一种改进的网损等值负荷直流最优潮流计算方法技术

本发明专利技术公开了一种改进的网损等值负荷直流最优潮流计算方法，包括以下步骤：(1)在最优潮流直流模型的线路两端引入等效线损对地电阻，形成网损等值负荷模型，并推导对地电阻的电阻值；(2)从交流最优潮流模型出发，推导线路的有功损耗公式；(3)对有功损耗公式中的三角函数项进行多项式拟合，并利用系统特性消去公式中的电压幅值项；(4)将线路的有功损耗等效分配给线路两端的等效对地电阻，形成改进的网损等值负荷直流最优潮流模型。在测试中验证本发明专利技术模型的精确性和高效性，本发明专利技术提供的方法有效提高了网损等值负荷模型的计算精度，也保证了模型的计算效率，提高了网损等值负荷模型的实用价值。

An improved method for calculating direct current optimal power flow of network loss equal value load

The invention discloses an improved network loss equivalent load DC optimal power flow calculation method, which comprises the following steps: (1) at the ends of DC optimal power flow model of the line into equivalent line loss of resistance, the formation of network loss equivalent load model, and derive the resistance to ground resistance value; (2) starting from the AC optimal power flow model, power loss formula line; (3) fitting the trigonometric terms in the formula of active power loss, and the use of voltage system characteristics elimination in the formula; (4) the equivalent circuit of the equivalent power loss allocated to both ends of the line of resistance, the improvement of network loss equivalent DC load optimal power flow model. The accuracy and efficiency of the proposed model are verified in the test. The method provided by this invention effectively improves the calculation accuracy of the equivalent loss load model, and also ensures the efficiency of the calculation of the model, and improves the practical value of the equivalent network load model.

【技术实现步骤摘要】
一种改进的网损等值负荷直流最优潮流计算方法
本专利技术涉及一种电力系统线性化最优潮流计算方法，尤其涉及一种改进的网损等值负荷直流最优潮流计算方法。
技术介绍
最优潮流计算(optimalpowerflow，OPF)于20世纪60年代由法国学者Carpentier首次提出，是保证电力系统安全经济运行的重要手段。交流最优潮流模型(alternatingcurrentoptimalpowerflow，ACOPF)具有很强的非线性特征，且其变量间的耦合十分紧密，这导致该模型的计算效率较低，无法满足大规模系统的在线实时计算需求。因此，寻找合适的线性化最优潮流计算模型显得尤为重要。直流最优潮流(directcurrentoptimalpowerflow，DCOPF)是目前求解速度最快的线性化最优潮流计算模型。但由于该模型忽略了网损因素的影响，无法有效表征系统的潮流特性，使得系统发电量与负荷的差额全部有平衡节点承担，这将导致系统的功率分布不合理，从而导致模型的计算误差较大，无法投入实际应用。研究考虑网损的直流模型有利于在保证模型求解效率的同时提高计算精度。目前较为完善的直流模型为网损等值负荷直流模型，该模型通过引入等效电阻的方式模拟网损对系统的影响。但现存模型多用系统有功功率和视在功率的关系近似描述线路损耗，该方法在等效过程中涉及到线路视在功率幅值与有功功率幅值比例因子的计算。由于该参数在迭代过程中是一个不断变化的量，现存模型常将其设为定值，存在一定不足，因此会影响网损等值负荷模型的计算精度。
技术实现思路
专利技术目的：针对以上问题，本专利技术提出一种改进的网损等值负荷直流最优潮流计算方法。技术方案：为实现本专利技术的目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种改进的网损等值负荷直流最优潮流计算方法，包括步骤：(1)在最优潮流直流模型的线路两端引入等效线损对地电阻，形成网损等值负荷模型，并推导对地电阻的电阻值；(2)从交流最优潮流模型出发，推导线路的有功损耗公式；(3)对有功损耗公式中的三角函数项进行多项式拟合，并利用系统特性消去公式中的电压幅值项；(4)将线路的有功损耗等效分配给线路两端的等效对地电阻，形成改进的网损等值负荷直流最优潮流模型。所述步骤(1)中，直流最优潮流模型中等效对地电阻的有功损耗为：式中，Pequ,i、Pequ,j为节点i、j上等效对地电阻的有功损耗，Ui、Uj为节点i、j的电压幅值，requ,ij为支路两端的等效对地电阻；Ploss,ij为支路有功损耗；取Ui＝Uj＝1，得：requ,ij＝2/Ploss,ij(2)。所述步骤(2)中，交流最优潮流模型中有功功率表达式为：式中，i、j为线路两端的节点编号，θij＝θi-θj为节点i和节点j的电压相角差，θi为节点i的电压相角，θj为节点j的电压相角，gij、bij分别为线路的电导和电纳，Pij为节点i流向j的有功功率；交流最优潮流模型的线路有功损耗为：所述步骤(3)中，对有功损耗公式中的三角函数项进行多项式拟合得：将式(5)代入式(4)中得：式中，Uij＝Ui-Uj为线路两端的电压幅值差；因Uij＜＜θij，忽略式(6)中的Uij项得：所述步骤(4)中，直流最优潮流模型中功率平衡方程为：式中，ΔPi为节点i的有功功率不平衡量，PGi为第i台发电机有功出力，PDi为节点i的有功负荷，为以支路电抗的倒数建立的节点导纳矩阵元素，θj为节点j的电压相角；结合式(1)，式(2)和式(7)可得节点i的网损等值负荷Pequ,i为：减去各节点的网损等值负荷，改进的网损等值负荷模型中功率平衡方程为：式中，f(x)为最优潮流的目标函数，nb为节点个数，ng为发电机个数，a2i、a1i和a0i为第i台发电机耗费特性参数；θi为节点i的电压相角；θi、为为节点i的电压相角的下限值和上限值；PGi为第i台发电机有功出力；PGi、为第i台发电机有功出力的下限值和上限值。有益效果：本专利技术改进的网损等值负荷直流最优潮流模型，从ACOPF模型出发对有功损耗公式进行重新推导，利用系统运行特性消去有功损耗公式中的电压幅值项，使其适用于DCOPF模型，消除了现存网损等值负荷模型对于视在功率与有功功率比例因子取值准确度的依赖性，有效提高了模型的计算精度，也保证了模型的计算效率，有效提高了网损等值负荷模型的适用范围。附图说明图1是网损等值负荷模型示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明。如图1所示是网损等值负荷模型，对直流最优潮流进行改进，以提高直流最优潮流计算精度。网损等值负荷模型的主要思想是在直流最优潮流模型的基础上，考虑线路损耗因素，将线路损耗平均分配为线路两端等效对地电阻的损耗。图1中，requ,ij为接入支路两端的等效对地电阻；Ploss,ij为支路有功损耗。在网损等值负荷直流最优潮流模型中，取Ui≈Uj≈1，Ui、Uj分别为各节点的电压幅值。因此当requ,ij＝2/Ploss,ij时，每个等效对地电阻消耗的有功功率均为(1/2)Ploss,ij，此时，满足Pij＝Pji+Ploss,ij，Pij为节点i流向j的有功功率，符合线路的实际潮流情况，因此只要寻找合理的线损表达式就能有效提高直流最优潮流模型的计算精度。现存方法多利用线路的有功功率和视在功率的关系近似描述线路损耗，该方法在等效过程中涉及到线路视在功率幅值与有功功率幅值比例因子的计算。由于该参数在迭代过程中是一个不断变化的量，而现存方法多将其设为定值，存在一定不足，因此会影响网损等值负荷模型的计算精度。本专利技术从交流最优潮流模型出发重新推导线路的有功损耗公式，对交流最优潮流模型中的三角函数项采用多项式拟合的方式有效等值，并利用系统运行特性消去有功损耗公式中的电压幅值项，使其适用于直流最优潮流模型。将上述推导所得有功损耗计算公式应用于网损等值负荷直流最优潮流模型中，从而消除现存网损等值负荷模型对于视在功率与有功功率比例因子取值准确度的依赖性，有效提高了模型的计算精度。本专利技术提出的改进的网损等值负荷直流最优潮流计算方法，具体包括步骤：(1)推导直流最优潮流模型，并在直流模型的线路两端引入等效线损对地电阻，形成网损等值负荷模型，并推导对地电阻requ,ij的取值；如图1，等效对地电阻的有功损耗可以写为：式中，Pequ,i、Pequ,j分别为节点i、j上等效对地电阻的有功损耗，Ui、Uj分别为各节点的电压幅值，requ,ij为接入支路两端的等效对地电阻；Ploss,ij为支路有功损耗。在DCOPF中，取Ui≈Uj≈1，因此有1/requ,ij＝0.5Ploss,ij，故：requ,ij＝2/Ploss,ij(2)(2)从交流最优潮流模型出发，推导线路的有功损耗公式；在ACOPF模型中，忽略线路对地阻抗，则其有功功率可表述为：式中，i、j为线路两端的节点编号，θij＝θi-θj为节点i和节点j的电压相角差，θi为节点i的电压相角，θj为节点j的电压相角，gij、bij分别为线路的电导和电纳，Pij为节点i流向j的有功功率。根据线路损耗的定义可得，交流模型中线路ij的有功损耗为：(3)对损耗公式中的三角函数项进行多项式拟合，并利用系统特性消去公式中的电压幅值项；式(4)中含有部分三角函数项，使得电压幅值和相角的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改进的网损等值负荷直流最优潮流计算方法，其特征在于：包括步骤：(1)在最优潮流直流模型的线路两端引入等效线损对地电阻，形成网损等值负荷模型，并推导对地电阻的电阻值；(2)从交流最优潮流模型出发，推导线路的有功损耗公式；(3)对有功损耗公式中的三角函数项进行多项式拟合，并利用系统特性消去公式中的电压幅值项；(4)将线路的有功损耗等效分配给线路两端的等效对地电阻，形成改进的网损等值负荷直流最优潮流模型。

【技术特征摘要】
1.一种改进的网损等值负荷直流最优潮流计算方法，其特征在于：包括步骤：(1)在最优潮流直流模型的线路两端引入等效线损对地电阻，形成网损等值负荷模型，并推导对地电阻的电阻值；(2)从交流最优潮流模型出发，推导线路的有功损耗公式；(3)对有功损耗公式中的三角函数项进行多项式拟合，并利用系统特性消去公式中的电压幅值项；(4)将线路的有功损耗等效分配给线路两端的等效对地电阻，形成改进的网损等值负荷直流最优潮流模型。2.根据权利要求1所述的改进的网损等值负荷直流最优潮流计算方法，其特征在于：所述步骤(1)中，直流最优潮流模型中等效对地电阻的有功损耗为：式中，Pequ,i、Pequ,j为节点i、j上等效对地电阻的有功损耗，Ui、Uj为节点i、j的电压幅值，requ,ij为支路两端的等效对地电阻；Ploss,ij为支路有功损耗；取Ui＝Uj＝1，得：requ,ij＝2/Ploss,ij(2)。3.根据权利要求1所述的改进的网损等值负荷直流最优潮流计算方法，其特征在于：所述步骤(2)中，交流最优潮流模型中有功功率表达式为：式中，i、j为线路两端的节点编号，θij＝θi-θj为节点i和节点j的电压相角差，θi为节点i的电压相角，θj为节点j的电压相角，gij、bij分别为线路的电导和电纳，Pij为节点i流向j的有功功率；交流最优潮流模型的线路有功损耗为：4.根据权利要求1所述的改进的网损等值负荷直流最优潮流计算方法，其特征在于：所述步骤(3)中，对有功损耗公式中的三角函数项进行多项式拟合得：将式(5)代入式(4)中得：

【专利技术属性】
技术研发人员：赵静波，刘建坤，卫志农，孙国强，周前，张清松，朱鑫要，王大江，解兵，徐珂，朱梓荣，
申请(专利权)人：江苏省电力试验研究院有限公司，国家电网公司，国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32