發(fā)明涉及一種基于分布式控制的電力系統(tǒng)切負(fù)荷算法，屬于電力系統(tǒng)電力負(fù)荷調(diào)度領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

分布式控制系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)多級(jí)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，由多臺(tái)計(jì)算機(jī)分別控制生產(chǎn)過(guò)程中多個(gè)控制回路，同時(shí)又可集中獲取數(shù)據(jù)、集中管理和集中控制的自動(dòng)控制系統(tǒng)。它具有高可靠性，開(kāi)放性，靈活性，協(xié)調(diào)性且易于維護(hù)；與傳統(tǒng)的集中式控制系統(tǒng)相比，分布式控制系統(tǒng)能改善控制的可靠性，不會(huì)由于計(jì)算機(jī)的故障而使整個(gè)系統(tǒng)失去控制；當(dāng)管理級(jí)發(fā)生故障時(shí)，過(guò)程控制級(jí)仍具有獨(dú)立控制能力，個(gè)別控制回路發(fā)生故障時(shí)也不致影響全局。與計(jì)算機(jī)多級(jí)控制系統(tǒng)相比，分布式控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上更加靈活、布局更為合理和成本更低，因而越來(lái)越得到廣大學(xué)者認(rèn)可，并代替集中式控制系統(tǒng)而被應(yīng)用到越來(lái)越多的系統(tǒng)之中。

電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行要求各節(jié)點(diǎn)功率穩(wěn)定，電力負(fù)荷的增加或者切除，都會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行造成影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成電力事故，引起大范圍內(nèi)停電。在電力負(fù)荷突然切除時(shí)，如何保證各節(jié)點(diǎn)功率不會(huì)引起太大波動(dòng)，也是電力工作者所研究的重要課題。當(dāng)電力負(fù)荷變化時(shí)，如何運(yùn)用分布式控制對(duì)負(fù)荷突然切除后仍保護(hù)各節(jié)點(diǎn)功率穩(wěn)定，是一向具有挑戰(zhàn)且鮮有研究的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
：

發(fā)明目的：針對(duì)傳統(tǒng)集中式控制系統(tǒng)的不足，本發(fā)明提供一種基于分布式控制的電力系統(tǒng)切負(fù)荷方法

發(fā)明內(nèi)容：本發(fā)明提供一種基于分布式控制的電力系統(tǒng)切負(fù)荷算法，包括如下步驟：

(1)建立電力系統(tǒng)功率模型：所述功率模型滿足兩個(gè)條件：

(a)對(duì)于連接節(jié)點(diǎn)i、j的支路l，其支路功率為：

式中，pl與ql分別為支路有功功率和無(wú)功功率；a與θ分別為節(jié)點(diǎn)電壓幅值與相角，θij＝θi-θj；gij與bij分別為支路電導(dǎo)與電納；gsh,i與bsh,i分別為對(duì)地電導(dǎo)與電納；

(b)每個(gè)節(jié)點(diǎn)流入功率必須等于流出功率：

tgpg-tlpl＝aepl

tgqg-tlql＝aeql

式中，tg為電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)-發(fā)電機(jī)關(guān)聯(lián)矩陣，tl為電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)-負(fù)荷關(guān)聯(lián)矩陣，ae為電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)-支路關(guān)聯(lián)矩陣，pg、qg為發(fā)電機(jī)注入有功功率、無(wú)功功率，pl、ql為負(fù)荷吸收的有功功率、無(wú)功功率。

(2)建立滿足約束條件的節(jié)點(diǎn)互聯(lián)矩陣:所述節(jié)點(diǎn)互聯(lián)矩陣表示為：

式中，dij表示節(jié)點(diǎn)i和j之間的互聯(lián)系數(shù)，滿足以下約束條件：

式中，ni和nj分別表示與節(jié)點(diǎn)i和j有關(guān)聯(lián)的節(jié)點(diǎn)總數(shù)。

(3)根據(jù)節(jié)點(diǎn)互聯(lián)矩陣計(jì)算不同時(shí)刻各節(jié)點(diǎn)功率值:以節(jié)點(diǎn)i為例，對(duì)其當(dāng)前時(shí)刻k進(jìn)行數(shù)據(jù)更新為：

式中，表示節(jié)點(diǎn)i在第k時(shí)刻的數(shù)據(jù)值，n表示參與信息交流的節(jié)點(diǎn)數(shù)。建立列向量x^k：

則第k時(shí)刻數(shù)據(jù)更新可表示矩陣形式為：

x^k+1＝dx^k。

(4)切去負(fù)荷，重新計(jì)算各節(jié)點(diǎn)功率值，計(jì)算方法為：

(5)判斷其是否可以達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，如果是，輸出各節(jié)點(diǎn)功率值；否則返回步驟2，重新建立滿足約束條件的互聯(lián)矩陣，進(jìn)行各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)更新。

有益效果：電力系統(tǒng)的穩(wěn)定對(duì)于電網(wǎng)安全運(yùn)行至關(guān)重要，電力負(fù)荷的增加或者切除都會(huì)影響到電網(wǎng)的穩(wěn)定性，在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)電力故障或者電力緊缺導(dǎo)致必須對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行時(shí)，很難在技術(shù)上滿足對(duì)整個(gè)電網(wǎng)不產(chǎn)生影響；電網(wǎng)頻率的波動(dòng)也會(huì)影響到用戶用電情況。而本發(fā)明采用一致性算法，在電力負(fù)荷切除前后都會(huì)重新計(jì)算各節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，重組關(guān)聯(lián)矩陣，使得各節(jié)點(diǎn)值在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到一致，減少電網(wǎng)中的功率波動(dòng)，保證用電安全性和可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1：本發(fā)明方法流程圖；

圖2：ieee5節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)圖；

圖3：正常情況下各節(jié)點(diǎn)功率圖；

圖4：切負(fù)荷后各節(jié)點(diǎn)功率圖。

具體實(shí)施方式

為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。

如圖1所述，一種基于分布式控制的電力系統(tǒng)切負(fù)荷算法，包括如下步驟：

(1)電力系統(tǒng)功率模型：對(duì)于連接節(jié)點(diǎn)i、j的支路l，其支路功率可表示為：

式中，pl與ql分別為支路有功功率和無(wú)功功率；a與θ分別為節(jié)點(diǎn)電壓幅值與相角，θij＝θi-θj；gij與bij分別為支路電導(dǎo)與電納；gsh,i與bsh,i分別為對(duì)地電導(dǎo)與電納。同時(shí)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)流入功率必須等于流出功率：

tgpg-tlpl＝aepl

tgqg-tlql＝aeql

式中，tg為電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)-發(fā)電機(jī)關(guān)聯(lián)矩陣，tl為電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)-負(fù)荷關(guān)聯(lián)矩陣，ae為電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)-支路關(guān)聯(lián)矩陣。pg、qg為發(fā)電機(jī)注入有功功率、無(wú)功功率，pl、ql為負(fù)荷吸收的有功功率、無(wú)功功率。

(2)在分布式控制系統(tǒng)中，每點(diǎn)節(jié)點(diǎn)只與它相鄰的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息交換，而與它不直接相鄰的節(jié)點(diǎn)無(wú)信息交換，以任意節(jié)點(diǎn)i為例，對(duì)其當(dāng)前時(shí)刻k進(jìn)行數(shù)據(jù)更新為：

式中，表示節(jié)點(diǎn)i在第k時(shí)刻的數(shù)據(jù)值，n表示參與信息交換的節(jié)點(diǎn)數(shù)，dij表示節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j之間的互聯(lián)系數(shù)。如果節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j不直接相鄰或者節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j為同一個(gè)節(jié)點(diǎn)，則dij＝0；否則0＜dij＜1。由于相鄰節(jié)點(diǎn)i與j的信息交換是相互的，所以有dij＝dji。

(3)在對(duì)節(jié)點(diǎn)信息更新過(guò)程中，令

則以上信息更新可寫(xiě)成矩陣形式為：

x^k+1＝dx^k

式中，

由矩陣d可以得出，其各行或各列加和為1；除此之外，矩陣d中每一個(gè)元素必須滿足0≤dij＜1，為了進(jìn)一步確定互聯(lián)系數(shù)dij的取值范圍，取lyapunov函數(shù)v^k＝(x^k)^tx^k，可以看出v^k滿足正定條件，進(jìn)一步可得如下式子：

式中，n表示參與信息交流的節(jié)點(diǎn)總數(shù)，ni和nj分別表示與節(jié)點(diǎn)i和j直接相鄰的節(jié)點(diǎn)數(shù)，要使得δv＜0，須滿足所以

(4)在各節(jié)點(diǎn)功率達(dá)到穩(wěn)定后，突然切去總分節(jié)點(diǎn)負(fù)荷，使得功率平衡被打破，運(yùn)用本發(fā)明提出的算法，在滿足約束條件前提下，重新計(jì)算各節(jié)點(diǎn)功率值，并使其達(dá)到穩(wěn)定，具體分析見(jiàn)算例。

算例分析

本發(fā)明測(cè)試的算例由ieee5節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，如圖2所示。各節(jié)點(diǎn)相鄰節(jié)點(diǎn)及初始值由下表給出：

ieee5節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)圖中，節(jié)點(diǎn)4和節(jié)點(diǎn)5為發(fā)電機(jī)，節(jié)點(diǎn)1、節(jié)點(diǎn)2和節(jié)點(diǎn)3為負(fù)荷，各節(jié)點(diǎn)互聯(lián)系數(shù)為d12＝1/3，d13＝1/3，d23＝1/3，d24＝1/2，d35＝1/2，根據(jù)本發(fā)明所提出的算法，當(dāng)不進(jìn)行切負(fù)荷控制時(shí)，各節(jié)點(diǎn)功率值如圖3所示，可以看出，各節(jié)點(diǎn)功率很快達(dá)到平衡并保持穩(wěn)定；當(dāng)在第14次迭代時(shí)，把節(jié)點(diǎn)4上的負(fù)荷減去，所得到結(jié)果如圖4所示，可以看出，各節(jié)點(diǎn)功率在第22次迭代時(shí)重新達(dá)到平衡，并保持穩(wěn)定，由此可驗(yàn)證本發(fā)明所提算法有效性。