一種包含統一潮流控制器的隨機最優潮流計算方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種電力系統計算方法，具體設及一種包含統一潮流控制器的隨機最 優潮流計算方法，考慮了負荷及風電不確定性對于統一潮流控制器扣PFC)運行狀態及電 網運行參數的影響，屬于電力系統調度運行領域。
【背景技術】
[0002] 靈活交流輸電系統（FlexibleACTransmissionSystems,FACT巧是近年來出 現的一項新技術。應用電力技術的最新發展成就W及現代控制技術實現對交流輸電系 統參數W至網絡結構的靈活快速控制，一起實現輸送功率合理分配，減低功率損耗和發 電成本，大幅度提高系統穩定性、可靠性。其中，統一潮流控制器扣nifiedPowerFlow Controller,UPFC)是FACTS家族中最復雜也是最有吸引力的一種補償器，它綜合了許多 FACTS期間的靈活控制手段，被認為是最優創造性的，是功能強大的FACTS元件。
[0003]另一方面，目前電力系統最優潮流分析方法大多基于確定的網絡拓撲結構、系統 元件參數及運行條件，然而，嚴格來說，上述各量是不確定或隨機變化的。例如在電力系統 運行過程中，節點注入功率或網絡結構的變化，通過儀表量測系統運行狀態值時的測量誤 差，預測一段時間后的負荷所產生的預測誤差等；另外，分布式電源因其經濟性和環保性 等在電力系統中發揮著越來越重要的作用，然而，很多分布式發電的有功出力受自然天氣 條件的影響很大，例如風力發電，其有功出力隨著風速的變化而變化，運也影響到其無功吸 收。隨著大容量新型風電場在電力系統中不斷涌現，系統中的不確定因素呈加劇趨勢，將 對電力系統最優潮流分析提出新的挑戰。
[0004] 綜上所述，為保證UPFC投運后整個電網的安全穩定運行，同時具有應對負荷、風 電不確定性和隨機性對電網運行產生的影響，展開含UPFC的電網隨機最優潮流計算有著 迫切的現實意義，也有利于電力系統運行人員充分掌握UPFC在隨機因素下的運行狀態分 布，對于充分利用UPFC的控制能力和提高UPFC運行可靠性有著積極的作用。

【發明內容】

[0005] 針對現有技術存在的不足，本發明目的是提供一種在考慮負荷、風電隨機性情況 下的包含統一潮流控制器的隨機最優潮流計算方法，得到統一潮流控制器運行參數概率密 度函數，實現了從概率角度對統一潮流控制器運行狀態的有效分析。
[0006] 為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：
[0007] 本發明的一種包含統一潮流控制器的隨機最優潮流計算方法，包括W下幾個步 驟：（1)統一潮流控制器穩態模型采用等效理想變壓器模型，即用變壓器變比、移相器角度 和可調電容器表示統一潮流控制器；（2)根據統一潮流控制器的穩態模型，得到含統一潮 流控制器的確定性最優潮流模型，其中，控制變量包括發電機有功功率及無功功率和統一 潮流控制器的變壓器變比、移相器角度和可調電容器；狀態變量包括節點電壓和線路功 率；（3)考慮負荷和風電功率分別是服從正態分布和威布爾分布的隨機變量，基于點估計 法（pointestimatemethod,PEM)將含統一潮流控制器的隨機最優潮流模型等效為2S個 確定性最優潮流模型，其中S為隨機變量的數量；(4)根據2S個確定性最優潮流模型的計 算結果，W及負荷和風電功率的概率分布，計算運行費用、節點電壓、線路功率W及統一潮 流控制器運行狀態的概率密度函數，實現隨機最優潮流模型的計算。
[0008] 步驟（1)中，等效理想變壓器模型如下：假設統一潮流控制器安裝在節點k和t 之間，分別為節點k和t的電壓向量，Sk為節點k的注入視在功率，St為節點t的 輸出視在功率，4為節點k的注入電流，為節點t的輸出電流；引入理想變壓器，表示為 f二7'Z弓^，T為理想變壓器變比，d)為移相器角度巧調電容器Y。=jp，P為對地可調電 容器容量；理想變壓器串聯于節點i和t之間，可調電容器并聯于節點i;
[0009] 節點i的注入功率計算公式如下：
[0010] S,二UJi二巧成巧 邱:-佩y- (1) 二義_j腳f
[0011] 可得節點i和t電壓和電流的關系，如下：
[0012] 化=邸 (2)
[0013]
(3)
[0014] 根據式（1)-(3)所示的二端口網絡關系，統一潮流控制器可等效為變壓器變比、 移相器角度和可調電容器=個變量。
[001引步驟似中，含統一潮流控制器的確定性最優潮流模型如下：
[001引 目標函數為：
[0017]
(4)
[001引其中，f表示機組費用函數，Pw為發電機i的有功出力，a1、bi和C1為發電機i費 用系數，昨為發電機總數。
[0019] 平衡約束條件包括：
[0020] (1)發電機節點
[0021]Pm -hi-ZI(? cos^ ^ sin) (5) j苗
[0022] &,-致，二E (-W/的sin 6?/' - .? cos 6；;/' ；) (6) 知'
[0023] i = 1，2, . . . Ng
[0024] 似風電場節點
[0025] 攝:-馬'二完的fA.儀,7COS今+公sin嗎}巧 向
[0026]資"-致'二 SinA' -度,'/COS A) (8 ) 腳
[0027] i = 1，2, ... Nw
[002引 做負荷節點
[0029] ①與統一潮流控制器所在線路無直接連接的節點
[0030] Z 巧/ CO明+ A Sin咬)十4二0 ㈱ /居/
[0031]藝[W,,. (? Sin兮-公,/ COS今)+貧二秒 (10) .向
[0032] i = 1，2, ... Nd
[0033] ②與統一潮流控制器所在線路直接連接的節點
[0034] sin6^J+^L/^/X6；；cos^+I^51^?)+? =〇^l) .歸。 !過U
[00對忍巧通g-Aws^H&/,W^sing-4co^)+4-0 (12) 周'知;，
[0036]i= 1，2, ...N'D
[0037] 式中，Nw為風電場所在節點數量；ND為不與統一潮流控制器直接相連的負荷節點； N'D為與統一潮流控制器直接連接的負荷節點；PW、Qu為發電機節點i的有功、無功出力； ^、為節點i的預測有功、無功負荷的平均值；^/、為節點i的預測有功、無 功出力的平均值；Ui、Uj為節點i和j的節點電壓幅值；0Ii為節點i和j的電壓相角差；GipBi,為不含統一潮流控制器線路的節點i和j之間導納的實部和虛部；G'i,、B'。為含 統一潮流控制器線路的節點i和j之間導納的實部和虛部；
[0038] 不平衡約束條件包括：
[0039](1)發電機出力上下限
[0040]茲^戶。. <屯. （巧）
[00川& ^瓦. (14)
[0042] i= 1，2, ...Ng
[0043] (2)節點電壓上下限
[0044] y,. (15)
[0045] i= 1，2, ...N
[0046] (3)線路有功功率上下限
[0047] 寫.</^<巧 （16)
[0048] i,j= 1，2, . . .N
[0049] (4)統一潮流控制器變量上下限
[0050] T <T<T (1 巧 -I II 、 ，
[005。這 <為<為 (18)
[005引 gj含Pi含Pi (19)
[0053] i= 1，2, ...Nu
[0054]式中，,、山為發電機i的有功出力上下限；每a、Q。為發電機i的無功出力 上下限；:巧、&為節點i的電壓幅值上下限；巧,、臣為節點i和J之間線路有功功率的 上下限；fj、L為統一潮流控制器理想變壓器變比的上下限；^、塵1為統一潮流控制器 理想變壓器移相角的上下限；、立1為統一潮流控制器對地可調電容器容量的上下限；N為節點總數量；N。為統一潮流控制器的數量。
[005引上述模型中，控制變量包括發電機有功出力PGi,統一潮流控制器控制變量Ti、 和P1;狀態變量包括節點電壓U1、線路有功功率Pu。
[0056] 步驟（3)中，隨機最優潮流模型的隨機變量表示
[0057] '義_巧)|,/。2 ,巧.'2 ,???/巧一 .?A.i, <^2，….義S_ (/20)
[0058] 式中包括有功負荷隨機變量和風電有功出力隨機變量，總數量為N+Nw，且S= N+Nw。
[0059] 在隨機潮流計算中，節點負荷和風電功率注入量確定后，可獲得節點