[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

本發明提出一種內嵌無功和電壓的安全約束經濟調度方法，屬于電力系統安全約束經濟調度領域，使得基于電網中各節點及線路潮流在安全約束范圍內，達到電網運行費用最小。該方法首先構建由目標函數和約束條件構成的安全約束經濟調度的最優潮流模型；對模型迭代求解后，對所有支路將檢查標幺化誤差：若存在線路不滿足標幺化誤差，則更新潮流方程約束，進行下一次迭代，直至所有線路均滿足標幺化誤差，模型收斂，迭代結束，得到包含節點電壓幅值、電壓相角、機組有功出力、無功出力的一整套電力系統安全約束經濟調度方案。本發明能最大程度滿足電力系統經濟運行要求，降低電力系統運行成本；精度高，收斂性好，具有很強的實際應用價值。

技術領域

本發明屬于電力系統安全約束經濟調度領域，特別涉及一種內嵌無功和電壓的安全約束經濟調度方法。

背景技術

為實現電網安全穩定運行，電網中的節點必須遵循一些規范制度，安全約束經濟調度就是基于電網中各節點及線路潮流在安全約束范圍內，使電網運行費用最小的調控行為。安全約束經濟調度需要求解交流最優潮流問題，而涉及的交流潮流方程的非線性特征導致其為非凸優化問題，求解難度很大。

目前，僅考慮有功的直流潮流網絡模型在電力工業界廣泛應用。直流潮流網絡模型忽略了無功和網損，并假設各節點電壓幅值均為標準值(1.0p.u.)。直流潮流方程中有功和電壓相角為線性關系。工業界在直流最優潮流解的基礎上執行潮流計算以得到交流可行的調度方案。然而，由于直流潮流方程采用了大量近似，直流最優潮流模型可能得到不經濟、甚至不安全的調度方案。在安全裕度較低、有功無功緊密耦合的電力系統中，該現象愈加明顯。目前，電力系統運行逐漸逼近其穩定極限，有功調度頻繁被系統無功和電壓約束制約。因此，電力工業界更迫切地需要能夠考慮無功和電壓的線性網絡模型。

目前現有的考慮無功和電壓的交流最優潮流模型為非線性模型，求解的方法有凸化松弛方法和內點法等。凸化松弛包括半正定規劃(SemidifinateProgramming,SDP)松弛，二階錐規劃(SecondOrderConeProgramming,SOCP)松弛和二次規劃(QuadraticProgramming,QP)松弛，但這類方法帶來的誤差較大，難以在實際電網中投入應用；而內點法的收斂性無法得到保證。

綜上所述，現有的安全約束經濟調度方法難以在考慮無功和電壓的同時保證高計算精度、高計算效率和良好收斂性。

發明內容

本發明的目的在于為克服已有技術的不足之處，提出一種內嵌無功和電壓的安全約束經濟調度方法。本發明提出了內嵌無功和電壓的最優潮流模型，對無功和有功實現了整體性優化，基于該模型得到的調度方案能最大程度滿足電力系統經濟運行要求，降低電力系統運行成本；精度高，收斂性好，具有很強的實際應用價值。

本發明提出的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；