基于优化模型的电力系统热稳定安全域边界的搜索方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于优化模型的电力系统热稳定安全域边界的搜索方法，包括：设置初始功率增长方向，以基态潮流对应的参数为初始变量，利用传统最优潮流搜索初始热稳定临界点；改变功率增长方向，将上一个热稳定临界点作为新的初始点，该点相关信息作为下一热稳定临界点搜索的初值，通过优化模型搜索得到新的热稳定临界点，当热稳定临界点个数为m时，结束搜索；将所有搜索得到的m个热稳定临界点连接得到二维有功注入空间内的热稳定安全域边界；将热稳定安全域边界进行扩展，得到三维有功注入空间内的热稳定安全域边界。本发明专利技术避免了传统最优潮流模型搜索每个临界点时都以基态点为初值而耗时久的缺点，实现快速、准确地搜索热稳定安全域边界的目的。

【技术实现步骤摘要】
基于优化模型的电力系统热稳定安全域边界的搜索方法
本专利技术涉及热稳定安全域边界领域，尤其涉及一种基于优化模型的电力系统热稳定安全域边界的搜索方法。
技术介绍
电力系统热稳定性的研究在电力系统安全与稳定分析中具有重要地位。确保电力系统线路运行在约束功率范围内是保证电力系统安全运行的首要前提，对当前背景下电力系统线路传输功率的研究具有重要意义，电力系统热稳定性分析的方法有多种，其中安全域(securityregion,SR)分析法是一种重要的分析手段。热稳定安全域(thermalsecurityregion,THSR)是节点注入功率空间上所有输电线路有功功率都在约束范围内运行的点集，它是仅计及热稳定约束的电力系统静态安全域。该安全域对电力系统的安全监测与控制起到重要作用，通过观察当前运行点与THSR的位置关系可直观、准确地判定系统的热稳定性，然而，构建THSR的关键是THSR边界的搜索。目前，THSR边界的搜索方法主要为逐点搜索法与超平面近似法：1)逐点搜索法是反复对热稳定约束下的临界点进行搜索，得到足够数量的热稳定临界点集，构成THSR边界。该方法构建的THSR边界精度较高，可准确反映THSR边界，但该方法搜索的临界点集数量庞大，耗时较长，构建效率较低。2)超平面近似法是寻找与THSR局部边界足够接近的超平面来近似THSR边界，以提高THSR边界的构建速度。该方法的精度受边界曲率的影响较大，当THSR局部曲率较小时可保证良好的精度与图形效果，但THSR曲率较大时为避免安全域内部出现空洞，必须将一定数量的运行点排除在THSR外，从而造成了THSR边界的保守性，不能准确反映THSR。因此，对THSR边界的搜索仍缺乏准确快速、及精度高的方法。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于优化模型的电力系统热稳定安全域边界的搜索方法，本专利技术避免了传统最优潮流(optimalpowerflow,OPF)模型搜索每个临界点时都以基态点为初值而耗时久的缺点，实现了快速、准确地搜索THSR边界的目的，详见下文描述：一种基于优化模型的电力系统热稳定安全域边界的搜索方法，所述搜索方法包括以下步骤：1)设置初始功率增长方向，以基态潮流对应的参数为初始变量，利用传统最优潮流搜索初始热稳定临界点；2)改变功率增长方向，将上一个热稳定临界点作为新的初始点，该点相关信息作为下一个热稳定临界点搜索的初值，通过优化模型搜索得到新的热稳定临界点，当热稳定临界点的个数为m时，结束搜索；3)将所有搜索得到的m个热稳定临界点连接得到二维有功注入空间内的热稳定安全域边界，将热稳定安全域边界进行扩展，得到三维有功注入空间内的热稳定安全域边界。所述利用传统最优潮流搜索初始热稳定临界点的步骤具体为：以基态潮流状态变量为初值，带入搜索初始热稳定临界点数学模型中，计算得到初始热稳定临界点的状态变量和坐标；以节点i、j的有功注入功率为横纵坐标轴建立二维有功注入空间，将初始热稳定临界点映射至坐标轴内。所述该点相关信息作为下一个热稳定临界点搜索的初值，通过优化模型搜索得到新的热稳定临界点的步骤具体为：：已搜索得到的第k-1个热稳定临界点作为第k个待搜索热稳定临界点的初始点，该点的状态变量(xk-1,λk-1)与Δλk＝0作为初值，通过优化模型搜索第k个热稳定临界点对应的状态变量xk与Δλk，第k个热稳定临界点对应的功率增长因子λk由式λk＝λk-1+Δλk计算得到；将第k个热稳定临界点映射至节点i、j的有功注入功率为横纵坐标轴的二维有功注入空间内，坐标为(λkΔPik,λkΔPjk)。在步骤1)之前，所述搜索方法还包括：选择需要搜索热稳定安全域边界的支路并设定其有功功率极限值，设需搜索热稳定临界点个数和功率增长方向角步长。进一步地，所述将热稳定安全域边界进行扩展，得到三维有功注入空间内的热稳定安全域边界具体为：1)确定Z轴的有功功率增长步长以及二维边界对应的Z轴有功功率；2)令二维边界构建次数取从0至l的所有整数，总计画出l+1个以节点i、j的有功注入为横纵坐标轴的二维热稳定安全域边界；将l+1个二维边界进行拟合得到三维热稳定安全域边界。在步骤1)之前，还包括：选取节点i,j,u的有功注入分别作为X、Y与Z三维坐标轴；令节点u的功率增长分量ΔPu＝1，其余节点的功率增长分量为0，得到新的功率增长分量求得功率增长因子，进一步求得Z轴顶点坐标。本专利技术提供的技术方案的有益效果是：1、本方法利用THSR边界的相邻临界点存在近似相等的特点，将搜索得到的临界点作为新的初始点，该初始点的相关信息作为下一个临界点搜索的初值，进而实现THSR边界的快速构建；2、保留了传统逐点搜索法构建THSR边界精度高的优点，同时具有超平面近似法构建THSR边界效率高的优势；3、本方法通过改变待搜索支路的极限有功功率可以快速搜索得到不同极限有功功率状态下的THSR，有效应用于实际电力系统中，用来监测电力系统中线路有功功率的运行情况。附图说明图1是电力系统二维热稳定安全域边界的搜索方法的示意图；图2是电力系统热稳定安全域边界的搜索方法的流程图；图3是WECC-9(WesternElectricityCoordinatingCouncil)测试系统图；图4是WECC-9系统坐标轴为负荷节点的二维有功消耗的THSR边界的示意图；图5是本方法搜索THSR边界待搜索支路有功功率的实际值示意图；图6是热稳定临界点计算结果与实际值之间误差绝对值的百分比示意图；图7是电力系统三维热稳定安全域边界的搜索方法的示意图；图8是WECC-9系统坐标轴为负荷节点的三维有功消耗的THSR边界的示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。为了实现高精度THSR边界的快速、准确构建，根据THSR边界的特点，提出一种基于优化模型的THSR边界快速搜索方法。该方法利用THSR边界相邻临界点存在近似相等的特点，将搜索得到的临界点作为新的初始点，该点相关信息作为下一个临界点搜索的初值，进而实现THSR边界的构建。实施例1本专利技术实施例提供了一种电力系统热稳定安全域边界的搜索方法，参见图1、图2和图7，该方法包括以下步骤：101：选择需要搜索热稳定安全域边界的支路并设定其有功功率极限值，设置其余支路有功功率极限值，设需搜索热稳定临界点的个数为m，功率增长方向角步长为Δα；102：设置初始功率增长方向，以基态潮流对应的参数为初始变量，利用传统最优潮流搜索初始热稳定临界点；103：改变功率增长方向，将上一个热稳定临界点作为新的初始点，该点相关信息作为下一个临界点搜索的初值，通过优化模型搜索得到新的热稳定临界点，当热稳定临界点的个数为m时，结束搜索；104：将所有搜索得到的m个热稳定临界点连接得到二维有功注入空间内的热稳定安全域边界。105：将二维热稳定安全域边界进行扩展，得到三维有功注入空间内的热稳定安全域边界。综上所述，本专利技术实施例通过上述步骤101-步骤105以已知求得的热稳定临界点作为初始点，该点相关信息作为下一个临界点搜索的初值，达到快速搜索热稳定临界点的目的，实现了二维与三维热稳定安全域边界的快速准确搜索。实施例2下面结合具体的计算公式、图1、图2和图7对实施例1中的方案进行进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于优化模型的电力系统热稳定安全域边界的搜索方法，其特征在于，所述搜索方法包括以下步骤：1)设置初始功率增长方向，以基态潮流对应的参数为初始变量，利用传统最优潮流搜索初始热稳定临界点；2)改变功率增长方向，将上一个热稳定临界点作为新的初始点，该点相关信息作为下一个热稳定临界点搜索的初值，通过优化模型搜索得到新的热稳定临界点，当热稳定临界点的个数为m时，结束搜索；3)将所有搜索得到的m个热稳定临界点连接得到二维有功注入空间内的热稳定安全域边界，将热稳定安全域边界进行扩展，得到三维有功注入空间内的热稳定安全域边界。

【技术特征摘要】
1.一种基于优化模型的电力系统热稳定安全域边界的搜索方法，其特征在于，所述搜索方法包括以下步骤：1)设置初始功率增长方向，以基态潮流对应的参数为初始变量，利用传统最优潮流搜索初始热稳定临界点；2)改变功率增长方向，将上一个热稳定临界点作为新的初始点，该点相关信息作为下一个热稳定临界点搜索的初值，通过优化模型搜索得到新的热稳定临界点，当热稳定临界点的个数为m时，结束搜索；3)将所有搜索得到的m个热稳定临界点连接得到二维有功注入空间内的热稳定安全域边界，将热稳定安全域边界进行扩展，得到三维有功注入空间内的热稳定安全域边界。2.根据权利要求1所述的一种基于优化模型的电力系统热稳定安全域边界的搜索方法，其特征在于，所述利用传统最优潮流搜索初始热稳定临界点的步骤具体为：以基态潮流状态变量为初值，带入搜索初始热稳定临界点数学模型中，计算得到初始热稳定临界点的状态变量和坐标；以节点i、j的有功注入功率为横纵坐标轴建立二维有功注入空间，将初始热稳定临界点映射至坐标轴内。3.根据权利要求1所述的一种基于优化模型的电力系统热稳定安全域边界的搜索方法，其特征在于，所述该点相关信息作为下一个热稳定临界点搜索的初值，通过优化模型搜索得到新的热稳定临界点的步骤具体为：：已搜索得到的第k-1个热稳定临界点作为第k个待搜索热稳定临界点的初始点，该点的状态变量(xk-1,λk-1)与Δλk＝0作为初值，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李雪，姜涛，谭洪强，陈厚合，李国庆，张嵩，张儒峰，王长江，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22