專利名稱：改進(jìn)的潮流可行解恢復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)的在線安全監(jiān)控，具體講涉及改進(jìn)的潮流可行解恢復(fù)方法。
背景技術(shù)：
電力工業(yè)的迅猛發(fā)展，負(fù)荷的大量增長以及電力企業(yè)對經(jīng)濟(jì)性的追求，都使得電 力系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境越來越復(fù)雜。如何在追求經(jīng)濟(jì)性的同時保證其可靠性，這對電力系統(tǒng)的 合理規(guī)劃和在線安全監(jiān)控提出了更高的要求。潮流計(jì)算是系統(tǒng)人員進(jìn)行規(guī)劃和在線監(jiān)控的重要工具。在預(yù)想事故條件下是否存 在潮流解是運(yùn)行人員極為關(guān)心的問題。導(dǎo)致潮流計(jì)算發(fā)散存在兩種可能一是該潮流問題 本身有解而由于數(shù)值計(jì)算方法的問題導(dǎo)致計(jì)算過程發(fā)散；二是故障后的系統(tǒng)不存在可行點(diǎn) [1]。由此延伸出兩個子問題一是當(dāng)真實(shí)解存在時，如何提高算法的收斂性，保證其計(jì)算結(jié) 果收斂到潮流解；二是當(dāng)真實(shí)解不存在時，如何通過采取控制措施使潮流解恢復(fù)。針對第一個問題，文獻(xiàn)[2]中提出了直角坐標(biāo)系下的最優(yōu)乘子牛頓法，通過引入 最優(yōu)乘子對牛頓法產(chǎn)生的方向加以修正，可有效避免計(jì)算的發(fā)散，[3]將最優(yōu)乘子法推廣應(yīng) 用到極坐標(biāo)系下。[4]給出了一種大范圍內(nèi)收斂的同倫潮流算法，[5]給出了一種連續(xù)化牛 頓法并證明其與同倫法本質(zhì)上是相同的。[6]通過對潮流方程重新進(jìn)行參數(shù)化以提高其收 斂性，[7]則提出了一種故障參數(shù)化的連續(xù)潮流方法。以上方法中，[2-3]的方法只需在傳 統(tǒng)牛頓法基礎(chǔ)上增加少許計(jì)算量，而文獻(xiàn)[4-7]的方法計(jì)算量相對較大。針對第二個問題，[8]通過功率注入空間中不可行運(yùn)行點(diǎn)與可行域邊界之間的最 短歐氏距離來度量潮流不可解程度，[9]在此基礎(chǔ)上提出了基于靈敏度的線性規(guī)劃模型來 恢復(fù)潮流解，控制效果較好，但由于該方法需計(jì)算雅克比矩陣零特征值的左特征向量，在大 系統(tǒng)中計(jì)算會有一定的困難；[10-11]將潮流解恢復(fù)處理為非線性規(guī)劃問題，并采用內(nèi)點(diǎn) 法加以求解，在大系統(tǒng)應(yīng)用時其計(jì)算量較大；[11]將潮流無解的原因歸結(jié)為薄弱輸電通道 超過輸送功率極限，并通過減輕薄弱通道負(fù)載程度來恢復(fù)潮流解，但該方法需要較多人為 參與。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種簡便可行的改進(jìn)的潮流可行解恢復(fù)方法，解決 當(dāng)真實(shí)解不存在時，如何通過采取控制措施使潮流解恢復(fù)，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，一 種改進(jìn)的潮流可行解恢復(fù)方法，恢復(fù)過程通過迭代地進(jìn)行控制量計(jì)算和結(jié)果校驗(yàn)兩個子步 驟控制量計(jì)算步首先借助最優(yōu)乘子潮流求得功率注入空間的一個可行域邊界點(diǎn)，引入恢 復(fù)參數(shù)λ，計(jì)算λ對各控制措施的靈敏度，然后基于靈敏度計(jì)算結(jié)果通過混合整數(shù)線性規(guī) 劃估計(jì)各控制手段的調(diào)整量；校驗(yàn)步則通過最優(yōu)乘子潮流法對控制效果進(jìn)行驗(yàn)證，由于靈 敏度是對非線性關(guān)系的線性近似，基于它形成的控制策略往往具有一定的誤差，當(dāng)控制措 施不能保證潮流收斂時，則返回控制量計(jì)算步，重復(fù)上述過程，直至潮流計(jì)算收斂。基于最優(yōu)乘子潮流獲得功率空間的潮流可行域邊界點(diǎn)
電力系統(tǒng)潮流方程可寫為F(X) = f (X)-S = 0(1)構(gòu)造如下系統(tǒng)功率不匹配量= (2)式中χ為電壓向量，S為節(jié)點(diǎn)功率注入和PV節(jié)點(diǎn)電壓平方向量，f(x)為節(jié)點(diǎn)功率 平衡方程以及PV節(jié)點(diǎn)電壓約束方程，采用牛頓法通過不斷最小化g(x)以達(dá)到潮流收斂的 目的，通過引入最優(yōu)乘子μ將牛頓法的迭代公式改寫為Axk = -Γ1 (xk) f (xk)(3)xk+1 = xk+ μ k Δ xk從而在每次迭代計(jì)算中，將功率不匹配量改為g(x,//)=|c/;W)K/;W)-》(4)其中 ^Λ yk) =f(xk+yk· Axk), J(Xk)為第k步迭代的雅克比矩陣，為第 k步迭代的最優(yōu)乘子，μ k在每一步迭代中由=0求得，從而保證不匹配量逐步 變小，假若潮流無可行解，則從初始不可行解開始，該方法經(jīng)多次迭代后最優(yōu)乘子μ將趨 于0，不匹配函數(shù)(4)值將穩(wěn)定在某個正值上，此時即收斂于功率注入空間可行域邊界點(diǎn)上 SNB 點(diǎn)。引入恢復(fù)參數(shù)λ，使用恢復(fù)參數(shù)λ控制措施的靈敏度入11來恢復(fù)潮流解，通過最 優(yōu)乘子潮流法確定了一個可行的邊界點(diǎn)X*即SNB點(diǎn)后，對應(yīng)的有功、無功注入向量為P*、Q*， 可將功率平衡方程改寫為0 =-B1]f])-fl TiGljfj + Bljej)-ρ；+A{P;-Psi) (5)0 = -f'fJG'JeJ ~B,f]) + el^f] +B^e})-Q1*+MQ1*-Qsi)e、f為節(jié)點(diǎn)電壓的實(shí)部和虛部，G、B為線路導(dǎo)納的實(shí)部和虛部，Ps, Qs為初始點(diǎn)的 有功、無功注入。在X*處λ = 0，而當(dāng)λ = 1時，式(5)等價于原始潮流方程，使用靈敏度 λ u，通過以下方法可以避免雅克比矩陣零特征值左特征向量的求取電力系統(tǒng)在其靜態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行極限(SNB)點(diǎn)(χ*，λ,處，將滿足如下方程F (χ, λ , u) = 0Fx(x，λ，u) · ν = 0(6)I I ν I I ^ 0F為潮流方程，為x，u，λ的函數(shù)；u = (Ul, U2, -,Uffl)為控制措施，控制措施包括 可投切并聯(lián)無功補(bǔ)償、OLTC變比、串聯(lián)補(bǔ)償以及發(fā)電機(jī)出力調(diào)整；FX為系統(tǒng)在該點(diǎn)處的雅克 比矩陣，ν為其右特征向量；λ為電壓穩(wěn)定裕度，可由下式求得其對u的靈敏度向量Au:A · s = -Fu(7a)
Λ=[Α] A2 ... Fx Aj^1 Apjr2 ... An\(7b)
Ai為潮流雅克比矩陣對應(yīng)的列向量，Λ矩陣為雅克比矩陣第ρ列被Fa代替，Au 即為解向量s中的第ρ個元素，當(dāng)控制參數(shù)不止一個，假設(shè)有m個時，可將(7a)式改寫為如 下形式
權(quán)利要求
一種改進(jìn)的潮流可行解恢復(fù)方法，其特征是，恢復(fù)過程通過迭代地進(jìn)行控制量計(jì)算和結(jié)果校驗(yàn)兩個子步驟控制量計(jì)算步首先借助最優(yōu)乘子潮流求得功率注入空間的一個可行域邊界點(diǎn)，引入恢復(fù)參數(shù)λ，計(jì)算λ對各控制措施的靈敏度，然后基于靈敏度計(jì)算結(jié)果通過混合整數(shù)線性規(guī)劃估計(jì)各控制手段的調(diào)整量；校驗(yàn)步則通過最優(yōu)乘子潮流法對控制效果進(jìn)行驗(yàn)證，由于靈敏度是對非線性關(guān)系的線性近似，基于它形成的控制策略往往具有一定的誤差，當(dāng)控制措施不能保證潮流收斂時，則返回控制量計(jì)算步，重復(fù)上述過程，直至潮流計(jì)算收斂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)的潮流可行解恢復(fù)方法，其特征是，基于最優(yōu)乘子 潮流獲得功率空間的潮流可行域邊界點(diǎn)電力系統(tǒng)潮流方程可寫為F (x) = f(x)-S = 0(1)構(gòu)造如下系統(tǒng)功率不匹配量
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)的潮流可行解恢復(fù)方法，其特征是，引入恢復(fù)參數(shù) λ，使用恢復(fù)參數(shù)λ控制措施的靈敏度Xu來恢復(fù)潮流解，通過最優(yōu)乘子潮流法確定了一 個可行的邊界點(diǎn)X*即SNB點(diǎn)后，對應(yīng)的有功、無功注入向量為P*、Q*，可將功率平衡方程改寫 為
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種改進(jìn)的潮流可行解恢復(fù)方法，其特征是，通過最優(yōu)乘子 潮流計(jì)算得到SNB點(diǎn)，計(jì)算公式(8)中的Xu，通過控制措施篩選，判斷是否存在控制措施， 假若不存在則按節(jié)點(diǎn)不匹配量裁減負(fù)荷，若存在則采用混合整數(shù)線性規(guī)劃MILP模型確定 其最小控制代價
全文摘要
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)的在線安全監(jiān)控。為提供一種簡便可行的改進(jìn)的潮流可行解恢復(fù)方法，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，一種改進(jìn)的潮流可行解恢復(fù)方法，恢復(fù)過程通過迭代地進(jìn)行控制量計(jì)算和結(jié)果校驗(yàn)兩個子步驟控制量計(jì)算步首先借助最優(yōu)乘子潮流求得功率注入空間的一個可行域邊界點(diǎn)，引入恢復(fù)參數(shù)λ，計(jì)算λ對各控制措施的靈敏度，然后基于靈敏度計(jì)算結(jié)果通過混合整數(shù)線性規(guī)劃估計(jì)各控制手段的調(diào)整量；校驗(yàn)步則通過最優(yōu)乘子潮流法對控制效果進(jìn)行驗(yàn)證，由于靈敏度是對非線性關(guān)系的線性近似，基于它形成的控制策略往往具有一定的誤差，當(dāng)控制措施不能保證潮流收斂時，則返回控制量計(jì)算步，重復(fù)上述過程，直至潮流計(jì)算收斂。本發(fā)明主要應(yīng)用于電力系統(tǒng)。
文檔編號H02J3/00GK101944742SQ20101026652
公開日2011年1月12日 申請日期2010年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月30日
發(fā)明者苗偉威, 賈宏杰 申請人:天津大學(xué)