考虑储能和频率稳定约束的主动解列最优断面搜索方法技术

本发明专利技术公开了考虑储能和频率稳定约束的主动解列最优断面搜索方法，涉及电力系统稳定分析技术领域，其技术方案要点是：将电力系统失稳时得到的相关运行数据输入MILP模型，求解得到初始主动解列断面集；根据因主动解列所产生孤岛中的储能系统容量大小对充放电模型进行约束后得到充放电策略，以及根据充放电策略对初始主动解列断面集进行约束筛选后得到中间解列断面集；依据因主动解列所产生孤岛中的频率变化率大小的限制以及解列模型对中间解列断面集进行过滤，得到主动解列最优断面。本发明专利技术同时考虑频率稳定约束与储能系统对子系统不平衡功率的调节作用，求解得到满足一系列约束的主动解列最优断面。约束的主动解列最优断面。约束的主动解列最优断面。

【技术实现步骤摘要】
考虑储能和频率稳定约束的主动解列最优断面搜索方法


[0001]本专利技术涉及电力系统稳定分析
，更具体地说，它涉及考虑储能和频率稳定约束的主动解列最优断面搜索方法。

技术介绍

[0002]电力系统的主动解列控制是防止系统大范围停电的最后一道防线，作为校正控制策略的一个重要部分，它可以提供补救措施以防止系统在遭受到严重故障后崩溃。如果没有合适的控制措施，系统在遭受到严重扰动后，可能会面临崩溃，并最终造成灾难性事故。主动解列就是在系统完整性难以维持的情况下，确定合适的解列断面从而将整个的系统分解为几个能够独立稳定运行的孤岛，以防止事故的扩大和蔓延。
[0003]确定可行的主动解列策略是一个非常复杂的过程，它必须满足所有解列形成孤岛的稳定运行条件及各种动态约束，以确保解列形成的所有孤岛都可以稳定运行，其中的关键工作是确定合适的解列断面。由于现有的研究成果基本以不平衡功率最小为目标，没有综合考虑到解列断面受到的潮流冲击对解列后子系统的影响，且为了在解列过程中增加对系统的频率支撑能力，同时减小切机切负荷的经济损失，也有必要考虑储能系统在解列过程中对系统的充放电能力。
[0004]因此，如何研究设计一种能够克服上述缺陷的考虑储能和频率稳定约束的主动解列最优断面搜索方法是我们目前急需解决的问题。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中的不足，本专利技术的目的是提供考虑储能和频率稳定约束的主动解列最优断面搜索方法，根据设定的优化目标，同时考虑频率稳定约束与储能系统对子系统不平衡功率的调节作用，求解得到满足一系列约束的主动解列最优断面。
[0006]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：考虑储能和频率稳定约束的主动解列最优断面搜索方法，包括以下步骤：
[0007]根据电力系统主动解列的目标函数和基础约束建立MILP模型，并将电力系统失稳时得到的相关运行数据输入MILP模型，求解得到初始主动解列断面集；
[0008]考虑孤岛中的储能系统建立充放电模型，并根据因主动解列所产生孤岛中的储能系统容量大小对充放电模型进行约束后得到充放电策略，以及根据充放电策略对初始主动解列断面集进行约束筛选后得到中间解列断面集；
[0009]考虑孤岛中的频率稳定约束建立解列模型，并依据因主动解列所产生孤岛中的频率变化率大小的限制以及解列模型对中间解列断面集进行过滤，得到主动解列最优断面。
[0010]进一步的，所述目标函数考虑解列断面潮流冲击和切负荷大小两个因素进行构建。
[0011]进一步的，所述目标函数的表达式具体为：
[0012][0013]其中，L表示线路l的集合；V表示节点i的集合；x
l
表示线路的开断状态，x
l
＝0，表示该条支路断开，否则，x
l
＝1，表示支路连通；P
l0
表示系统稳定运行时线路l上的有功功率；ΔP
Di
表示节点i的切负荷量；λ1、λ2分别表示开断线路和切负荷的惩罚系数。
[0014]进一步的，所述基础约束包括电力系统基础运行模型、发电机同调分群模型以及发电机同调分群后的系统连通性模型。
[0015]进一步的，所述电力系统基础运行模型包括交流潮流约束、节点电压幅值和相角上下限约束、电源有功与无功出力上下限约束、节点平衡约束以及风电场出力约束。
[0016]进一步的，所述发电机同调分群模型的表达式具体为：
[0017][0018][0019][0020]x
i,k
∈{0,1},x
j,k
∈{0,1},x
l
∈{0,1}
[0021]其中，i、j分别表示支路l的首末端节点；x
i,k
、x
j,k
分别表示节点i、j的状态变量，若x
i,k
＝1,x
j,k
＝1，则对应表示节点x
i
和x
j
属于孤岛k内的点，否则，x
i,k
＝0,x
j,k
＝0，则对应表示节点x
i
和x
j
不属于孤岛k；x
l
表示线路的开断状态；z
l,k
表示辅助变量，用来线性化两个0
‑
1变量x
i,k
和x
j,k
相乘。
[0022]具体的，根据发生故障后发电机分群情况，建立发电机同调分群模型，限定每个节点只能属于一个孤岛，将非线性的乘积项转化为线性化的形式，展现出因解列需要开断的线路。
[0023]进一步的，所述发电机同调分群后的系统连通性模型的表达式具体为：
[0024][0025]‑
Mx
l
≤P
l
′
≤Mx
l
[0026]P
′
ref
≥1
[0027]其中，M表示常数值；P
l
′
表示虚拟支路的有功功率；L
Ei
、L
Oi
分别表示输电线路的受端母线和送端母线；P
′
ref
表示虚拟发电机发出的有功功率，取值大于或等于1。
[0028]具体的，在系统发生主动解列后，所形成的孤岛内部连通，而孤岛与孤岛之间不连通，且每个节点只能属于一个孤岛，模型可以由单一商品流法确定和构建，其具体方法为：连通性约束可以通过构造虚拟的有功功率平衡约束来保证，如果每个孤岛的虚拟有功功率平衡则意味着发电机节点存在一条路径到达相应孤岛内的所有其他节点，即可保证孤岛内部连通。
[0029]进一步的，所述充放电模型的表达式具体为：
[0030][0031][0032]ΔP
Gmin
≤ΔP
Gi
≤ΔP
Gmax
,0≤ΔP
Di
≤P
Dmax
[0033]其中，V表示节点i的集合；P
Gi
、Q
Gi
分别表示发电机有功、无功出力大小；P
Wi
表示风电场调度出力；分别表示储能的放电、充电功率；P
l
、Q
l
分别表示支路l的有功、无功功率；P
Di
、Q
Di
分别表示负荷节点i的有功、无功负荷；为负荷节点i的功率因数；ΔP
Gi
为切机量或发电机变化量；ΔP
Di
表示节点i的切负荷量；L
Ei
、L
Oi
分别表示输电线路的受端母线和送端母线；ΔP
Gmin
表示切机量或发电机变化量的最小值；ΔP
Gmax
表示切机量或发电机变化量的最大值；P
Dmax
表示能够切除的最大负荷量。
[0034]具体的，根据电网中接入储能系统容本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.考虑储能和频率稳定约束的主动解列最优断面搜索方法，其特征是，包括以下步骤：根据电力系统主动解列的目标函数和基础约束建立MILP模型，并将电力系统失稳时得到的相关运行数据输入MILP模型，求解得到初始主动解列断面集；考虑孤岛中的储能系统建立充放电模型，并根据因主动解列所产生孤岛中的储能系统容量大小对充放电模型进行约束后得到充放电策略，以及根据充放电策略对初始主动解列断面集进行约束筛选后得到中间解列断面集；考虑孤岛中的频率稳定约束建立解列模型，并依据因主动解列所产生孤岛中的频率变化率大小的限制以及解列模型对中间解列断面集进行过滤，得到主动解列最优断面。2.根据权利要求1所述的考虑储能和频率稳定约束的主动解列最优断面搜索方法，其特征是，所述目标函数考虑解列断面潮流冲击和切负荷大小两个因素进行构建。3.根据权利要求1所述的考虑储能和频率稳定约束的主动解列最优断面搜索方法，其特征是，所述目标函数的表达式具体为：其中，L表示线路l的集合；V表示节点i的集合；x
l
表示线路的开断状态，x
l
＝0，表示该条支路断开，否则，x
l
＝1，表示支路连通；P
l0
表示系统稳定运行时线路l上的有功功率；ΔP
Di
表示节点i的切负荷量；λ1、λ2分别表示开断线路和切负荷的惩罚系数。4.根据权利要求1所述的考虑储能和频率稳定约束的主动解列最优断面搜索方法，其特征是，所述基础约束包括电力系统基础运行模型、发电机同调分群模型以及发电机同调分群后的系统连通性模型。5.根据权利要求4所述的考虑储能和频率稳定约束的主动解列最优断面搜索方法，其特征是，所述电力系统基础运行模型包括交流潮流约束、节点电压幅值和相角上下限约束、电源有功与无功出力上下限约束、节点平衡约束以及风电场出力约束。6.根据权利要求4所述的考虑储能和频率稳定约束的主动解列最优断面搜索方法，其特征是，所述发电机同调分群模型的表达式具体为：特征是，所述发电机同调分群模型的表达式具体为：特征是，所述发电机同调分群模型的表达式具体为：x
i,k
∈{0,1},x
j,k
∈{0,1},x
l
∈{0,1}其中，i、j分别表示支路l的首末端节点；x
i,k
、x
j,k
分别表示节点i、j的状态变量，若x
i,k
＝1,x
j,k
＝1，则对应表示节点x
i
和x
j
属于孤岛k内的点，否则，x
i,k
＝0,x
j,k
＝0，则对应表示节点x
i
和x
j
不属于孤岛k；x
l
表示线路的开断状态；z
l,k
表示辅助变量，用来线性化两个0
‑
1变量x
i,k
和x
j,k
相乘。7.根据权利要求4所述的考虑储能和频率稳定约束的主动解列最优断面搜索方法，其特征是，所述发电机同调分群后的系统连通性模型的表达式具体为：
‑
Mx
l
≤P
l

【专利技术属性】
技术研发人员：史华勃，范成围，李燕，王永灿，陈振，陈刚，魏巍，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：