一种基于惩罚对偶分解技术的电力系统最优潮流控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于惩罚对偶分解技术的电力系统最优潮流控制方法，包括以下步骤：首先获得电力系统网络参数，确定最优潮流控制问题的数学模型；其次通过引入辅助变量，得到原最优潮流控制问题的等效问题；然后通过内外两层迭代算法来求解该等效问题，其中内层迭代利用块坐标下降算法在固定对偶变量的情况下求解相应的内层增广拉格朗日问题，而外层迭代则根据当前的约束可行性指标来更新相应的对偶变量、迭代控制参数以及惩罚因子；最后根据计算得到的母线注入功率值完成电力系统最优潮流控制。本发明专利技术利用惩罚对偶分解技术设计电力系统最优潮流，能够在保证潮流方程可行性的前提下使得系统性能损耗最小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统
，具体涉及一种基于惩罚对偶分解技术的电力系统最优潮流控制方法。
技术介绍
电力系统优化问题，包括规划、调度、运行于控制，其目标是系统安全性与经济性的平衡和折中。作为其中最重要的问题之一，最优潮流(Optimal Power Flow，OPF)控制是指电力系统的结构参数和负荷情况都已给定时，调节可利用的控制变量(如发电机输出功率、可调变压器抽头等)来找到能满足所有运行约束条件的，并使系统的某一性能指标(如发电成本或网络损耗)达到最小值时的潮流控制。近年来，随着智能电网、分布式发电技术、分布式电能存储技术的迅猛发展，在满足电力系统安全性的前提下，尽可能地提高经济性，合理利用资源配置和现有设备以减少能源消耗的最优潮流控制这一经典问题又成为了研究热点。从20世纪60年代以来，最优潮流作为电力系统运行和分析的强有力工具，一直倍受关注。经过近50年的发展，众多最优化方法被相继引入该领域，如：线性规划、二次规划、非线性规划以及牛顿法和解耦法等。但最优潮流是一个典型的非线性优化问题,且由于约束的复杂性使得其计算复杂,难度较大。当前，文献[M.Farivar and S.H.Low,“Branch flow model:Relaxations and convexification(parts I,II),”IEEE Trans.Power Syst.,vol.28,no.3,pp.2554–2572,2013]中提出了利用凸松弛方法——SOCP松弛求解最优潮流问题，然而其只在一定条件下证明了该松弛是紧的。对于非凸的最优潮流问题，凸松弛方法甚至都无法保证得到问题的可行解。因此，本专利技术提出基于惩罚对偶分解技术的电力系统最优潮流控制方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于惩罚对偶分解思想的电力系统最优潮流控制方法，本专利技术方法考虑了分布式发电中逆变器的控制问题，能够实现在达到电力系统各约束要求的同时降低电力系统性能损耗的目的，完成电力系统最优潮流控制。具体包括以下步骤：步骤1：获得电力系统网络参数：母线集合和去除根母线后的集合电网支路集合ε；母线之间支路的阻抗zij，各母线节点注入功率si的约束集合母线电压幅度值的平方vi的下限vi和上限步骤2：通过引入辅助变量将最优潮流问题等价为如下问题：其中|a|、a*和Re(a)分别表示复数a的幅度、共轭和实部；表示母线i处注入功率所引起的系统性能损耗；lij表示从母线i到母线j的电流幅度值的平方；Sij表示母线i到j间的连线发送端的潮流；步骤3：初始化外层迭代次数k＝0，最大外层迭代次数Kmax，外层收敛精度tolo；设定初始点和初始对偶变量初始化惩罚系数1/ρ0；设定迭代控制参数τ0，c，η0；步骤4：固定当前的对偶变量利用块坐标下降算法求解OPF问题的内层增广拉格朗日问题：其中表示第k+1次外层迭代计算后得到的所有变量值；步骤5：计算当前的约束可行性指标：判断是否达到收敛精度：ξ≤tolo或者是否达到最大迭代次数：k>Kmax；若是，输出母线的注入功率，计算系统性能损耗，执行步骤6；否则，判断ξ是否满足ξ≤ηk；若是，那么按如下公式更新对偶变量： λ 1 , k + 1 i = λ 1 , k i + 1 ρ k ( S i j - ( s i + Σ h : h → i ( S h i - z h i l h i ) ) ) k , ∀ ( i , j ) ∈ ϵ ]]> λ 2 , k + 1 i = λ 2 , k i + 1 ρ k ( v i - v ^ j - ( 2 Re ( z i j * 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于惩罚对偶分解技术的电力系统最优潮流控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1：获得电力系统网络参数：母线集合和去除根母线后的集合电网支路集合ε；母线之间支路的阻抗zij，各母线节点注入功率si的约束集合母线电压幅度值的平方vi的下限vi和上限步骤2：通过引入辅助变量将最优潮流问题等价为如下问题：其中|a|、a*和Re(a)分别表示复数a的幅度、共轭和实部；表示母线i处注入功率所引起的系统性能损耗；lij表示从母线i到母线j的电流幅度值的平方；Sij表示母线i到j间的连线发送端的潮流；步骤3：初始化外层迭代次数k＝0，最大外层迭代次数Kmax，外层收敛精度tolo；设定初始点和初始对偶变量初始化惩罚系数1/ρ0；设定迭代控制参数τ0，c，η0；步骤4：固定当前的对偶变量利用块坐标下降算法求解OPF问题的内层增广拉格朗日问题：其中表示第k+1次外层迭代计算后得到的所有变量值；步骤5：计算当前的约束可行性指标：判断是否达到收敛精度：ξ≤tolo或者是否达到最大迭代次数：k＞Kmax；若是，输出母线的注入功率，计算系统性能损耗，执行步骤6；否则，判断ξ是否满足ξ≤ηk；若是，那么按如下公式更新对偶变量：λ1,k+1i=λ1,ki+1ρk(Sij-(si+Σh:h→i(Shi-zhilhi)))k,∀(i,j)∈ϵ]]>λ2,k+1i=λ2,ki+1ρk(vi-v^j-(2Re(zij*Sij)-|zij|2lij))k,∀(i,j)∈ϵ]]>否则，更新ρk+1＝cρk。另外按一定规则更新ηk+1，τk+1＝cτk，并令迭代次数k＝k+1，重复步骤4和5；步骤6：根据计算得到的母线注入功率完成最优潮流控制。...

【技术特征摘要】
1.一种基于惩罚对偶分解技术的电力系统最优潮流控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1：获得电力系统网络参数：母线集合和去除根母线后的集合电网支路集合ε；母线之间支路的阻抗zij，各母线节点注入功率si的约束集合母线电压幅度值的平方vi的下限vi和上限步骤2：通过引入辅助变量将最优潮流问题等价为如下问题：其中|a|、a*和Re(a)分别表示复数a的幅度、共轭和实部；表示母线i处注入功率所引起的系统性能损耗；lij表示从母线i到母线j的电流幅度值的平方；Sij表示母线i到j间的连线发送端的潮流；步骤3：初始化外层迭代次数k＝0，最大外层迭代次数Kmax，外层收敛精度tolo；设定初始点和初始对偶变量初始化惩罚系数1/ρ0；设定迭代控制参数τ0，c，η0；步骤4：固定当前的对偶变量利用块坐标下降算法求解OPF问题的内层增广拉格朗日问题：其中表示第k+1次外层迭代计算后得到的所有变量值；步骤5：计算当前的约束可行性指标：判断是否达到收敛精度：ξ≤tolo或者是否达到最大迭代次数：k＞Kmax；若是，输出母线的注入功率，计算系统性能损耗，执行步骤6；否则，判断ξ是否满足ξ≤ηk；若是，那么按如下公式更新对偶变量： λ 1 , k + 1 i = λ 1 , k i + 1 ρ k ( S i j - ( s i + Σ h : h → i ( S h i - z h i l h i ) ...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵明敏，史清江，陈志勇，齐世强，潘博，
申请(专利权)人：嘉兴国电通新能源科技有限公司，浙江理工大学，浙江大学，北京国电通网络技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33