一种多级关联断面限额适应性评估及优化计算方法技术

本发明专利技术提出一种多级关联断面限额适应性评估及优化计算方法，首先构建了以断面限额适应性最优为目标优化模型，然后根据负荷、新能源预测及市场交易数据，提出基于K

【技术实现步骤摘要】
一种多级关联断面限额适应性评估及优化计算方法


[0001]本专利技术涉及电力能源领域，具体涉及一种多级关联断面限额适应性评估及优化计算方法。

技术介绍

[0002]随着新型电力系统推进，新能源发展将进一步加快，以新能源为主体的电力系统运行方式复杂多变，电力保供及新能源消纳压力进一步增大。同时特高压直流快速发展，交直流电网耦合度不断提高，断面间限额关联度及电网控制复杂度提升，传统根据极端典型方式提前制定电网预控限额的方法，难以适应新型电力系统方式复杂多变特性及保供消纳需求，需要主动适应复杂多变方式开展限额适应性评估及优化制定，提升电网控制灵活性。
[0003]目前针对关联断面限额的研究主要集中在输电断面辨识方法以及各种安全约束下的极限传输容量计算方法，比如基于连续潮流技术、基于分级聚类的电网分区方法、自适应定位技术、人工智能等，求解断面极限传输容量。在典型方式提取方面，大多数研究是基于电网仿真样本生成方法，搜集电网仿真计算离线数据中的用户调整潮流行为数据，并进行处理。目前基于数据驱动的暂态稳定评估进行其数据上的改进研究，可以分为欠采样和过采样方法两类，欠采样方法由于会损失多数类的数据信息，因此应用范围有限。
[0004]以上针对复杂电网关键断面限额优化的研究较为全面细致，成果主要集中在电网可用输电能力的研究优化上。但随着风电、分布式光伏等大量新能源的接入，源荷不确定性问题日益突出，针对断面需求适应性评估优化的研究较少。此外，特高压直流陆续投运，大容量故障冲击及交直流多断面耦合增大，潮流的分布组合对故障后稳定特性影响加剧，断面间输送限额关联性突出，因此，需要一种方法能充分考虑新能源时空互补特性，在考虑多类不确定因素基础上开展关联断面限额适应性评估及协调优化。

技术实现思路

[0005]为了解决上述
技术介绍
提到的技术问题，本专利技术提出了一种多级关联断面限额适应性评估及优化计算方法
[0006]为了实现上述技术目的，本专利技术的技术方案为：
[0007]一种多级关联断面限额适应性评估及优化计算方法，包括以下步骤，
[0008](1).构建以断面限额适应性最优为目标的优化模型；
[0009](2).根据电力系统稳定计算规程并结合优化模型，确定初始控制限额和初始稳定限额；
[0010](3).根据实际负荷、日前新能源预测和日前交易计划情况确定次日不同时段各断面输送需求并确定典型需求方式；
[0011](4).将得出的典型需求方式与初始稳定限额进行比较，计算限额不足度指标，若初始限额不满足典型方式要求，则基于初始控制限额方案，利用功率摄动法求出断面限额调整向量，调整断面功率限额，使得主导故障稳定裕度均衡变化达到临界值；
[0012](5).基于限额调整向量和得到的新断面控制限额方案，以调整后的限额为方式开展时域仿真，求解该方式下断面功率与稳定裕度影响因子，再按步骤4重复生成限额调整向量，直至调整后的限额满足典型方式需求或主导故障的稳定裕度达到临界值，从而得出次日最优断面限额分档方案。
[0013]优选地，步骤(1)具体为根据不同运行方式下电网的稳定特性，综合考虑各类安全约束的条件下，以控制限额适应性最优为目标，构建多级复杂耦合断面稳定限额优化模型，如式(1)所示:
[0014][0015]式中：g为电力系统潮流约束；ε为电网稳定最小裕度要求；η
j
为故障j下的系统稳定裕度；P
i需求
是第i个断面的送出需求；P
i限额
是第i个断面的输送限额；j代表主导故障编号，m表示主导故障个数；t0是计算分析起始时间，t是计算分析结束时间；K为K个关联输电断面。
[0016]优选地，步骤(2)具体为根据电力系统稳定计算规程，确定计算系统的K个关联输电断面和m个主导故障，根据主导故障的稳定特性，基于时域仿真确定初始控制限额，按照断面限额与稳定裕度影响因子逐步均衡增大断面功率，将主导故障稳定裕度满足临界稳定条件时的各关联断面功率作为初始稳定限额。
[0017]优选地，步骤(3)具体为根据日前新能源预测、日前交易计划，能够确定各时刻与关键故障稳定裕度强相关的多个关联断面输送需求组合,将各时刻的多个断面需求值，整合为多维向量，针对上述多组关联断面组合数据，利用K
‑
means方法实现多维向量聚类，通过K
‑
means聚类方法能够在设定聚类类别数后，自动计算寻找各分类的最优中心点，然后利用肘部法则求出上述关联断面最佳分类数，即计算误差平方和，如式(2)所示:
[0018][0019]式中，C
i
是第i个簇，p是C
i
中的样本点，m
i
是C
i
的质心，SSE是所有样本的聚类误差，代表了聚类效果的好坏；将中心点为质心mi组成的向量乘以1.15倍后的值作为需求典型方式。
[0020]优选地，步骤(4)具体为针对不同故障后稳定类型，需要确定不同的稳定裕度计算方法，根据不同的稳定问题，不同故障下稳定裕度量化指标各不相同，其故障后的稳定裕度由电压波动积分值进行表征，如式(3)所示:
[0021][0022]式中，η
j
为发生故障j后的稳定指标；t
c
为故障清除时刻；U
i,j
(t)为发生故障j后母
线i在t时刻的电压幅值，稳定裕度描述的是故障切除后的暂态过程中母线电压低于0.9p.u.的面积，表示可量化系统的稳定程度；
[0023]在多个故障主导的关联断面影响因素分析时，断面限额的稳定裕度影响因子用线性矩阵J表示，如式(4)和式(5)所示：
[0024]Δη＝JΔP
ꢀꢀ
(4)
[0025][0026]式中：Δp
k
为断面k的调整变化量，ΔP为由Δp1至Δp
k
组成的断面限额调整变化向量，Δη
m
为故障m发生后的稳定裕度变化量，Δη为稳定裕度向量，在求出上述矩阵后，利用其指导限额调整向量以及评估系统抗扰动能力。
[0027]优选地，步骤(5)具体为通过增大不满足输送需求的断面限额，减小超出断面需求且灵敏度最高的断面限额为原则生成限额调整向量，限额调整步长设置为10万千瓦。
[0028]采用上述技术方案带来的有益效果：
[0029]本专利技术提出一种多级关联断面限额适应性评估及优化计算方法，首先构建了以断面限额适应性最优为目标优化模型，然后根据负荷、新能源预测及市场交易数据，提出基于K
‑
means聚类的典型需求方式提取方法，开展断面限额与输送需求分析及适应性评估；最后，利用参数摄动法计算关联断面限额与主导故障稳定裕度影响因子矩阵，基于限额适应性情况和稳定裕度影响因子开展断面限额协调优化，得到与断面输送需求适应性最优的关联断面限额，有效反映了高比例新能源电网运行特性，为断面限额优化制定提供参考，实现电网效率效益充分发挥本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多级关联断面限额适应性评估及优化计算方法，其特征在于，包括以下步骤，(1).构建以断面限额适应性最优为目标的优化模型；(2).根据电力系统稳定计算规程并结合优化模型，确定初始控制限额和初始稳定限额；(3).根据实际负荷、日前新能源预测和日前交易计划情况确定次日不同时段各断面输送需求并确定典型需求方式；(4).将得出的典型需求方式与初始稳定限额进行比较，计算限额不足度指标，若初始限额不满足典型方式要求，则基于初始控制限额方案，利用功率摄动法求出断面限额调整向量，调整断面功率限额，使得主导故障稳定裕度均衡变化达到临界值；(5).基于限额调整向量和得到的新断面控制限额方案，以调整后的限额为方式开展时域仿真，求解该方式下断面功率与稳定裕度影响因子，再按步骤(4)重复生成限额调整向量，直至调整后的限额满足典型方式需求或主导故障的稳定裕度达到临界值，从而得出次日最优断面限额分档方案。2.根据权利要求1所述一种多级关联断面限额适应性评估及优化计算方法，其特征在于，步骤(1)具体为根据不同运行方式下电网的稳定特性，综合考虑各类安全约束的条件下，以控制限额适应性最优为目标，构建多级复杂耦合断面稳定限额优化模型，如式(1)所示:式中：g为电力系统潮流约束；ε为电网稳定最小裕度要求；η
j
为故障j下的系统稳定裕度；P
i需求
是第i个断面的送出需求；P
i限额
是第i个断面的输送限额；j代表主导故障编号，m表示主导故障个数；t0是计算分析起始时间，t是计算分析结束时间；K为K个关联输电断面。3.根据权利要求1所述一种多级关联断面限额适应性评估及优化计算方法，其特征在于，步骤(2)具体为根据电力系统稳定计算规程，确定计算系统的K个关联输电断面和m个主导故障，根据主导故障的稳定特性，基于时域仿真确定初始控制限额，按照断面限额与稳定裕度影响因子逐步均衡增大断面功率，将主导故障稳定裕度满足临界稳定条件时的各关联断面功率作为初始稳定限额。4.根据权利要求1所述一种多级关联断面限额适应性评估及优化计算方法，其特征在于，步骤(3)具体为根据日前新能源预测、日前交易计划，能够确定各时刻与关键故障稳定裕度强相关的多个关联断面输送需求组...

【专利技术属性】
技术研发人员：任冲，马晓伟，柯贤波，王吉利，王智伟，刘鑫，霍超，程林，贺元康，高玉喜，
申请(专利权)人：南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：