一种含110kV等级电网安全约束优化调度方法技术

本发明专利技术公开了一种含110kV等级电网安全约束优化调度方法，首先对直流潮流模型进行了改进，针对110kV电压等级电网中线路电抗与电阻的比值相对较小，不满足X>>R这一简化条件，因此不可以忽略线路电阻，而各节点电压幅值近似认为在额定值附近，线路两端节点电压相角相差很小，近似为0，并忽略电网中的接地支路，从而对交流潮流模型进行简化，得到的线路功率计算结果的准确性较高；将改进的直流潮流模型应用于含110kV电压等级电网安全约束日前发电优化调度问题中进行求解，求解速度很快并且求解结果更加的合理准确。

【技术实现步骤摘要】
一种含110kV等级电网安全约束优化调度方法
本专利技术涉及电力
，具体涉及一种含110kV等级电网安全约束优化调度方法。
技术介绍
制定电网中各发电机组的日前发电调度计划曲线是电力系统运行调度中的关键环节，而安全性是电网运行的最基本的要求，因此需要对制定的发电调度计划曲线进行网络安全校核，保证各时段对应的所有输电线路的有功功率都不超过其最大传输功率。电力系统潮流计算是在给定系统的网架结构、支路参数及负荷和发电机节点功率的运行条件下，计算出电力系统内各个节点的电压幅值及相角、各条线路的传输功率、网络的功率损耗等状态，可以用来检查网络元件是否过负荷、各个节点电压是否满足要求、功率的分布和分配是否合理等，因此，可以应用于电力系统优化调度问题中进行网络安全校核。潮流计算可以根据求解数学模型的不同分为交流潮流和直流潮流，交流潮流方程是非线性的，计算结果的精度较高，可以全面的反映系统的真实情况，但是其求解效率低，因此一般并不适用于大电网优化运行调度问题中的线路功率安全校核。直流潮流则是在交流潮流的基础上简化得到的，在交流潮流的基础上做了如下简化过程：1)忽略电网中的接地支路；2)由于正常运行情况下，电力系统中各节点电压幅值在额定值附近，因此近似认为Vi≈1；3)线路两端节点的电压相角相差很小，即θij≈0，因此近似认为sinθij≈θij,cosθij≈1；4)在超高压电网中满足支路电抗远远大于支路电阻，即X>>R，因此可以忽略支路电阻。直流潮流模型不考虑网络中的无功分布和损耗，是一组线性方程式，可以有效的减少计算量，求解效率得到了很大提高，目前被广泛应用于电力系统日前发电计划的安全校核、电力市场阻塞管理、安全约束经济调度、静态安全分析以及安全约束机组组合等问题中。目前，我国有多个中心城市电网从省级电网中独立出来，直属于区域电网管理，例如，广州、深圳电网从广东电网中独立出来，直属于南方电网管理。中心城市电网调度中心由于管辖的范围较小，日常运行中除了关注所属辖区内的220kV及以上等级电网的运行状态外，还需要关注所属辖区内的110kV等级电网的运行状态，对制定的发电调度计划曲线进行网络安全校核时，需要考虑110kV等级电网的安全运行。目前在考虑网络安全约束的主网优化调度问题中，一般都采用直流潮流模型，这是因为一般认为主网通常是高压网络，包含220kV及以上的网架结构，满足上述X>>R等4个简化条件，计算精度也比较高。但是，由于110kV电网中线路电抗与电阻的比值相对较小，不满足X>>R这一简化条件，因此，当需要对包含110kV等级电网进行安全约束优化调度时，若仍采用直流潮流模型进行分析，可能会导致计算得到的线路功率不准确，从而在进行线路功率安全校验时与实际情况出现较大偏差，影响得到的电网优化调度结果的准确性，严重时会导致得到的优化调度结果不满足实际的网络安全约束。因此，在包含110kV等级电网安全约束优化调度问题中，对直流潮流模型进行改进是很有必要的，从而使线路功率的计算结果更加准确，获得的电网优化调度结果也更加符合实际情况。对于含有110kV等级的电网，由于110kV网架中线路电抗与电阻的比值相对较小，不满足X>>R这一简化条件，如果直接采用直流潮流模型计算线路功率进行网络安全校核，会导致计算得到的线路功率不准确，从而在进行线路功率安全校验时与实际情况出现较大偏差，影响电网的优化调度运行结果。目前国内外对于电网安全约束优化调度问题中，通常直接采用直流潮流模型计算线路功率进行网络的安全校核；并且，对含有110kV等级电网(不满足X>>R条件)的安全约束优化调度问题应该采用什么网络分析模型才能准确计算线路功率，还没有进行相关研究。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的旨在提供一种含110kV等级电网安全约束优化调度方法，以获得更加符合实际情况的电网优化调度结果。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种含110kV等级电网安全约束优化调度方法，所述方法包括：忽略电网中的接地支路，得到交流潮流模型下线路的有功功率为：Pij＝ViVj(Gijcosθij+Bijsinθij)-Vi2Gij(1)式中：Pij为线路ij的有功功率；Vi和Vj分别为节点i和节点j的电压幅值；θij为节点i和节点j之间的电压相角差；Gij、Bij分别为节点i和节点j之间的互电导和互电纳；对交流潮流模型下线路的有功功率进行简化，得到改进直流潮模型，该改进直流潮模型包括任意线路ij的有功功率方程：以及，任意节点i的注入有功功率平衡方程：将改进直流潮模型应用于含110kV电压等级电网的安全约束日前发电优化调度问题，以获得电网优化调度结果。本专利技术的有益效果在于：本方法首先对直流潮流模型进行了改进，针对110kV电压等级电网中线路电抗与电阻的比值相对较小，不满足X>>R这一简化条件，因此不可以忽略线路电阻，而各节点电压幅值近似认为在额定值附近，线路两端节点电压相角相差很小，近似为0，并忽略电网中的接地支路，从而对交流潮流模型进行简化，得到的线路有功功率计算结果的准确性较高；将改进的直流潮流模型应用于含110kV电压等级电网安全约束日前发电优化调度问题中进行求解，求解速度很快并且求解结果更加的合理准确。附图说明图1为IEEE-9节点系统网架结构接线图；图2为总负荷预测曲线图；图3为越限的线路功率计数的变化趋势图；图4a-4c为机组的出力计划曲线对比图。具体实施方式下面，结合附图以及具体实施方式，对本专利技术做进一步描述：本实施例提供了一种含110kV等级电网安全约束优化调度方法，该方法包括(1)建立改进直流潮流模型忽略电网中的接地支路，则交流潮流模型下线路的有功功率为：Pij＝ViVj(Gijcosθij+Bijsinθij)-Vi2Gij(1)式中：Pij为线路ij的有功功率；Vi和Vj分别为节点i和节点j的电压幅值；θij为节点i和节点j之间的电压相角差；Gij、Bij分别为节点i和节点j之间的互电导和互电纳。简化过程：1)由于一般正常运行情况下，电力系统中各节点电压幅值在额定值附近，因此近似认为Vi≈1,Vj≈1。2)线路两端节点的电压相角相差很小，即θij≈0，因此近似认为sin(θij/2)≈θij/2,cos(θij/2)≈1。因此，线路有功功率式(1)可简化为：进而得到任意节点i的注入功率平衡方程：(2)含110kV等级电网安全约束优化调度模型A、目标函数以最小化系统中所有机组的运行费用之和为目标，机组的运行费用包括开停机费用与发电燃料消耗费用，如式(4)：式中，T为调度周期总的时段数，在此将一天分为96个时段，则每个时段为15min，N1为常规火电机组总数，CiU,t和CiD,t分别为常规火电机组i在时段t的开机和停机费用，Fi,t为常规火电机组i在时段t的发电费用；N2为抽蓄机组总数，CsU,t和CsD,t分别为抽蓄机组s在时段t的开机和停机费用，由于抽蓄机组的运行不会消耗燃料，所以发电费用为零。对于常规火电机组，其发电费用如式(5)：Fi,t＝Ai×本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含110kV等级电网安全约束优化调度方法，其特征在于，所述方法包括：忽略电网中的接地支路，得到交流潮流模型下线路的有功功率为：Pij＝ViVj(Gijcosθij+Bijsinθij)‑Vi2Gij                   (1)式中：Pij为线路ij的有功功率；Vi和Vj分别为节点i和节点j的电压幅值；θij为节点i和节点j之间的电压相角差；Gij、Bij分别为节点i和节点j之间的互电导和互电纳；对交流潮流模型下线路的有功功率进行简化，得到改进直流潮模型，该改进直流潮模型包括任意线路ij的有功功率方程：

【技术特征摘要】
1.一种含110kV等级电网安全约束优化调度方法，其特征在于，所述方法包括：忽略电网中的接地支路，得到交流潮流模型下线路的有功功率为：Pij＝ViVj(Gijcosθij+Bijsinθij)-Vi2Gij(1)式中：Pij为线路ij的有功功率；Vi和Vj分别为节点i和节点j的电压幅值；θij为节点i和节点j之间的电压相角差；Gij、Bij分别为节点i和节点j之间的互电导和互电纳；对交流潮流模型下线路的有功功率进行简化，得到改进直流潮模型，该改进直流潮模型包括任意线路ij的有功功率方程：以及，任意节点i的注入有功功率平衡方程：将改进直流潮模型应用于含110kV电压等级电网的安全约束日前发电优化调度问题，以获得电网优化调度结果。2.如权利要求1所述的含110kV等级电网安全约束优化调度方法，其特征在于，在改进直流潮模型应用于含110kV电压等级电网的安全约束日前发电优化调度问题中，优化调度以电网总发电运行成本最小为目标函数，约束条件包含有机组的开停费用约束，系统功率平衡约束，常规机组出力上限约束、机组爬坡/滑坡约束、机组最小开停机时间约束，抽水蓄能机组的运行约束，系统旋转备用约束，节点注入有功功率平衡约束，网络安全约束。3.如权利要求1或2所述的含110kV等级电网安全约束优化调度方法，其特征在于，对交流潮流模型下线路的有功功率进行简化，得到改进直流潮模型过程为：1)由于一般正常运行情况下，电网电力系统中各节点电压幅值在额定值附近，因此近似认为Vi≈1,Vj≈1；2)线路两端节点的电压相角相差很小，即θij≈0，因此近似认为sin(θij/2)≈θij/2,cos(θij/2)≈1；因此，式(1)可简化为：进而得到改进直流潮模型任意节点i的注入功率平衡方程：4.如权利要求2所述的含110kV等级电网安全约束优化调度方法，其特征在于，所述目标函数：以最小化电网总发电运行成本即所有机组的运行费用之和为目标，机组的运行费用包括开停机费用与发电燃料消耗费用，如式(4)：式中，T为调度周期总的时段数，在此将一天分为96个时段，则每个时段为15min，N1为常规火电机组总数，CiU,t和CiD,t分别为常规火电机组i在时段t的开机和停机费用，Fi,t为常规火电机组i在时段t的发电费用；N2为抽蓄机组总数，CsU,t和CsD,t分别为抽蓄机组s在时段t的开机和停机费用，由于抽蓄机组的运行不会消耗燃料，所以发电费用为零；对于常规火电机组，其发电费用如式(5)：Fi,t＝Ai×Pi,t式中，Ai为机组i发电费用的燃料耗量特性系数，Pi,t为机组i在时段t的出力。5.如权利要求2或4所述的含110kV等级电网安全约束优化调度方法，其特征在于，所述机组的开停机费用约束为：开机费用约束：停机费用约束：式中，Ki和Ji分别为常规机组i的单次开机和停机费用，Ks和Js分别为抽蓄机组s的单次开机和停机费用。Ii,t/Zs,t为常规机组i/抽蓄机组s在时段t的启停状态，启动状态值为1，停机状态值为0。6.如权利要求2所述的含110kV等级电网安全约束优化调度方法，其特征在于，所述系统的功率平衡约束为：式中，PLoad,t为时段t的系统总负荷，PLoss,t为时段...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢苑，林舜江，卢艺，刘明波，
申请(专利权)人：华南理工大学，深圳供电局有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44