[發明專利]一種基于原對偶內點法的地區電網載荷裕度分析方法

有效

• 申請號: 201610084923.9
• 申請日: 2016-02-14
• 公開（公告）號: CN105552906B
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 荊朝霞;王宏益;江昌旭
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 羅觀祥

技術領域

本發明涉及電網負荷評估技術領域，特別是涉及一種基于原對偶內點法的地區電網載荷裕度分析方法。

背景技術

隨著電力系統的規模日趨增大，其運行特性也越發趨于復雜。另一方面，伴隨著國家經濟的穩步增長的，是電力負荷的逐年攀升。由此而引發的地區電網載荷能力問題越來越引起電力行業有關專家學者的重視和研究。

地區電網本身就具有一定的混合性，既有承擔輸電功能的500kV電網，也有擔負配電功能的110kV電網，還有定位較為復雜的220kV電網。在經濟發達程度不高的地區，其電網建設一般也相對滯后，該地區的220kV電網往往承擔主網的角色；而在部分經濟較為發達的大城市地區，其超高壓/特高壓電網的建設水平較高，這類地區的220kV電網則逐步實現開環運行，由輸電網逐漸向配電網轉化。面對日趨增長的負荷以及運行特性日趨復雜的電力系統，地區電網的載荷能力和載荷裕度的評估和分析具有重要的參考和指導意義。在電網規劃階段，大多數城市的電網規劃原則中一般都明確了電網結構的選擇、變電站的規劃建設規模和線路截面的選取等等，但由于地區電網的結構相對復雜，大量環網的存在使得潮流分布受網絡拓撲、電源出力和變電站負荷分布影響較大，目前在安排運行方式時主要采用潮流計算的方法對電網靜態安全進行人工校核，尚未形成有效的自動化方法對電網的載荷水平進行分析評估，使得電網規劃設計人員在對電網進行擴建或改造時缺乏前瞻性，難以指導電網的長遠發展。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種基于原對偶內點法的地區電網載荷裕度分析方法。

本發明的目的通過如下技術方案實現：一種基于原對偶內點法的地區電網載荷裕度分析方法，包括如下步驟：

S1、提煉地區電網的網架結構，確定所述網架結構的網絡節點數和支路數，并對所述網架結構的節點和支路進行編號，得到簡化的分析模型；

S2、以地區電網的供電主變載荷總裕度最大為目標，并以電網N-1安全為準則，構造滿足電網運行約束及設備容量約束的數學優化模型；

S3、采用基于原對偶內點法的優化算法求解載荷裕度優化模型，對地區電網進行N-1安全分析，得到載荷總裕度最優時負荷的分布情況；

S4、由算法的松弛變量演化情況，判斷限制電網載荷裕度的關鍵約束。

所述步驟S1中提煉地區電網的網架結構包括以下分步驟：

S11、對目標地區電網進行拓撲分析，確定所要分析的電壓等級；

S12、以所要分析的電壓等級為基準，對上一電壓等級的變電站和發電機進行等值處理，簡化為電壓近似恒定的大容量電源出力點；對下一電壓等級的變電站進行歸總處理，使電力負荷加總到所要分析的電壓等級的變電站中；

S13、把所要分析的電壓等級范圍內的輸電線路和變電站以及等值后的電源出力點提取出來，得到地區電網的等值網架。

所述步驟S2包括以下分步驟：

S21、選擇控制變量x_c：以各負荷變電站的視在負荷S_Li為優化模型的控制變量；

S22、確定狀態變量x_s：除控制變量外，優化模型的狀態變量為地區電網中各個電源節點的有功出力P_Gi(對于上一電壓等級變電站而言需用主變容量及功率因數換算得到)、各無功電源的無功出力Q_Gi(對于不同種類的無功電源可能需進行換算)、各節點的電壓幅值V_i(i＝1,…,n)以及相角θ_i(i＝1,…,n)；

S23、構造負荷增長因子：并以全網的負荷增長因子之和最大化為優化模型的目標函數，即其中P_Li為變電站的有功負荷：為負荷節點i的功率因數角(參變量)，D為負荷節點的集合；

S24、設置等式約束條件：根據電路原理中的基爾霍夫電壓定律和電流定律，地區電網載荷裕度優化模型必須滿足節點功率平衡約束方程組，即g(x_c,x_s)＝[ΔP₁,ΔQ₁,ΔP₂,ΔQ₂,……,ΔP_n,ΔQ_n]^T＝0，其中，

G_ij、B_ij分別為節點i和節點j之間的互電導和互電納，n為地區電網簡化模型中的節點個數；