[發(fā)明專利]基于置信度變換的交直流混聯(lián)輸電系統(tǒng)區(qū)間潮流方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710437922.2
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號(hào): CN107221935B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱文廣;程虹;肖園;陳會(huì)員;鄭春;李海坤
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)江西省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院;國家電網(wǎng)公司
• 主分類號(hào): H02J3/06
• 分類號(hào): H02J3/06
• 代理公司: 36122 南昌市平凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所
• 代理人: 姚伯川

1.一種基于置信度變換的交直流混聯(lián)輸電系統(tǒng)區(qū)間潮流方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

(1)以交直流區(qū)間參數(shù)形式刻畫系統(tǒng)中的不確定變量，建立交直流混聯(lián)輸電系統(tǒng)的區(qū)間潮流模型；

(2)對(duì)置信度變換方法進(jìn)行適應(yīng)性推導(dǎo)，將區(qū)間優(yōu)化模型轉(zhuǎn)換為確定性數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)含區(qū)間不確定變量的約束轉(zhuǎn)換；

(3)采用預(yù)測校正原始對(duì)偶內(nèi)點(diǎn)法分別對(duì)轉(zhuǎn)換后的確定性模型進(jìn)行求解，通過修正方程計(jì)算仿射方向，得到仿射擾動(dòng)因子后回代得到校正方向，進(jìn)而得到修正量；

所述交直流混聯(lián)輸電系統(tǒng)的區(qū)間潮流模型如下：

目標(biāo)函數(shù)為：

式中，目標(biāo)函數(shù)f(x)為系統(tǒng)損耗；S_G為發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)集合；P_Gi為節(jié)點(diǎn)i發(fā)電機(jī)有功功率；P_Di為節(jié)點(diǎn)i負(fù)荷的有功功率；

交流系統(tǒng)潮流方程等式約束為：

式中，V_i為節(jié)點(diǎn)i的電壓幅值；δ_i為節(jié)點(diǎn)i的電壓相角；I_AC為與交流節(jié)點(diǎn)i所聯(lián)接支路的對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)集合；Q_Ri為節(jié)點(diǎn)i無功電源無功功率；Y_ij為節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣第i行j列元素的幅值，α_ij為對(duì)應(yīng)的相角，δ_ij＝δ_i-δ_j-α_ij；i,j∈S_B，S_B為節(jié)點(diǎn)集合；

直流系統(tǒng)潮流方程等式約束為：

式中，k∈S_d，S_d為直流節(jié)點(diǎn)集合；I_DC為與直流系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)i所聯(lián)接支路對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)集合；I_dk和V_dk分別表示直流節(jié)點(diǎn)k的電流和電壓；為直流節(jié)點(diǎn)k的換流器功率因數(shù)角；正、負(fù)號(hào)分別對(duì)應(yīng)于整流器和逆變器；

換流器方程及直流網(wǎng)絡(luò)方程等式約束為：

式中，θ_dk為直流節(jié)點(diǎn)k的換流器控制角；X_ck為直流節(jié)點(diǎn)k的換流器換相電抗；K_γ表示由換流器換相電抗產(chǎn)生的換相系數(shù)；g_dkj為消去聯(lián)絡(luò)節(jié)點(diǎn)后的直流網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電導(dǎo)矩陣G_d的元素；S_dk為換流站類型，“+1”表示整流測，“-1”表示逆變側(cè)；

系統(tǒng)安全約束和直流變量約束為：

式中，S_PV為PV節(jié)點(diǎn)集合；S_PQ為PQ節(jié)點(diǎn)集合；和(·)分別代表變量(·)的上、下限；

所述交直流區(qū)間參數(shù)為：

與常規(guī)OPF模型不同，所述交直流混聯(lián)輸電系統(tǒng)的區(qū)間潮流模型考慮變量的不確定性，并以區(qū)間數(shù)的形式表示，考慮負(fù)荷功率以服從區(qū)間分布的隨機(jī)變量表示如下：

式中，和分別為有功負(fù)荷變量區(qū)間分布的上下界；和分別為無功負(fù)荷變量區(qū)間分布的上下界；將上式代入交直流混聯(lián)輸電系統(tǒng)的區(qū)間潮流模型各式，即轉(zhuǎn)換成交直流混聯(lián)輸電系統(tǒng)的IOPF模型，一個(gè)包含區(qū)間不確定變量的非線性區(qū)間優(yōu)化問題；

所述含區(qū)間不確定變量的約束轉(zhuǎn)換如下：

區(qū)間優(yōu)化方法只需區(qū)間變量的外延參數(shù)，無需構(gòu)造精確的概率分布模型，假設(shè)區(qū)間變量[X^±]＝[X^-，X⁺]服從均勻分布，x＜[X^±]的置信度定義為：

引入置信度λ，λ∈[0,1]，則P(x＜[X^±])≥λ可轉(zhuǎn)換為：

x≤X^-λ+X⁺(1-λ) (2)

同理，P(x＞[X^±])≥λ可轉(zhuǎn)換為：

x≥X⁺λ+X^-(1-λ) (3)

當(dāng)λ＝0時(shí)，式(2)表達(dá)為x＜X⁺，表示決策者只關(guān)心區(qū)間上邊界，即完全樂觀；當(dāng)λ＝1時(shí)，式(2)等效為x＜X-，表示決策者更傾向于下邊界取值，即完全悲觀，即λ的取值體現(xiàn)了決策者對(duì)不確定變量的謹(jǐn)慎程度；由式(1)-式(3)可以看出：置信度λ是將區(qū)間變量的邊界信息轉(zhuǎn)換為確定性變量的比例參數(shù)，是根據(jù)具體應(yīng)用場景而設(shè)定的，以實(shí)現(xiàn)不同電網(wǎng)運(yùn)行場景的切換；

區(qū)間不確定變量轉(zhuǎn)換方法思路為：利用區(qū)間置信度公式，使區(qū)間約束條件成立的概率滿足給定的區(qū)間置信度水平，從而實(shí)現(xiàn)區(qū)間約束條件的確定性轉(zhuǎn)化；對(duì)于含區(qū)間變量的非線性優(yōu)化問題：

式中：[X^-,X⁺]為不等式約束區(qū)間；[Y^-,Y⁺]為等式約束區(qū)間；引入?yún)^(qū)間不等式約束變量的置信度λ_X＝[λ_X1,λ_X2,...,λ_Xm]^T，m為含區(qū)間變量不等式約束數(shù)；

根據(jù)式(1)-式(3)的轉(zhuǎn)換方式，式(4)中的區(qū)間不等式約束可轉(zhuǎn)換為：

同理，由于區(qū)間等式約束可轉(zhuǎn)化為兩個(gè)不等式約束，引入的置信度λ_Y＝[λ_Y1,λ_Y2,...,λ_Yl]^T，式(4)中的區(qū)間等式約束采用如下轉(zhuǎn)換方式：

式中，n為含區(qū)間變量等式約束數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于置信度變換的交直流混聯(lián)輸電系統(tǒng)區(qū)間潮流方法，其特征在于，所述預(yù)測校正原始對(duì)偶內(nèi)點(diǎn)法通過預(yù)測步求出仿射方向修正量，然后利用其估計(jì)互補(bǔ)方程泰勒展開式的二階項(xiàng)，求出校正步修正量；算法在每次迭代中只增加1次回代運(yùn)算，有效減少迭代次數(shù)，提高收斂速度；預(yù)測校正步驟如下：

一、預(yù)測步

(1)設(shè)定中心參數(shù)σ＝0；

(2)求解下式常微分方程組：

式中，f(x)為目標(biāo)函數(shù)；h(x)為等式約束函數(shù)；g(x)為不等式約束函數(shù)；和分別為h(x)和g(x)海森矩陣的線性疊加；y、z、w均為拉格朗日乘子；μ為障礙常數(shù)；l、u為不等式約束的松弛變量；r為不等式個(gè)數(shù)；

L_x，L_y，L_z，L_w，L_l和L_u為由一階最優(yōu)性條件得到的KKT方程組：

其中，L,U,Z,W為r×r全對(duì)角矩陣

由常微分方程組得到仿射方向Δx^aff、Δy^aff、Δz^aff、Δl^aff、Δu^aff、Δw^aff；

式中，(·)^aff為(·)的仿射量；

(3)確定迭代步長和

(4)計(jì)算仿射方向的互補(bǔ)間隙Gap^aff：

(5)根據(jù)當(dāng)前點(diǎn)的對(duì)偶間隙與仿射方向下的對(duì)偶間隙間的關(guān)系動(dòng)態(tài)確定中心參數(shù)值：δ＝(Gap^aff/Gap)³；

式中，對(duì)偶間隙Gap＝l^Tz-u^Tw；

二、校正步

(6)對(duì)互補(bǔ)松弛條件進(jìn)行校正

(7)L'_x校正為：