基于潮流、靈敏度及約束一致性等值的互聯電網最優潮流計算方法【
技術領域：
】[0001]本發明涉及電力系統最優潮流
技術領域：
，具體涉及考慮等值模型的互聯電網最優潮流計算。【
背景技術：
】[0002]隨著新能源的大力發展、電力市場的不斷推進以及負荷的不斷增長，電力系統逐漸發展成為分層分區且各分區之間又緊密聯系的互聯大電網。由于各子網之間相互影響日益增強，在對所研究的子網（即內網）進行分析決策時，必須對互聯外網的影響進行有效考慮。但在某些情況下，由于技術原因或涉及到行業機密性等問題，系統子網之間不能共享電網數據，造成系統中各子網之間無法進行完備的數據交換。因此，既能保留互聯子網信息又具有良好保密性能的等值模型在互聯電網分析計算中得到了廣泛的應用。[0003]在最優潮流分析計算中，潮流、靈敏度及約束條件都是非常重要的信息，建立等值模型時應充分考慮等值前后潮流、靈敏度及約束的一致性，以保證內網的最優潮流分析計算精度及其運行決策的有效性。[0004]現有考慮等值的最優潮流計算方法通常都只考慮了等值前后潮流的一致性，但沒有考慮等值前后靈敏度和約束的一致性。[0005]現有考慮等值的最優潮流方法，如1997年第12卷第4期《IEEETransactionsonPowerSystems》中"Equivalentoptimizationmodelforlossminimization:asuitableanalysisapproach"一文，該文獻基于未化簡網絡，簡化了外網的不等式約束和變量約束條件，對等式約束進行分解計算，建立了EquivalentOptimalPowerFIow(EOPF)模型。但在某些情況下完備的外網網絡數據是難以獲得的，因此該方法的應用具有一定的局限性。又如2014年1月于DesignAutomationConference發表的"Fastlarge-scaleoptimalpowerflowanalysisforsmartgridthroughnetworkreduction"一文，該文獻將外網的節點化簡為一個等值節點，將外網的支路化簡一條連接等值節點和邊界節點的等值支路，將發電機功率和負荷分別疊加到等值節點處，再基于等值前后潮流的一致性，推導等值支路的阻抗參數。然后針對等值后網絡，建立了對應的最優潮流模型。該方法在建立等值模型時將發電機簡單等值為注入功率，不能在等值模型中有效保留元件特性。該方法對變量約束進行等值處理時，要么將約束直接疊加，要么取約束的最小值。該方法不能保證等值前后約束信息的一致性，從而導致外網等值精度降低、等值約束計算不準確，難以達到內網的分析計算的要求，進而影響互聯電網的安全穩定運行。【
發明內容】[0006]本發明的目的是針對現有考慮等值的最優潮流方法的不足，提供一種全面考慮潮流、靈敏度及約束信息一致性的等值互聯電網最優潮流計算方法。本發明在采用2014年第29卷第5期的《IEEETRANSACTIONSONPOWERSYSTEM》中"StaticEquivalentMethodBasedonComponentParticularityRepresentationandSensitivityConsistency"所提出的保持等值前后潮流及靈敏度一致性的靜態等值方法的基礎上，建立等值網絡，有效地保證了等值網絡參數的計算精度。本發明全面考慮了外網電源的功率約束、電壓約束及支路和網絡的功率傳輸能力約束，采用了最優潮流方法計算外網邊界節點及邊界截面的可用容量，并基于等值前后可用容量的一致性推導等值約束條件，有效地提高了等值約束條件計算的準確性。最后基于該等值模型，對最優潮流模型進行簡化，建立基于潮流、靈敏度及約束一致性等值的互聯電網最優潮流計算模型。[0007]實現本發明目的之技術方案是，基于潮流、靈敏度及約束一致性等值的互聯電網最優潮流計算方法。首先采用最優潮流方法計算獲得等值前外網可用容量，然后在滿足潮流和靈敏度一致性的等值網絡的基礎上，保持等值前后可用容量不變，即約束信息不變，推導等值網絡的約束條件。基于等值后的網絡和約束條件，建立新的最優潮流模型。[0008]基于潮流、靈敏度及約束一致性等值的互聯電網最優潮流計算方法，包括以下步驟：[0009]1)采用最優潮流方法計算等值前外網可用容量[0010]等值前的互聯電網節點包括網節點集合E、邊界節點集合B和內網節點集合I三部分。首先輸入互聯電網基礎數據，包括互聯電網拓撲結構和電力設備參數。所述互聯電網拓撲結構包括電網分區情況及電網中各節點的連接關系。所述電力設備參數包括，全部線路的阻抗參數與對地電納參數，變壓器的阻抗參數、對地導納參數及變比參數，全部節點的對地導納參數，發電機出力約束條件和線路傳輸約束條件。然后基于上述過程中輸入的外網和邊界處的基礎數據，建立求解外網可用容量的最優潮流模型。[0011]I)目標函數[0012]邊界節點B1處的可用容量[0014]邊界截面B-all處的可用容量Cball:[0016]公式1和2中，G為外網通過邊界節點向外傳輸的實際功率，NB為邊界節點數量。[0017]II)建立外網節點以及邊界節點約束條件[0018]首先建立如公式3和4的功率平衡約束模型：[0021]公式3和4中，別為外網節點以及邊界節點i、j的節點編號，E1G{E，B}，EjG{E，B}，Ne為外網節點數量，毛、備分別為節點E1處的有功和無功注入功率，％、&分別為節點E1處的電壓幅值、相角，匕,、~分別為節點E,處的電壓幅值、相角，式中為節點導納矩陣的第E1R、第E,列項元素的實部，馬,_>￡;為節點導納矩陣的第E1R、第Ej列項元素的虛部。[0022]然后建立如公式5、6、7和8的變量約束條件：[0027]公式5-8中，％、fta,分別為發電機節點E1的有功和無功出力，N@分別為外網發電機節點數量，N1e分別為外網支路數量，為支路Ek流過的有功功率，％為節點E1處的電壓幅值，（*)max和（*)min分別表示（*)的上限和下限。[0028]最后采用內點法求解最優潮流模型獲得等值前邊界節點&可用容量G和邊界截面B-all可用容量(^311的值。[0029]2)建立保留約束的等值模型[0030]采用現有基于潮流和靈敏度一致性的靜態等值方法計算等值網絡的等值參數，所述等值參數包括等值支路阻抗為^,、^等值對地支路和等值負荷??#..。[0031]邊界節點B1的功率平衡公式如公式9:[0033]邊界截面B-all的功率平衡公式如公式10:[0035]公式9和10中，,為等值網絡通過邊界節點&流入內網的有功功率；P_ωΒι是等值發電機節點流向邊界節點B1的支路有功功率。,由邊界節點Bj流向Bi的支路有功功率，為邊界節點B1處等值對地支路的有功功率，其計算公式如公式11:[0037]其中，匕為節點B1的電壓。[0038]邊界節點B1流過的功率應小于該邊界節點的可用容量，如公式12:[0040]同理，邊界截面B-all流過的功率應小于該邊界截面的可用容量，如公式13:[0042]公式10和11中，為等值后邊界節點的可用容量，(；qBall為等值后邊界截面的可用容量。[0043]保持等值前后邊界節點B1和邊界截面B-all的可用容量不變，則有等式14和15:[0046]將公式12-15代入公式10和11，可求解得到等值約束條件，BP:[0049]3)考慮等值的最優潮流模型[0050]基于第2步獲得的等值網絡拓撲結構、當前第1頁1 2 3