(shù)大于所述預(yù)設(shè)的最低門檻值，則確定新的連通網(wǎng)絡(luò)為虛擬節(jié)點(diǎn)。

進(jìn)一步地，本實(shí)施例中全局網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展模型構(gòu)建模塊還包括下述結(jié)構(gòu)。

本實(shí)施例中全局網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展模型構(gòu)建模塊包括降維新網(wǎng)絡(luò)單元和全局網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展模型單元。

1、降維新網(wǎng)絡(luò)單元

本實(shí)施例中降維新網(wǎng)絡(luò)單元用于構(gòu)建降維新網(wǎng)絡(luò)，該降維新網(wǎng)絡(luò)單元包括子電網(wǎng)模型構(gòu)建子單元、子電網(wǎng)導(dǎo)納矩陣構(gòu)建子單元、邊界節(jié)點(diǎn)新導(dǎo)納矩陣構(gòu)建子單元和降維新網(wǎng)絡(luò)拼接單元；其中，

子電網(wǎng)模型構(gòu)建子單元，用于將各電壓等級電網(wǎng)的各虛擬節(jié)點(diǎn)所包含的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)，及與該內(nèi)部節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的支路消除，形成各電壓等級電網(wǎng)的各子電網(wǎng)模型；各子電網(wǎng)模型包括各電壓等級電網(wǎng)的所有邊界節(jié)點(diǎn)。

子電網(wǎng)導(dǎo)納矩陣構(gòu)建子單元，用于對各子電網(wǎng)模型的所有邊界節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號，按照邊界節(jié)點(diǎn)的編號構(gòu)建各子電網(wǎng)模型的子電網(wǎng)導(dǎo)納矩陣。

邊界節(jié)點(diǎn)新導(dǎo)納矩陣構(gòu)建子單元，用于按照邊界節(jié)點(diǎn)的編號構(gòu)建各電壓等級電網(wǎng)的各等值網(wǎng)絡(luò)的邊界節(jié)點(diǎn)新導(dǎo)納矩陣；

所述降維新網(wǎng)絡(luò)拼接單元，用于將所述各電壓等級電網(wǎng)的子電網(wǎng)導(dǎo)納矩陣和邊界節(jié)點(diǎn)新導(dǎo)納矩陣相加，得到各降維新網(wǎng)絡(luò)。

2、全局網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展模型單元

本實(shí)施例中全局網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展模型單元用于構(gòu)建全局網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展模型。

進(jìn)一步地，本實(shí)施例中經(jīng)濟(jì)調(diào)度計(jì)算模塊還包括下述結(jié)構(gòu)。

本實(shí)施例中經(jīng)濟(jì)調(diào)度計(jì)算模塊包括可調(diào)節(jié)能力指標(biāo)計(jì)算單元和成本曲線計(jì)算單元。其中，

可調(diào)節(jié)能力指標(biāo)計(jì)算單元包括分別如公式(11)、(14)、(15)和(16)所示的目標(biāo)函數(shù)minF₁、功率平衡約束條件、機(jī)組運(yùn)行約束條件和支路安全約束條件；可調(diào)節(jié)能力指標(biāo)包括分別如公式(11)和(12)所示的出力調(diào)節(jié)范圍和出力調(diào)節(jié)速率。

成本曲線計(jì)算單元包括分別如公式(17)、(15)、(16)和(18)所示的目標(biāo)函數(shù)minF₂、機(jī)組運(yùn)行約束條件、支路安全約束條件和負(fù)荷平衡約束條件。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。