一种基于带约束状态估计的多区域电网潮流匹配方法组成比例

本发明专利技术涉及一种基于带约束状态估计的多区域电网潮流匹配方法，属于电力系统调度自动化领域。该方法包括：上下级电网调度中心根据电网实时数据，生成本区域内部电网模型和潮流分布，建立其相应的外部电网等值模型，将下级电网模型和潮流数据发送给上级电网调度中心，该调度中心将上级和各下级电网模型通过联络线或变压器连接，合并成全局电网模型；对该模型采用带约束状态估计方法得到全局电网潮流分布。该方法可以保证多区域电网模型合并后得到的全局电网模型中上级电网部分的潮流分布保持不变，而把上下级电网的边界潮流失配量分布到下级电网上。本发明专利技术方法保证互联电网在线安全分析和仿真计算结果的正确性，对保证电网的安全运行具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于电力系统调度自动化与电网仿真

技术介绍
电网是由多个区域电网互联组成的，是一个整体，事故发生后对电网的影响是全局的。在互联电网中，每个调度中心管辖的电网一般只是大电网的一个部分，调度中心的EMS系统只对管辖电网部分进行建模，对其外部电网用离线做好的等值电网代替，精度很差，也无法适应电网的发展变化，是传统EMS实用化中的难题。 为了解决这一问题，通过上、下级电网纵向之间的模型交换，通过模型的合并，在线建立全局电网模型。已有方法把各个分区电网的潮流估计值作为量测，建立全局电网的状态估计模型，从而得到全局电网匹配的潮流分布。但是，这种方法把各分区电网间的潮流失配量分布到各个分区中，不能保证上级电网或需要详细分析的电网的潮流分布在模型合并前后保持不变，因此不能满足实际需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出，各区域电网在各调度中心建立各自辖区内的电网模型，利用当前电网调度中心之间已经建成的高速数据通信网传送到上级调度中心，上级调度中心通过模型的合并，形成全局电网模型，使电力系统中多区域电网潮流模型在线合并，并保证合并后全局电网模型中上级电网潮流与上级电网实时状态一致，同时使上级电网潮流在合并前后保持不变。 本专利技术提出的基于带约束状态估计的多区域电网潮流匹配方法，包括以下步骤 (1-1)上级电网调度中心根据所管辖电网的实时数据，自动生成本区域内部电网模型和潮流分布，同时建立与该内部电网模型相连接的外部电网等值模型，内部电网模型、外部电网等值模型通过联络线或变压器相互连接形成上级电网模型； (1-2)下级各分区电网调度中心根据所管辖电网的实时数据，自动生成本区域内部电网模型和潮流分布，同时建立与该内部电网模型相连接的外部电网等值模型，内部电网模型、外部电网等值模型通过联络线或变压器相互连接形成下级电网模型，并通过广域网将该下级电网模型和下级电网的潮流数据发送给上级电网调度中心； (1-3)上级电网调度中心将上级电网模型和接收到的各下级电网模型通过联络线或变压器相互连接，连接时删除上级电网模型和各下级电网模型中的外部电网等值模型，合并成全局电网模型； (1-4)利用带约束状态估计方法，估计出上述全局电网模型的潮流。 上述方法中，利用带约束状态估计方法，估计出上述全局电网模型的潮流的过程，具体包括以下步骤 (2-1)为全局电网构造一个包含潮流等式约束和节点注入不等式约束的加权二乘法状态估计模型 满足以下约束条件 i∈A，j∈A i∈A，j∈A Pj＜Pj＜Pj，j∈A Qj＜Qj＜Qj，j∈A 其中，Zi是上、下级电网模型合并前的状态估计值，包括电网线路或变压器的有功功率Pij和无功功率Qij，母线的电压幅值Vi以及母线的有功注入功率Pi和无功注入功率Qi，hi(V，θ)是量测方程，wi为加权二乘法状态估计中的加权系数，A是上级电网的节点集，A是所有下级电网的节点集，Pij、Pij0分别是上、下级电网之间的联络线在上级电网侧的合并后有功功率和合并前有功功率，Qij、Qij0是上、下级电网之间的联络线在上级电网侧的合并后无功功率和合并前无功功率，Pj、Pj、Pj分别是下级电网节点j的注入有功功率、有功功率下限和有功功率上限，Qj、Qj、Qj分别是下级电网节点j的注入无功功率、无功功率下限和无功功率上限，V和θ分别是电网所有节点的电压幅值和相角； 上述量测方程hi(V，θ)的定义为 线路或变压器的量测方程为 上式中，Pij是线路或变压器的有功功率，Qij是线路或变压器的无功功率； 全局电网任意母线i的电压量测方程 Vi＝Vi 全局电网任意母线i的注入量测方程 上式中，Pi、Qi是全局电网中任意发电机或负荷i的有功注入功率和无功注入功率； (2-2)采用内点法求解上述加权二乘法状态估计模型； (2-3)根据上述求解的全局电网所有节点的电压幅值V和相角θ，得到全局电网的潮流分布。 本专利技术提出的基于带约束状态估计的多区域电网潮流匹配方法，其特点是上级电网调度中心和下级各分区电网调度中心分别建立和维护本级别、本区域电网的潮流模型，以符合分级、分区调度的现有管理模式。下级电网调度中心需要将本辖区电网实时潮流模型发送给上级调度中心，上级调度中心收集到下级各分区电网的潮流模型后，将各下级各分区电网模型和上级电网模型合并，形成全局电网模型。放开部分量测的约束，对合并成计算用的全局电网模型进行状态估计，得到上、下级电网匹配的潮流分布。整个过程自动完成，适合大规模互联电网的在线安全分析、调度决策和模拟仿真。因此本专利技术方法具有以下优点 1、各级电网调度中心只需维护各自电网潮流模型，不增加维护工作量； 2、通过各分区电网模型的汇总和状态估计，自动实现多区域电网潮流模型的在线合并，形成全局匹配的潮流分布； 3、合并后全局电网潮流模型中上级电网部分和实际情况一致，保证了互联电网安全分析、控制决策和模拟仿真精度，从而确保电网的安全运行。 4、合并后全局电网潮流模型中下级电网的重要发电机和负荷在合并后不会出现大的变化，同时使所有发电机的出力保持在限额范围。 附图说明 图1为本专利技术的电网潮流模型的在线合并方法示意图； 其中，图1(a)是下级电网潮流模型，图1(b)是上级电网潮流模型，图1(c)是合并后的全局电网潮流模型。 图2为利用本专利技术方法合并后的全局电网潮流模型示意图。 图1和图2中，1是下级电网调度中心自动生成的本区域内部电网模型，2是连接内部电网模型、外部电网等值模型的联络线或变压器，3是与该内部电网模型相连接的外部电网等值模型，4是与该内部电网模型相连接的外部电网等值模型，5是连接内部电网模型、外部电网等值模型的联络线或变压器，6是上级电网调度中心自动生成的本区域内部电网模型，7是上级电网模型，8是联络线或联络变压器上级电网侧的潮流量测，9是联络变压器，10是联络线路，11是下级电网，12是联络线或联络变压器下级电网侧的潮流量测，13是下级电网中母线的注入潮流量测。 具体实施例方式 以下结合附图和本专利技术的一个实施例，详细介绍基于带约束状态估计的多区域电网潮流匹配方法。 本专利技术的具体实现方法如图1所示，包括以下步骤 步骤一、如图1(b)所示，上级电网调度中心根据所管辖电网实时数据，利用公知的电网状态估计方法，自动生成本区域内部电网模型6和潮流分布，电网模型6和潮流分布包括电网拓扑结构，电网发电机的有功功率、无功功率或机端母线电压，电网负荷的有功功率和无功功率，电网母线电压和线路的有功功率和无功功率，以及变压器的有功功率、无功功率，变压器分接头档位等；同时建立与该内部电网相连接的外部电网等值模型4，所述内、外部模型通过两者之间实际存在的联络线5相连形成上级电网模型； 步骤二、如图1(a)所示，下级各分区电网调度中心根据所管辖电网实时数据，利用公知的状态估计方法自动生成本区域内部电网模型1和潮流分布，电网模型1和潮流分布包括电网拓扑结构，电网发电机的有功功率、无功功率或机端母线电压，电网负荷的有功功率和无功功率，电网母线电压和线路的有功功率和无功功率，以及变压器的有功功率、无本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于带约束状态估计的多区域电网潮流匹配方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：（１－１）上级电网调度中心根据所管辖电网的实时数据，自动生成本区域内部电网模型和潮流分布，同时建立与该内部电网模型相连接的外部电网等值模型，内部电网模型、外部电网等值模型通过联络线或变压器相互连接形成上级电网模型；（１－２）下级各分区电网调度中心根据所管辖电网的实时数据，自动生成本区域内部电网模型和潮流分布，同时建立与该内部电网模型相连接的外部电网等值模型，内部电网模型、外部电网等值模型通过联络线或变压器相互连接形成下级电网模型，并通过广域网将该下级电网模型和下级电网的潮流数据发送给上级电网调度中心；（１－３）上级电网调度中心将上级电网模型和接收到的各下级电网模型通过联络线或变压器相互连接，连接时删除上级电网模型和各下级电网模型中的外部电网等值模型，合并成全局电网模型；（１－４）利用带约束状态估计方法，估计出上述全局电网模型的潮流。

【技术特征摘要】
1、基于带约束状态估计的多区域电网潮流匹配方法，其特征在于，该方法包括以下步骤(1-1)上级电网调度中心根据所管辖电网的实时数据，自动生成本区域内部电网模型和潮流分布，同时建立与该内部电网模型相连接的外部电网等值模型，内部电网模型、外部电网等值模型通过联络线或变压器相互连接形成上级电网模型；(1-2)下级各分区电网调度中心根据所管辖电网的实时数据，自动生成本区域内部电网模型和潮流分布，同时建立与该内部电网模型相连接的外部电网等值模型，内部电网模型、外部电网等值模型通过联络线或变压器相互连接形成下级电网模型，并通过广域网将该下级电网模型和下级电网的潮流数据发送给上级电网调度中心；(1-3)上级电网调度中心将上级电网模型和接收到的各下级电网模型通过联络线或变压器相互连接，连接时删除上级电网模型和各下级电网模型中的外部电网等值模型，合并成全局电网模型；(1-4)利用带约束状态估计方法，估计出上述全局电网模型的潮流。2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤(1-4)中利用带约束状态估计方法，估计出上述全局电网模型的潮流的过程，具体包括以下步骤(2-1)为全局电网构造一个包含潮流等式约束和节点注入不等式约束的加权二乘法状态估计模型满足以下约束条件i∈A，j∈Ai∈A，j∈APj＜Pj＜Pj，j...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴文传，张伯明，蔡斌，孙宏斌，吴素农，曾兵，万源，
申请(专利权)人：江西电力调度中心，清华大学，
类型：发明
国别省市：36[中国|江西]