本发明专利技术提供了基于灵敏度和约束等值的互联电网最优潮流计算方法，首先采用最优潮流方法计算获得等值前外网可用容量，然后在满足潮流和灵敏度一致性的等值网络的基础上，保持等值前后可用容量不变，同时约束信息不变，推导等值网络的约束条件，基于等值后的网络和约束条件，建立新的最优潮流模型。本发明专利技术方法采用最优潮流方法计算外网边界节点及边界截面的可用容量，基于等值前后可用容量一致性推导等值约束条件，有效提高等值约束计算的准确性。本发明专利技术方法的计算精度高于现有不考虑约束的最优潮流计算方法，能够很好地模拟实际外网的运行情况，向内网提供适当的功率支撑，以保证互联电网的安全稳定经济运行。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统最优潮流
，具体涉及考虑等值模型的互联电网最优 潮流计算。
技术介绍
随着新能源的大力发展、电力市场的不断推进以及负荷的不断增长，电力系统逐 渐发展成为分层分区且各分区之间又紧密联系的互联大电网。由于各子网之间相互影响日 益增强，在对所研究的子网（即内网）进行分析决策时，必须对互联外网的影响进行有效考 虑。但在某些情况下，由于技术原因或涉及到行业机密性等问题，系统子网之间不能共享电 网数据，造成系统中各子网之间无法进行完备的数据交换。因此，既能保留互联子网信息又 具有良好保密性能的等值模型在互联电网分析计算中得到了广泛的应用。 在最优潮流分析计算中，潮流、灵敏度及约束条件都是非常重要的信息，建立等值 模型时应充分考虑等值前后潮流、灵敏度及约束的一致性，以保证内网的最优潮流分析计 算精度及其运行决策的有效性。 现有考虑等值的最优潮流计算方法通常都只考虑了等值前后潮流的一致性，但没 有考虑等值前后灵敏度和约束的一致性。 现有考虑等值的最优潮流方法，如1997年第12卷第4期《IEEE Transactions on Power Systems》 中"Equivalent optimization model for loss minimization:a suitable analysis approach" 一文，该文献基于未化简网络，简化了外网的不等式约束和 变量约束条件，对等式约束进行分解计算，建立了 Equivalent Optimal Power FIow(EOPF) 模型。但在某些情况下完备的外网网络数据是难以获得的，因此该方法的应用具有一定的 局限性。又如 2014 年 1 月于 Design Automation Conference 发表的 "Fast large-scale optimal power flow analysis for smart grid through network reduction"一文，该文 献将外网的节点化简为一个等值节点，将外网的支路化简一条连接等值节点和边界节点的 等值支路，将发电机功率和负荷分别叠加到等值节点处，再基于等值前后潮流的一致性，推 导等值支路的阻抗参数。然后针对等值后网络，建立了对应的最优潮流模型。该方法在建 立等值模型时将发电机简单等值为注入功率，不能在等值模型中有效保留元件特性。该方 法对变量约束进行等值处理时，要么将约束直接叠加，要么取约束的最小值。该方法不能保 证等值前后约束信息的一致性，从而导致外网等值精度降低、等值约束计算不准确，难以达 到内网的分析计算的要求，进而影响互联电网的安全稳定运行。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有考虑等值的最优潮流方法的不足，提供一种全面考虑潮 流、灵敏度及约束信息一致性的等值互联电网最优潮流计算方法。本专利技术在采用2014年第 29 卷第 5 期的《IEEE TRANSACTIONS ON POWER SYSTEM》中 "Static Equivalent Method Based on Component Particularity Representation and Sensitivity Consistency"所 提出的保持等值前后潮流及灵敏度一致性的静态等值方法的基础上，建立等值网络，有效 地保证了等值网络参数的计算精度。本专利技术全面考虑了外网电源的功率约束、电压约束及 支路和网络的功率传输能力约束，采用了最优潮流方法计算外网边界节点及边界截面的可 用容量，并基于等值前后可用容量的一致性推导等值约束条件，有效地提高了等值约束条 件计算的准确性。最后基于该等值模型，对最优潮流模型进行简化，建立基于潮流、灵敏度 及约束一致性等值的互联电网最优潮流计算模型。 实现本专利技术目的之技术方案是，基于潮流、灵敏度及约束一致性等值的互联电网 最优潮流计算方法。首先采用最优潮流方法计算获得等值前外网可用容量，然后在满足潮 流和灵敏度一致性的等值网络的基础上，保持等值前后可用容量不变，即约束信息不变，推 导等值网络的约束条件。基于等值后的网络和约束条件，建立新的最优潮流模型。 ，包括以下步 骤： 1)采用最优潮流方法计算等值前外网可用容量 等值前的互联电网节点包括网节点集合E、边界节点集合B和内网节点集合I三部 分。首先输入互联电网基础数据，包括互联电网拓扑结构和电力设备参数。所述互联电网 拓扑结构包括电网分区情况及电网中各节点的连接关系。所述电力设备参数包括，全部线 路的阻抗参数与对地电纳参数，变压器的阻抗参数、对地导纳参数及变比参数，全部节点的 对地导纳参数，发电机出力约束条件和线路传输约束条件。然后基于上述过程中输入的外 网和边界处的基础数据，建立求解外网可用容量的最优潮流模型。 I)目标函数 边界节点B1处的可用容量 边界截面B-all处的可用容量Cb all: 公式1和2中，G为外网通过边界节点向外传输的实际功率，NB为边界节点数量。 II)建立外网节点以及边界节点约束条件 首先建立如公式3和4的功率平衡约束模型： 公式3和4中，别为外网节点以及边界节点i、j的节点编号，E1G {E，B}， EjG {E，B}，Ne为外网节点数量，毛、备分别为节点E1处的有功和无功注入功率，％、& 分别为节点E1处的电压幅值、相角，匕,、~分别为节点E,处的电压幅值、相角，式中为节点导纳矩阵的第E1R、第E ,列项元素的实部，馬,_>￡;为节点导纳矩 阵的第E1R、第E j列项元素的虚部。 然后建立如公式5、6、7和8的变量约束条件： 公式5-8中，％、fta,分别为发电机节点E1的有功和无功出力，N @分别为外网发 电机节点数量，N1e分别为外网支路数量，为支路Ek流过的有功功率，％为节点E1处的 电压幅值，（*)max和（*) min分别表示（*)的上限和下限。 最后采用内点法求解最优潮流模型获得等值前边界节点&可用容量G和边界截 面B-all可用容量(^311的值。 2)建立保留约束的等值模型 采用现有基于潮流和灵敏度一致性的静态等值方法计算等值网络的等值参数，所 述等值参数包括等值支路阻抗為^,、^等值对地支路和等值负荷??#..。 边界节点B1的功率平衡公式如公式9 : 边界截面B-all的功率平衡公式如公式10 : 公式9和10中，,为等值网络通过边界节点&流入内网的有功功率；P _ωΒι是 等值发电机节点流向边界节点B1的支路有功功率。,由边界节点Bj流向B i的支 路有功功率，为边界节点B1处等值对地支路的有功功率，其计算公式如公式11 : 其中，匕为节点B1的电压。 边界节点B1流过的功率应小于该边界节点的可用容量，如公式12 : 同理，边界截面B-all流过的功率应小于该边界截面的可用容量，如公式13 : 公式10和11中，为等值后边界节点的可用容量，(；qB all为等值后边界截面的 可用容量。 保持等值前后边界节点B1和边界截面B-all的可用容量不变，则有等式14和15 : 将公式12-15代入公式10和11，可求解得到等值约束条件，BP : 3)考虑等值的最优潮流模型 基于第2步获得的等值网络拓扑结本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于潮流、灵敏度及约束一致性等值的互联电网最优潮流计算方法，其特征在于，包括以下步骤：1)采用最优潮流方法计算等值前外网可用容量；等值前的互联电网节点包括外网节点集合E、边界节点集合B和内网节点集合I三部分；首先输入互联电网基础数据，包括互联电网拓扑结构和电力设备参数；所述互联电网拓扑结构包括电网分区情况及电网中各节点的连接关系；所述电力设备参数包括,全部线路的阻抗参数与对地电纳参数，变压器的阻抗参数、对地导纳参数及变比参数，全部节点的对地导纳参数，发电机出力约束条件和线路传输约束条件；然后基于上述过程中输入的外网和边界处的基础数据，建立求解外网可用容量的最优潮流模型；I)目标函数；边界节点Bi处的可用容量CBi=max PBi,(i=1,2,...,NB)---(1)]]>边界截面B‑all处的可用容量CB‑all；CB-all=maxΣi=1NBPBi---(2)]]>公式1和2中，为外网通过边界节点向外传输的实际功率，NB为边界节点数量；II)建立外网节点以及边界节点约束条件；首先建立如公式3和4的功率平衡约束模型；PEi-VEiΣj=1NE+NBVEj(GEi,EjcosδEi,Ej+BEi,EjsinδEi,Ej)=0,(i=1,2,...,NE+NB)---(3)]]>QEi-VEiΣj=1NE+NBVEj(GEi,EjsinδEi,Ej-BEi,EjcosδEi,Ej)=0,(i=1,2,...,NE+NB)---(4)]]>公式3和4中，Ei、Ej分别为外网节点以及边界节点i、j的节点编号，Ei∈{E,B}，Ej∈{E,B},NE为外网节点数量，分别为节点Ei处的有功和无功注入功率，分别为节点Ei处的电压幅值、相角，分别为节点Ej处的电压幅值、相角，式中为节点导纳矩阵的第Ei行、第Ej列项元素的实部，为节点导纳矩阵的第Ei行、第Ej列项元素的虚部；然后建立如公式5、6、7和8的变量约束条件；VEimin≤VEi≤VEimax,(i=1,2,...,NE+NB)---(5)]]>PGEimin≤PGEi≤PGEimax,(i=1,2,...,NGE)---(6)]]>QGEimin≤QGEi≤QGEimax,(i=1,2,...,NGE)---(7)]]>-PlEkmax≤PlEk≤PlEkmax,(k=1,2,...,NlE)---(8)]]>公式5‑8中，分别为发电机节点Ei的有功和无功出力，NGE分别为外网发电机节点数量，NlE分别为外网支路数量，为支路Ek流过的有功功率，为节点Ei处的电压幅值，(*)max和(*)min分别表示(*)的上限和下限；最后采用内点法求解最优潮流模型获得等值前边界节点Bi可用容量和边界截面B‑all可用容量CB‑all的值；2)建立保留约束的等值模型；采用现有基于潮流和灵敏度一致性的静态等值方法计算等值网络的等值参数，所述等值参数包括等值支路阻抗和等值对地支路和等值负荷边界节点Bi的功率平衡公式如公式9；边界截面B‑all的功率平衡公式如公式10；Σi=1NBPeqLGiBi=Σi=1NBPeqBi+Σi=1NBPeqLBi+Σi=1NBPeqB0i---(10)]]>公式9和10中，NB为边界节点数量，为等值网络通过边界节点Bi流入内网的有功功率；是等值发电机节点流向边界节点Bi的支路有功功率；由边界节点Bj流向Bi的支路有功功率；为边界节点Bi处等值对地支路的有功功率，其计算公式如公式11；PeqB0i=real[U·Bi(U·BiYeqB0i)*],(i=1,2,...,NB)---(11)]]>其中，节点Bi的电压，为等值对地支路；边界节点Bi流过的功率应小于该边界节点Bi的可用容量，如公式12；PeqBi≤CeqBi,(i=1,2,...,NB)---(12)]]>同理，边界截面B‑all流过的功率应小于该边界截面的可用容量，如公式13；Σi=1NBPeqBi≤CeqB-all---(13)]]>公式10和11中，NB为边界节点数量，为等值后边界节点的可用容量，CeqB‑all为等值后边界截面的可用容量；保持等值前后边界节点Bi和边界截面B‑all的可用容量不变，则有等式14和15；CeqBi=CBi,(i=1,2,...,NB)---(14)]]>CeqB‑all＝CB‑all (15)将公式12‑15代入公式10和11，可求解得到等值约束条件，即；PeqLGiBi+PeqLBj...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：余娟，刘珏麟，赵霞，颜伟，杨梦帆，代伟，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85
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