[發明專利]一種暫態穩定約束電力系統潮流優化方法

有效

• 申請號: 200910095380.0
• 申請日: 2009-01-12
• 公開（公告）號: CN101478159B
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發明（設計）人: 江全元;黃志光;耿光超
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;G06Q50/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

技術領域

本發明屬于電力系統的運行、分析與調度技術領域，尤其涉及一種基于差 分等式約束轉化降階的暫態穩定約束電力系統潮流優化方法。

背景技術

隨著電力工業的飛速發展和電力市場化改革的深入進行，電力系統的結構、 規模和運行狀況發生了復雜的變化。電力市場環境下，僅考慮靜態安全約束的 傳統潮流優化方法使得系統運行點更容易接近穩定極限，已無法滿足現代電力 系統規劃和運行的要求。文獻《暫態穩定預防控制和優化新進展》指出潮流優 化屬于大規模非線性規劃問題，考慮暫態穩定約束后，問題中增加了微分代數 方程(Differential?Algebraic?Equation，DAE)約束，是一類特殊的無窮維優 化問題，對求解方法提出了更高的要求。文獻《含暫態能量裕度約束多故障最 優潮流計算》討論了處理暫態穩定約束的兩類方法：基于時域仿真的差分方法 和基于李亞普諾夫函數的直接法。前者在考慮多個預想故障或大規模系統時容 易造成優化問題規模過大，出現所謂的“維數災”；而后者的結果趨于保守。

目前在基于時域仿真的暫態穩定約束電力系統潮流優化問題上已有一些報 道：文獻《Stability-constrained?optimal?power?flow》將發電機轉子運動 方程差分化后作為等式約束加入到傳統的潮流優化問題中；文獻《多預想故障 暫態穩定約束最優潮流》提出采用大步長對預想故障集進行故障預選和同調識 別，對于小步長計算僅考慮“起作用”故障，有效降低了問題的維數；文獻 《Optimal?operation?solution?of?power?system?with?transient?stability? constraints》采用約束轉換技術，通過Euclidean空間變換將含DAE的函數空 間潮流優化轉換為相同規模的靜態優化問題；文獻《暫態穩定約束下的最優潮 流》將暫態穩定約束潮流優化問題分解為最優潮流和最優控制兩個子問題，通 過交替求解這兩個子問題得到該問題的解；文獻《Application?of?differential? evolution?algorithm?for?transient?stability?constrained?optimal?power? flow》討論了各種智能優化算法在暫態穩定約束潮流優化問題中的應用。

基于時域仿真的暫態穩定約束潮流優化方法將發電機轉子運動方程差分 化，并作為附加等式約束加入到原優化問題，這種處理方式使得修正方程組維 數隨著系統規模和故障個數急劇上升，導致計算耗時過長甚至不可解。因此需 要一種可以高效的處理上述暫態穩定約束電力系統潮流優化方法。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種基于差分等式約束轉化 降階的暫態穩定約束電力系統潮流優化方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種基于差分等式約束轉化 降階的暫態穩定約束電力系統潮流優化方法，包括如下步驟：

(1)對電力系統元件進行建模，分別描述各元件的功率特性和動態特性，組成 微分方程組{D₁}；

(2)確定暫態過程采用的步長h和時長T，采用差分方法在各步長點差分化 {D₁}，由此組成差分方程組{D₂}；

(3)根據問題規模和運行要求處理差分方程組{D₂}：對于大規模系統、要求計 算速度的優化問題，將所有差分等式約束轉化為不等式約束集一{S_IC}，并將其 加入到常規潮流優化問題的不等式約束集；對于結果置信度要求高、規模中等 的優化問題，將描述故障期間的差分方程保留為等式約束集{S_EC}，而故障后差 分方程處理為不等式約束集二{S_IC}，將此等式約束集{S_EC}和不等式約束集二 {S_IC}分別加入到常規潮流優化問題的等式約束集和不等式約束集；對由差分方 程組{D₂}處理得到的不等式約束集一{S_IC}和不等式約束集二{S_IC}的上下限值 的確定依據以下原則：Limit＝±λ·h^r，h為暫態過程步長，r為所用差分方法的精 度階數，λ為界限常數，λ∈(0，0.1]；

(4)用數值優化方法求解降階后的潮流優化問題。