一种最小化交直流混合输电系统中有功损耗的方法技术方案

技术编号:17783072 阅读:89 留言:0更新日期:2018-04-22 13:42
本发明专利技术公开了一种最小化交直流混合输电系统中有功损耗的方法,包括步骤:(1)在输电系统中选取若干个节点;(2)基于所述若干个节点,建立输电系统中的有功损耗最小化模型,所述有功损耗最小化模型包括有功损耗函数和若干个约束条件;(3)基于所述有功损耗最小化模型,获得各所述节点的电压的实部值和虚部值;(4)将各节点的电压的实部值和虚部值、输电系统中各发电机输出的有功功率和无功功率作为变量,基于各变量列出各变量的矩阵;(5)将各变量的矩阵整合为对角线以外元素均为0的分块矩阵变量;以及将该约束条件转换为约束矩阵;(6)采用内点法优化计算,(7)采用该最优电压的实部值和虚部值对进行控制,以实现有功损耗最小化。

【技术实现步骤摘要】
一种最小化交直流混合输电系统中有功损耗的方法
本专利技术涉及一种应用于输电系统的方法,尤其涉及一种节能减小损耗的应用于输电系统的方法。
技术介绍
对于电力系统的运行中,优化潮流,尤其是优化输电系统中的有功功率,使得有功功率的损耗最小化,从而达到节能减小损耗的目的,因此,基于最优化的潮流分析作为电力系统运行和分析的强有力方法。近年来,现有技术中的基于内点非线性规划的方法已被应用于最优潮流问题研究中,计算速度和解的质量令人满意。然而,随着电力系统的发展,最优潮流模型变得日趋复杂,求解也变得日益困难。虽然,现有应用内点非线性规划方法求解电力系统最优潮流问题上已取得了成功,但在数学模型和算法之间还存在问题,例如该最优潮流非线性规划模型具有非凸性,因此,采用现有的内点法求解容易陷入局部最优情况,而非整体电力系统的全局最优化,不能满足所需要的优化电力系统运行时有功功率的损耗最小化的需求。而对于电力系统潮流优化,如何选择优化目标及优化变量成为解决问题的关键。基于此,期望获得一种方法,该方法相较于现有技术所采用的内点法需要推导系统的一次偏导矩阵雅各比阵与二次导矩阵海森阵相比,模型构建更为简单,仅需采用系统的原始模型就可进行求解,大大提高了系统优化的简便程度。此外,采用该方法进行优化时,过程直接,耗时少,所获得的结果适合用于大规模、多数据的网络进行潮流优化,对于减小有功损耗具有指导价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种最小化交直流混合输电系统中有功损耗的方法,采用本专利技术所述的方法可以快速、有效地将输电系统中的有功损耗降低至最小。为了达到上述专利技术的目的,本专利技术提供了一种最小化交直流混合输电系统中有功损耗的方法,包括步骤:(1)在输电系统中选取若干个节点;(2)基于所述若干个节点,建立输电系统中的有功损耗最小化模型,所述有功损耗最小化模型包括有功损耗函数和若干个约束条件;(3)基于所述有功损耗最小化模型,获得各所述节点的电压的实部值和虚部值;(4)将各节点的电压的实部值和虚部值、输电系统中各发电机输出的有功功率和无功功率作为变量,基于各变量列出各变量的矩阵;(5)将各变量的矩阵整合为对角线以外元素均为0的分块矩阵变量;以及将所述约束条件转换为约束矩阵;(6)将所述分块矩阵变量和约束矩阵作为半定规划算法模块的输入,采用内点法进行优化计算,半定规划算法模块输出最优变量矩阵,从所述最优变量矩阵中提取出最优电压变量矩阵块,并基于最优电压变量矩阵块求得最优电压的实部值和虚部值;(7)采用该最优电压的实部值和虚部值对输电系统进行控制,以使输电系统中的有功损耗最小化。在本专利技术所述的最小化交直流混合输电系统中有功损耗的方法中,所需要优化目标为系统中有功损耗值之和,优化变量为系统中各节点电压值。系统损耗是系统在运行过程中,在各节点之间功率传输过程中在联络线中损失的功率,可表示为系统电压值的二次函数,求解解决系统有功损耗最小化的电源调度运行优化规划问题,即求解在满足系统潮流方程及相关约束下,各节点的电压值使得系统耗损的二次函数值最小。具体来说,本专利技术所述的技术方案通过求解最小化系统有功网损的电源调度运行优化规划问题,将系统整体模型列出,并将系统矩阵化、半正定化进行求解。由于半定模型属于凸规划问题。基于半定规划的模型可以看做半正定的矩阵集进行的线性优化。利用系统的凸性与算法求解的稳定高效性,可以保证最优解的质量。因此,使得本专利技术所述的方法与传统内点法需要推导系统的一次偏导矩阵雅各比阵与二次导矩阵海森阵相比,本专利技术所述的技术方案由于采用半定规划算法模块,因而,仅需系统的原始模型即可进行求解计算,大大提高了系统优化的简便程度。此外,本专利技术方法对于在电力系统中运行调度中各机组功率输出、网络潮流分布具有重要意义。进一步地,在本专利技术所述的最小化交直流混合输电系统中有功损耗的方法中,在步骤(2)中,所述有功损耗最小化模型被构造为:es=1.05(3)fs=0(4)PGkmin≤PGk≤PGkmaxk∈SG(5)QGkmin≤QGk≤QGkmaxk∈SG(6)Pt=(1-l1)Pf-l0(8)其中,表示所述有功损耗函数,其中fi、fj分别表示节点i与节点j电压值的实部值,ei、ej分别表示节点i与节点j电压的虚部值,Gij为节点i和节点j之间的电导值,其为已知量,Gii表示节点i的自电导,nB为输电系统中的节点数,i,j=1……nB;式(1)~(8)表示所述约束条件,其中式(1)为有功潮流方程约束条件,式(2)为无功潮流方程约束条件,其中PGi表示输入节点i的有功功率,QGi表示输入节点i的无功功率,其均为已知量,PDi,QDi分别表示第i个节点所需的有功、无功负荷,其均为已知量,SB为输电系统中节点的集合,Bij为节点i和节点j间的电纳值,其为已知量;式(3)和式(4)为平衡节点约束条件,es、fs分别为平衡节点的电压实部及虚部值,其是保持不变的值,式(5)和式(6)为发电机出力约束条件,PGk、QGk分别为输电系统中第k台发电机输出的有功、无功功率,其为已知量,PGkmin、PGkmax分别表示该第k台发电机输出的有功功率的上、下限值,QGkmin、QGkmax分别表示该第k台发电机输出的无功功率的上、下限值,SG为输电系统中发电机节点的集合;式(7)为节点电压约束条件,V2imax、V2imin分别表示节点电压值的最大值、最小值的平方;式(8)为输电系统直流线路损耗约束条件,Pf为直流线路侧首端功率,Pt为直流线路侧末端功率,根据已知的系统电机功率及节点负荷、网络的导纳矩阵进行潮流计算,各得到节点的有功功率值,即得到直流线路两端节点的功率值Pf与Pt。,Pt的符号为负,l0与l1为损耗参数,其为已知量。进一步地,在本专利技术所述的最小化交直流混合输电系统中有功损耗的方法,在步骤(3)中,基于有功损耗最小化模型中的各已知量,依据式(1)有功潮流方程约束条件和式(2)无功潮流方程约束条件,获得各节点的电压的实部值和虚部值。上述方案中,有功损耗最小化模型是基于双端发电机模型的等效,通过将直流线路两端等效成一组虚拟的双端发电机的方式,来实现直流输电线路在交流系统中的转换,进而将直流线路损耗函数Pt=(1-l1)Pf-l0加入系统优化的约束条件,Pf为直流线路首侧端功率,Pt为直流线路侧末端功率,Pf以及Pt的数据可以根据潮流计算得到,Pt符号为负,l0与l1为损耗参数。本案中优化变量选择系统中各节点的电压值,目标函数为全系统的有功损耗,有功损耗的函数表示为相邻两节点电压之差的二次函数,并乘以其两节点之间的电导值。可整体写做Ploss=-∑∑Gij[(fi-fj)2+(ei-ej)2],其中fi、fj分别表示节点i与节点j电压值的实部值,eBi、Bej分别表示节点i与节点j电压的虚部值,Gij为节点i和节点j之间的电导值,SB为输电系统中节点的集合,即i,j=1……nB,nB为输电系统中的节点数。为方便半定规划的优化计算,可将公式Ploss=-∑∑Gij[(fi-fj)2+(ei-ej)2]进一步展开整理,记做电压实部、虚部值分别相乘的形式,即可得如下公式:其中,系统的约束条件包括有功潮流方程约束条件、无功潮流方程约束条件、平衡节点约束条件、发电机出力本文档来自技高网...
一种最小化交直流混合输电系统中有功损耗的方法

【技术保护点】
一种最小化交直流混合输电系统中有功损耗的方法,其特征在于,包括步骤:(1)在输电系统中选取若干个节点;(2)基于所述若干个节点,建立输电系统中的有功损耗最小化模型,所述有功损耗最小化模型包括有功损耗函数和若干个约束条件;(3)基于所述有功损耗最小化模型,获得各所述节点的电压的实部值和虚部值;(4)将各节点的电压的实部值和虚部值、输电系统中各发电机输出的有功功率和无功功率作为变量,基于各变量列出各变量的矩阵;(5)将各变量的矩阵整合为对角线以外元素均为0的分块矩阵变量;以及将所述约束条件转换为约束矩阵;(6)将所述分块矩阵变量

【技术特征摘要】
1.一种最小化交直流混合输电系统中有功损耗的方法,其特征在于,包括步骤:(1)在输电系统中选取若干个节点;(2)基于所述若干个节点,建立输电系统中的有功损耗最小化模型,所述有功损耗最小化模型包括有功损耗函数和若干个约束条件;(3)基于所述有功损耗最小化模型,获得各所述节点的电压的实部值和虚部值;(4)将各节点的电压的实部值和虚部值、输电系统中各发电机输出的有功功率和无功功率作为变量,基于各变量列出各变量的矩阵;(5)将各变量的矩阵整合为对角线以外元素均为0的分块矩阵变量;以及将所述约束条件转换为约束矩阵;(6)将所述分块矩阵变量和约束矩阵作为半定规划算法模块的输入,采用内点法进行优化计算,半定规划算法模块输出最优变量矩阵,从所述最优变量矩阵中提取出最优电压变量矩阵块,并基于最优电压变量矩阵块求得最优电压的实部值和虚部值;(7)采用该最优电压的实部值和虚部值对输电系统进行控制,以使输电系统中的有功损耗最小化。2.如权利要求1所述的最小化交直流混合输电系统中有功损耗的方法,其特征在于,在步骤(2)中,所述有功损耗最小化模型被构造为:es=1.05(3)fs=0(4)PGkmin≤PGk≤PGkmaxk∈S...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄阮明秦旷宇黄一超吕东璘韩蓓李国杰汪可友
申请(专利权)人:国网上海市电力公司上海交通大学
类型:发明
国别省市:上海,31

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1