计及静态电压稳定约束的最少发电机优化调度方法技术

计及静态电压稳定约束的最少发电机优化调度方法，属于电压稳定控制技术领域。S1构建计及静态电压稳定约束的最少发电机优化调度模型；S2将候选发电机集合中的发电机状态作为求解离散变量的初始值；S3将最少发电机优化调度模型分解为一个混合整数线性规划子问题和一个非线性规划子问题；S4求解混合整数线性规划子问题，将所得结果传递给非线性规划子问题进行校验；S5求解非线性规划子问题；S6判断两个子问题的解是否满足收敛条件，若不满足收敛条件则添加整数割并再次执行步骤S4，若满足收敛条件则输出发电机及该发对应的调整量。敛条件则输出发电机及该发对应的调整量。敛条件则输出发电机及该发对应的调整量。

【技术实现步骤摘要】
计及静态电压稳定约束的最少发电机优化调度方法


[0001]计及静态电压稳定约束的最少发电机优化调度方法，属于电压稳定控制


技术介绍

[0002]现代电力系统的广域互联和电力市场变革过程中对经济性考虑的侧重使系统运行点经常处于静态电压稳定极限，负荷波动等小扰动的加入更加剧了电压崩溃事故发生的风险。作为电力系统电压稳定预防和校正控制的有效措施之一，发电机优化调度在提高静态电压稳定性方面应用广泛。尤其在紧急运行状态下，即电力系统的稳定裕度较小时，运行人员更关注如何能在尽可能短的时间内，实施最少数量的控制措施，及时调整系统运行状态，预防系统潜在危险。因此，在电力系统紧急运行状态下快速实施最少数量的控制尤为重要。
[0003]通常的发电机优化调度未考虑操作数量的问题，过多的发电机调整数量会给操作人员带来实际运行的不便，不利于在系统负荷裕度较小时快速做出决断，因此需要提出一种计及静态电压稳定约束的最少发电机优化调度方法。从数学上讲，发电机优化调度的数学模型是一个混合整数非线性规划模型，现有求解方法通常计算效率较低，其求解难点在于：(1)无功功率平衡直接影响电力系统的电压稳定性，因此模型无法采用PQ解耦方法和线性化的直流潮流模型求解；(2)模型中不仅存在潮流平衡等大量非线性约束，还存在表征发电机状态的离散变量和表征控制量的连续变量，导致原问题求解难度进一步增加。电力系统发电机重新调度过程中，由于发电机是否需要调整的0
‑
1变量和连续潮流平衡方程中的非凸约束，导致电力系统重新调度问题非凸，难以求解。
[0004]现有技术中存在的技术问题是：(1)现有技术中有学者以最大化电力系统负荷裕度作为目标进行优化，虽可满足静态电压稳定性提升要求，但优化结果通常包含对大量发电机的调整动作，不利于运行人员在系统负荷裕度较低时采取控制措施；且求解效率无法满足在线应用的需求，不利于控制措施的快速实施；(2)传统的混合整数非线性规划求解方法求解效率较低，不能满足时效性的需求，在部分情况下由于离散变量数量过多可能导致陷入局部最优无法收敛。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种针对电压稳定控制中控制数量多的问题，同时满足紧急状态时控制措施响应速度快的要求的计及静态电压稳定约束的最少发电机优化调度方法。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：该计及静态电压稳定约束的最少发电机优化调度方法，其特征在于：包括如下步骤：
[0007]S1构建计及静态电压稳定约束的最少发电机优化调度模型，以调整最少数量的发电机为优化目标，以连续潮流平衡、潮流平衡、发电机有功出力调整平衡、静态电压稳定裕
度提升需求、电力系统安全运行、静态负荷模型为约束条件，并提出一种包含阶段I快速筛选和阶段II模型转化的阶段式求解策略对模型进行求解；
[0008]S2阶段I通过计算负荷裕度对每台发电机有功出力的灵敏度，并将灵敏度作为候选发电机集合分类筛选依据，阶段II中离散变量的初始值默认候选发电机集合中所有发电机参与调整；
[0009]S3阶段II将计及静态电压稳定约束的最少发电机优化调度模型分解为一个混合整数线性规划子问题和一个非线性规划子问题，混合整数线性规划子问题用于快速求解哪些发电机需要调整出力，非线性规划子问题用于计算出发电机有功出力的具体调整量；
[0010]S4求解混合整数线性规划子问题，将所得结果传递给非线性规划子问题进行校验；
[0011]S5求解非线性规划子问题；
[0012]S6判断两个子问题的解是否满足收敛条件，若不满足收敛条件则添加整数割并再次执行步骤S4，若满足收敛条件则输出发电机及该发对应的调整量。
[0013]优选的，步骤S1中所述的最少发电机优化调度模型为：
[0014][0015]需要满足如下约束条件：
[0016]任一节点i满足如下连续潮流平衡约束：
[0017][0018]任一节点i满足如下潮流平衡约束：
[0019][0020]发电机出力调整后，任一节点i满足如下潮流平衡约束：
[0021][0022]调整后发电机有功出力满足如下发电机运行约束：
[0023][0024]优化调整后系统的负荷裕度满足如下运行人员期望的需求：
[0025]λ
post
≥λ
base
(1+α)％
ꢀꢀꢀ
(6)；
[0026]发电机出力调整后，电力系统潮流运行点处的节点电压和支路功率满足如下安全运行约束：
[0027]V
imin
≤V
i
≤V
imax
ꢀꢀꢀ
(7)；
[0028][0029][0030]负荷模型采用如下综合模型的静态模型：
[0031][0032]其中，i,j＝1,2,3,...,n
b
，n
b
表示系统中节点的总数量；s
i
为表征节点i处发电机是否参与有功出力调整的二进制变量，若该发电机参与出力调整，则s
i
＝1，反之则s
i
＝0；n
g
表示系统中发电机的总数量；表示系统中发电机的总数量；和分别表示初始状态下节点i处发电机有功和无功出力；ΔP
Gi
表示要求解的节点i处发电机有功出力调整量，若发电机组出力调增，则表示为否则表示为P
Li
和Q
Li
分别表示节点i处负荷有功和无功需求；V
i,λ
和V
j,λ
分别表示连续潮流计算过程中节点i和j处电压幅值；G
ij
和B
ij
分别表示节点i
‑
j间电导和电纳；θ
ij,λ
为节点i
‑
j间电压相角差；ΔP
bi
和ΔQ
bi
表征节点i处由发电机和负荷增长确定的功率变化方向；n
b
为系统中所有节点的数量；λ为系统负荷裕度，表征电力系统的静态电压稳定程度；V
i
和V
j
分别表示在潮流运行点处节点i和j处电压幅值；θ
ij
为在潮流运行点处节点i
‑
j间电压相角差；和分别表示节点i处发电机有功出力的增加量和减少量；和分别为节点i处的发电机有功出力允许的上下限值；λ
post
为优化后系统的负荷裕度，λ
base
为基态系统的负荷裕度，α为运行人员期望提升的比例；V
imax
和V
imin
分别表示潮流运行点处节点i的电压幅值上下限；和分别表示潮流运行点处节点i
‑
j间相角差上下限；分别表示潮流运行点处线路i
‑
j视在功率上限；P
0,i
和Q
0,i<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.计及静态电压稳定约束的最少发电机优化调度方法，其特征在于：包括如下步骤：S1构建计及静态电压稳定约束的最少发电机优化调度模型，以调整最少数量的发电机为优化目标，以连续潮流平衡、潮流平衡、发电机有功出力调整平衡、静态电压稳定裕度提升需求、电力系统安全运行、静态负荷模型为约束条件，并提出一种包含阶段I快速筛选和阶段II模型转化的阶段式求解策略对模型进行求解；S2阶段I通过计算负荷裕度对每台发电机有功出力的灵敏度，并将灵敏度作为候选发电机集合分类筛选依据，阶段II中离散变量的初始值默认候选发电机集合中所有发电机参与调整；S3阶段II将计及静态电压稳定约束的最少发电机优化调度模型分解为一个混合整数线性规划子问题和一个非线性规划子问题，混合整数线性规划子问题用于快速求解哪些发电机需要调整出力，非线性规划子问题用于计算出发电机有功出力的具体调整量；S4求解混合整数线性规划子问题，将所得结果传递给非线性规划子问题进行校验；S5求解非线性规划子问题；S6判断两个子问题的解是否满足收敛条件，若不满足收敛条件则添加整数割，并再次执行步骤S4，若满足收敛条件则输出发电机及该发对应的调整量。2.根据权利要求1所述的计及静态电压稳定约束的最少发电机优化调度方法，其特征在于：步骤S1中所述的最少发电机优化调度模型为：需要满足如下约束条件：任一节点i满足如下连续潮流平衡约束：任一节点i满足如下潮流平衡约束：发电机出力调整后，任一节点i满足如下潮流平衡约束：调整后发电机有功出力满足如下发电机运行约束：优化调整后系统的负荷裕度满足如下运行人员期望的需求：
λ
post
≥λ
base
(1+α)％ (6)；发电机出力调整后，电力系统潮流运行点处的节点电压和支路功率满足如下安全运行约束：V
imin
≤V
i
≤V
imax (7)；(7)；负荷模型采用如下综合模型的静态模型：其中，i,j＝1,2,3,...,n
b
，n
b
表示系统中节点的总数量；s
i
为表征节点i处发电机是否参与有功出力调整的二进制变量，若该发电机参与出力调整，则s
i
＝1，反之则s
i
＝0；n
g
表示系统中发电机的总数量；系统中发电机的总数量；和分别表示初始状态下节点i处发电机有功和无功出力；ΔP
Gi
表示要求解的节点i处发电机有功出力调整量，若发电机组出力调增，则表示为否则表示为P
Li
和Q
Li
分别表示节点i处负荷有功和无功需求；V
i,λ
和V
j,λ
分别表示连续潮流计算过程中节点i和j处电压幅值；G
ij
和B
ij
分别表示节点i
‑
j间电导和电纳；θ
ij,λ
为节点i
‑
j间电压相角差；ΔP
bi
和ΔQ
bi
表征节点i处由发电机和负荷增长确定的功率变化方向；n
b
为系统中所有节点的数量；λ为系统负荷裕度，表征电力系统的静态电压稳定程度；V
i
和V
j
分别表示在潮流运行点处节点i和j处电压幅值；θ
ij
为在潮流运行点处节点i
‑
j间电压相角差；和分别表示节点i处发电机有功出力的增加量和减少量；和分别为节点i处的发电机有功出力允许的上下限值...

【专利技术属性】
技术研发人员：王蕾，邓晓帆，刘建涛，王聪，郭鼎立，吴科，许瑞龙，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：