[發明專利]一種內嵌無功和電壓的安全約束經濟調度方法

有效

• 申請號: 201711401494.4
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108054789B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 楊知方;鐘海旺;夏清;陸春凌;賴曉文;汪洋
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J3/16
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

1.一種內嵌無功和電壓的安全約束經濟調度方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

1)構建安全約束經濟調度的最優潮流模型，該模型由目標函數和約束條件構成；具體步驟如下：

1-1)確定模型的目標函數，表達式如下：

其中，P_g為機組g的有功出力，Q_g為機組g的無功出力，為機組集合；和分別為P_g和Q_g的成本函數；該目標函數表示機組有功出力和無功出力的總成本最小化；

1-2)確定模型的約束條件；具體如下：

1-2-1)基于降階網絡的潮流方程約束；

假設模型第k次迭代時的初值為(v_i，k-1，θ_i，k-1)，k＝1，2，3...，i∈N，表示所有節點的集合；其中，當k＞1時，v_i，k-1為第k-1次迭代優化得到的節點i的電壓幅值，θ_i，k-1為第k-1次迭代優化得到的節點i的相角；k＝1時，初值(v_i，0，θ_i，0)通過兩種啟動方式得到：冷啟動和熱啟動，啟動方式任意選擇其中一種；

冷啟動時，

熱啟動時，

v_i，0＝1p.u.，θ_i，0取直流最優潮流的解，

則潮流方程約束如下：

其中，P_ij和Q_ij分別為線路(i，j)的有功潮流和無功潮流；v_i表示節點i的電壓幅值，θ_i表示節點i的相角；v_ij為線路(i，j)首末節點的電壓幅值差，滿足v_ij＝v_i-v_j；θ_ij為線路(i，j)首末節點的相角差，滿足θ_ij＝θ_i-θ_j；和為第k次迭代有功平衡系數，計算表達式分別如(12)和(13)所示；和為第k次迭代無功平衡系數，計算表達式分別如(14)和(15)所示；

表示電壓幅值對網損影響，滿足如下約束：

k＞1時，

k＝1時，

其中，v_{ij，est}表示線路(i，j)首末節點的電壓幅值差的估計值；v_i，est表示節點i的電壓幅值的估計值；v_ij，k-1為第k-1次迭代優化得到的線路(i，j)的電壓幅值差；

為電壓相角差對網損影響，滿足如下約束：

k＝1且在冷啟動方式下，

其中，θ_ij，est線路(i，j)首末節點的相角差的估計值，g_ij表示線路(i，j)的電導；

k＞1且為任一種啟動方式，或k＝1且在熱啟動方式下，

有功平衡系數和的計算表達式分別如下：

無功平衡系數和的計算表達式分別如下：

其中，b_ij表示線路(i，j)的電納；和為正弦函數泰勒展開表達式系數，計算表達式如(16)所示；和為余弦0數泰勒展開表達式系數，計算表達式如(17)所示：

1-2-2)節點平衡方程約束，表達式如下：

其中，表示與節點i通過線路相連的所有節點的集合；g_ii表示節點i的接地電導，b_ii表示節點i的接地電納；

1-2-3)節點注入約束，表達式如下：

其中，表示與節點i相連的機組集合；P_d，i表示節點i的有功負荷，Q_d，i表示節點i的無功負荷；

1-2-4)線路潮流復功率線性化約束，表達式如下：

其中，表示所有線路集合；

計算線路潮流復功率線性化約束采用多條線段近似圓弧，具體步驟如下：

1-2-4-1)選取參數為弧度值，取值范圍[0，π]，對和對應的圓弧進行分段線性近似；

1-2-4-2)選取參數M，N；M，N分別為上下半平面的分段線性數；將定義的圓弧均勻分成N份，用線段連接相鄰的端點得到N條線段，即將定義的圓弧均勻分成M份，用線段連接相鄰的端點得到M條線段，，即

1-2-4-3)用步驟1-2-4-2)得到的(M+N)條線段對應的線性約束組合近似二次復功率約束，得到復功率線性化約束，如式(22)所示；

1-2-5)機組有功出力、無功出力及電壓幅值的上下限約束，表達式如下：

其中，P_g，max表示機組g有功出力上限，P_g，min表示機組g有功出力下限；Q_g，max表示機組g無功出力上限，Q_g，min表示機組g無功出力下限；v_i，max表示節點i電壓幅值上限，v_i，mim表示節點i電壓幅值下限；

2)對步驟1)建立的模型求解，得到電力系統安全約束經濟調度方案；

對步驟1)建立的模型求解，令當前迭代次數記為k，迭代完成后，得到第k次迭代的最優解v_i，θ_i，P_g，Q_g，并根據潮流方程約束式(4)和(5)分別得到模型第k次迭代后線路(i，j)的有功潮流陽無功潮流

將第k次迭代的最優解v_i，θ_i，代入線路交流潮流方程：

得到交流有功潮流P_ij和交流無功潮流Q_ij；

根據P_ijQ_ij，的值，對所有支路將檢查標幺化誤差，表達式如下：

其中，Δ_ij表示線路(i，j)的潮流方程近似誤差；

若所有線路均滿足Δ_ij＜Δ_tol，Δ_tol表示線性近似誤差上限，則模型收斂，迭代結束，輸出v_i，θ_i，P_g，Q_g，得到了包含節點電壓幅值、電壓相角、機組有功出力、無功出力的電力系統安全約束經濟調度方案；否則，令k＝k+1，將第k次迭代的最優解v_i，θ_i作為初值v_i，k-1和θ_i，k-1，更新潮流方程約束，重新返回步驟2)，進行下一次迭代。