计及互联电网分区自动发电控制的统一迭代潮流计算方法技术

本发明专利技术公开了计及互联电网分区自动发电控制的统一迭代潮流计算方法，包括：计及分区不平衡功率的调节步骤：通过在常规潮流方程中引入不平衡功率因子及AGC功率分配因子，得到改进后的潮流方程，反应各区域AGC机组独立调节区内不平衡功率的工况；计及区域间联络线功率控制步骤：通过区域联络线传输功率方程，推导出区域交换功率方程；将改进后的潮流方程及交换功率方程联立构建统一迭代格式的互联电网潮流计算模型，该模型中变量个数等于方程数目；利用牛顿法迭代求解上述互联电网潮流计算模型。该方法考虑了电力系统实际的功率调控策略，更符合系统运行工况，计算结果更准确，实用性更好。

Unified iterative power flow calculation method considering interconnected power network partition automatic generation control

The invention discloses a unified iterative flow calculation method for the automatic generation control of the interconnected power grid, including the step of adjusting the unbalanced power of the zoning. By introducing the unbalanced power factor and the AGC power distribution factor in the conventional power flow equation, the improved tidal current equation is obtained, and the independent AGC unit is independent of each region. The operating conditions of the unbalanced power in the area are adjusted; the power control step of the interregional contact line is taken into account: the power equation is transmitted through the regional contact line, and the region exchange power equation is derived, and the improved power flow equation and the exchange power equation are combined to build a unified iterative scheme for the power flow calculation of the interconnected power grid. The number is equal to the number of equations, and the Newton method is used to solve the power flow calculation model of the interconnected power grid iteratively. This method considers the actual power control strategy of the power system, more in line with the operating conditions of the system, more accurate calculation results, better practicability.

【技术实现步骤摘要】
计及互联电网分区自动发电控制的统一迭代潮流计算方法
本专利技术涉及电力系统互联电网的运行分析
，特别是涉及计及互联电网分区自动发电控制的统一迭代潮流计算方法。
技术介绍
为了缓解东部经济发达地区的能源问题，为了更好的消纳和利用新能源，将西部的优质能源以最为经济和高效的方式送达东部负荷中心，我国制定并推行以西电东送为重心，规划建设以特高压交流和特高压直流为主干的“强交、强直”型输电网架。届时，输电走廊将跨越多个区域，贯穿多重网络架构，最终实现能源在更大范围内的流转与互通。在上述背景之下，对大型互联电网的分析及其计算方法的研究显得尤为重要。其中，潮流计算作为常规的也是最为有效的方法，对于大型互联电网分析具有举足轻重的地位和作用，成为电力工作者研究的焦点问题之一。然而，多区域互联模式下，需要考虑各个区域内部的功率控制策略，以及各个潮流断面的功率调控，传统的潮流计算方法未能计及这些因素。因此，常规潮流计算难以满足互联电网在方式校验和状态分析等方面的要求，需要提出适应互联协调模式下的潮流计算方法。特别是在交流互联电网跨区域送电的工况下，各区域内AGC机组一方面要维持电网频率，另一方面要负责调节区域之间潮流断面传输功率，承担着极为重要的调节任务。各个区域内的AGC机组，根据各区域内的频率偏差以及区域间联络线功率偏差，按照一定的分摊比例系数承担调节任务，在保证系统频率稳定的同时实现多区域之间功率的有序交换。考虑到AGC机组的分区协调特性，针对大型互联电网的潮流计算方法需要进一步的改进和完善。由于常规潮流方程中，没有考虑多区域的功率协调，全网的不平衡功率仅由一个节点松弛承担，不能体现区域之间断面功率的约束，因此，众多科研工作者针对互联电网的潮流计算方法提出了改进策略，在互联电网的潮流计算领域，已经有较多研究成果。纵观目前的互联电网潮流计算方法，多采用异步式计算或交替迭代等策略，然而，在分析静态电压稳定等特殊问题时，仍然需要统一的潮流迭代格式。比如，在连续潮流计算时，需要在每次预测矫正计算过程当中，依据潮流雅克比矩阵的特征值判断是否出现约束诱导形分叉点或是鞍节分叉点。再比如，基于模态分析的静态电压稳定分析，需要计算雅克比矩阵全部的特征值及其对应的特征向量。这些算法都是基于全系统潮流方程及其雅克比矩阵，要求在分析多重互联电网的静态电压稳定性分析时，潮流模型具有统一的模型和迭代格式。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了计及互联电网分区自动发电控制的统一迭代潮流计算方法，该方法考虑了电力系统实际的功率调控策略，更符合系统运行工况，计算结果更准确，实用性更好。计及互联电网分区自动发电控制的统一迭代潮流计算方法，包括：计及分区不平衡功率的调节步骤：通过在常规潮流方程中引入不平衡功率因子及AGC功率分配因子，得到改进后的潮流方程，反应各区域AGC机组独立调节区内不平衡功率的工况；计及区域间联络线功率控制步骤：通过区域联络线传输功率方程，推导出区域交换功率方程；模型构建并求解的步骤：将改进后的潮流方程及交换功率方程联立构建统一迭代格式的互联电网潮流计算模型，该模型中变量个数等于方程数目；利用牛顿法迭代求解上述互联电网潮流计算模型。进一步的，所述计及分区不平衡功率的调节步骤中，假设系统分为d个分区，每个节点对应于各分区的AGC功率分配因子用参数α表示，α≥0，即得到AGC功率分配因子矩阵，矩阵的行数对应系统的总节点数，列数对应系统的总分区数。进一步的，所述矩阵中的元素的值：任取矩阵中的第i行第k列元素aik，对应节点i和第k分区，当节点i不在第k分区内时，aik＝0；当节点i在第k分区，但节点i处没有机组参与AGC调节时，aik＝0；当节点i在第k分区内，节点i处有发电机组参与AGC调节时，aik≠0。进一步的，所述计及分区不平衡功率的调节步骤中关于不平衡功率因子：各个分区的AGC均为独立调节各自区域的不平衡功率，为每个分区k分别定义不平衡功率因子μk，得到不平衡功率因子向量。进一步的，所述不平衡功率因子向量反应各分区有功不平衡量的大小，同时也反应AGC机群的功率调控方向，不平衡功率因子大于零说明区域的AGC机组有功出力上调，不平衡功率因子小于零，则说明AGC机组有力下调。进一步的，所述不平衡功率因子向量与AGC功率分配因子矩阵的乘积，对于任取的节点i而言，乘积所获得的参数表示由AGC分配因子决定的有功调节量。进一步的，所述计及区域间联络线功率控制步骤中，区域互联电网中区域之间的交换功率，由区域联络线两侧的AGC机组负责调控，对于联络线功率的测量，在送端电网侧量测，并将各联络线功率的量测值共享给受端电网，对于多个电网互联的情况，每一个子区域的AGC机群负责调控该区域与外电网联络线的总交换功率为某一设定值。进一步的，对每个分区分别建立交换功率方程，如式(12)所示：式中：表示线路传输功率方向修正因子；ΔPk表示受区域AGC机群调控的k区域交换功率的设定值；k表示区域编号；d表示总的分区数目；Lk表示第k个区域对外联络线的集合，l∈Lk说明线路l两端的节点分别属于区域k以及其它区域。进一步的，假设线路l首末两端的节点号分别为i和j，Pl表示联络线l首端(i侧)的传输有功，可依据式(13)计算得到Pl＝Vi2Gij-ViVj(Gijcosθij+Bijsinθij)(13)进一步的，指定区域功率送出方向为正方向，ΔPd＞0说明区域功率外送，ΔPd＜0说明区域从外电网受电，并且，对于第k个区域对外联络线l而言，满足式(14)。式中：Ωk表示第k个区域所包含节点的集合。进一步的，所有联络断面的交换功率之和为0，满足(15)所示的关系式。因此，对于包含d个区域的分区互联电网而言，只需要知道任意d-1个区域及其对外功率交换情况，即可根据式(15)推导出余下的一个区域的功率交换值。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.该方法在潮流方程中引入了不平衡功率参数以及不平衡功率分配因子，能够反应各个区域内AGC机组独立调节各区域内不平衡功率的工况，通过分析各个分区所属联络线的传输功率，获得各区域间交换功率的解析表达式，功率交换方程与节点功率平衡方程联立，在给定区域间交换功率的基础上，共同参与牛顿迭代过程；2.该方法考虑了电力系统实际的功率调控策略，更符合系统运行工况，计算结果更准确，实用性更好。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1是区域互联电网示意图；图2是IEEE5节点测试系统图；图3是迭代收敛过程；图4是不平衡功率迭代过程；图5是区域交换功率迭代过程。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.计及互联电网分区自动发电控制的统一迭代潮流计算方法，其特征是，包括：计及分区不平衡功率的调节步骤：通过在常规潮流方程中引入不平衡功率因子及AGC功率分配因子，得到改进后的潮流方程，反应各区域AGC机组独立调节区内不平衡功率的工况；计及区域间联络线功率控制步骤：通过区域联络线传输功率方程，推导出区域交换功率方程；模型构建并求解的步骤：将改进后的潮流方程及交换功率方程联立构建统一迭代格式的互联电网潮流计算模型，该模型中变量个数等于方程数目；利用牛顿法迭代求解上述互联电网潮流计算模型。

【技术特征摘要】
1.计及互联电网分区自动发电控制的统一迭代潮流计算方法，其特征是，包括：计及分区不平衡功率的调节步骤：通过在常规潮流方程中引入不平衡功率因子及AGC功率分配因子，得到改进后的潮流方程，反应各区域AGC机组独立调节区内不平衡功率的工况；计及区域间联络线功率控制步骤：通过区域联络线传输功率方程，推导出区域交换功率方程；模型构建并求解的步骤：将改进后的潮流方程及交换功率方程联立构建统一迭代格式的互联电网潮流计算模型，该模型中变量个数等于方程数目；利用牛顿法迭代求解上述互联电网潮流计算模型。2.如权利要求1所述的计及互联电网分区自动发电控制的统一迭代潮流计算方法，其特征是，所述计及分区不平衡功率的调节步骤中，假设系统分为d个分区，每个节点对应于各分区的AGC功率分配因子用参数α表示，α≥0，即得到AGC功率分配因子矩阵，矩阵的行数对应系统的总节点数，列数对应系统的总分区数。3.如权利要求1所述的计及互联电网分区自动发电控制的统一迭代潮流计算方法，其特征是，所述矩阵中的元素的值：任取矩阵中的第i行第k列元素aik，对应节点i和第k分区，当节点i不在第k分区内时，aik＝0；当节点i在第k分区，但节点i处没有机组参与AGC调节时，aik＝0；当节点i在第k分区内，节点i处有发电机组参与AGC调节时，aik≠0。4.如权利要求1所述的计及互联电网分区自动发电控制的统一迭代潮流计算方法，其特征是，所述计及分区不平衡功率的调节步骤中关于不平衡功率因子：各个分区的AGC均为独立调节各自区域的不平衡功率，为每个分区k分别定义不平衡功率因子μk，得到不平衡功率因子向量。5.如权利要求1所述的计及互联电网分区自动发电控制的统一迭代潮流计算方法，其特征是，所述不平衡功率因子向量反应各分区有功不平衡量的大小，同时也反应AGC机群的功率调控方向，不平衡功率因子大于零说明区域的AGC机组有功出力上调，不平衡功率因子小于零，则说明AGC机组有力下调。6.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张聪，王超超，王一鸣，董晓明，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司淄博供电公司，山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37