[发明专利]电力系统多时间尺度的省地县一体化无功优化方法

摘要

本发明公开了一种电力系统多时间尺度的省地县一体化无功优化方法，本发明的多时间尺度的省地县一体化无功优化方法是一种考虑了年规律、季规律、月规律、日规律、超短时固有惯性规律和随机成份的省地县一体化无功优化方法。本发明具有能够实现多时间尺度的省地县一体化无功优化，给出多时间尺度连续的无功电压优化配置策略，实现电力系统长、中、短期各电压等级间的无功电压优化运行，提高全网的电压合格率，保障电网的持续的安全稳定运行，为制定电网的运行方式、合理且优化的利用发电资源提供理论依据，能够有效的确保电网安全稳定持续运行的特点。

主权项

1.一种电力系统多时间尺度的省地县一体化无功优化方法，其特征是，包括下列步骤：(1-1)选择要优化的电网范围，获得对应的电网的网架数据和电网的运行数据，计算机中设有若干个时间尺度，用户控制计算机选择至少一个1个时间尺度的网架数据和运行数据进行省地县潮流计算：(1-1-1)读取网架数据和运行数据，网架数据包括电网网架参数，运行数据包括系统运行的参数，设定V_i＝1和δ_i＝0，设定迭代次数k＝0，最大迭代次数k_max＝M，根据网架参数生成导纳矩阵Y_B；导纳矩阵Y_B中包含电网的网架结构关系；(1-1-2)利用潮流方程，计算功率不平衡量ΔP_i和ΔQ_i：(1-1-3)校验功率不平衡量ΔP_i和ΔQ_i的值，若max|(ΔP_i，ΔQ_i)|＜ε，则收敛，然后进行网络等值，其中收敛精度ε＝10^-6；若max|(ΔP_i，ΔQ_i)|≥ε，利用∂ΔP∂δ∂ΔP∂V∂ΔQ∂δ∂ΔQ∂VΔδΔV=-ΔPΔQ]]>计算不平衡量ΔV和Δδ；(1-1-4)利用ΔV=V(k+1)-V(k)Δδ=δ(k+1)-δ(k)]]>求解V^(k+1)和δ^(k+1)，使k值增加1，当max|(ΔP_i，ΔQ_i)|≥ε时，重复步骤(1-1-2)；(1-2)若k＞M，则通过最优潮流对网络参数、发电机的有功功率P_Gi、无功功率Q_Gi出力大小进行调整计算：(1-2-1)重新读取网架数据和运行数据，设定迭代次数k₁＝0，最大迭代次数限制为k_1max＝N，设置节点电压V_i＝1和节点相角δ_i＝0，设置松弛变量l_i＝1，u_i＝1，拉格朗日乘子z_i＝1，w_i＝-0.5，y_i＝0；σ∈(0，1)称为中心参数，根据网架参数生成导纳矩阵Y_B；(1-2-2)当k₁＜N时，计算互补间隙Gap＝l^Tz-u^Tw，如果互补间隙Gap＜ε，则最优潮流收敛，然后进行网络等值，其中收敛精度ε＝10^-6，r为常数；其中，l为一维列向量，l^T是l的转置，l＝(l₁，l₂，…l_i)，i∈r；u为一维列向量，u^T是u的转置，u＝(u₁，u₂，…u_i)，i∈r；z为一维列向量：z＝(z₁，z₂，…z_i)，i∈r；w为一维列向量：w＝(w₁，w₂，…w_i)，i∈r；若Gap≥ε，则利用μ＝σ(l^Tz-u^Tw)/(2r)计算扰动因子μ，并计算修正方程组-[▿x2f(x)-▿x2h(x)y-▿x2g(x)(z+w)]Δx+▿xh(x)Δy+▿xg(x)(Δz+Δw)=Lx▿xhT(x)Δx=-Ly▿xgT(x)Δx-Δl=-Lz▿xgT(x)Δx+Δu=-LwZΔl+LΔz=-LlμWΔu+UΔw=-Luμ,]]>Lx≡▿xf(x)-▿xh(x)y-▿xg(x)(z+w)=0Ly≡h(x)=0Lz≡g(x)-l-g‾=0Lw≡g(x)+u-g‾=0;]]>(1-2-3)计算得出Δx、Δy、Δl、Δu、Δz、Δw，利用方程αp=0.9995min{mini(-liΔli,Δli<0;-uiΔui,Δui<0),1}αd=0.9995min{mini(-ziΔzi,Δzi<0;-wiΔwi,Δwi>0),1}i=1,2,...,r,]]>计算迭代步长α_p和α_d；(1-2-4)利用x(k+1)=x(k)+αpΔxl(k+1)=l(k)+αpΔlu(k+1)=u(k)+αpΔu]]>和y(k+1)=y(k)+αdΔyzl(k+1)=z(k)+αdΔzw(k+1)=w(k)+αdΔw]]>计算x^(k+1)，l^(k+1)，u^(k+1)，y^(k+1)，和w^(k+1)；使k₁的值增加1，转入步骤(1-2-1)；(1-3)若max|(ΔP_i，ΔQ_i)|＜ε，则将省地县数据文件进行Ward网络等值，得到网架数据和系统运行数据；(1-4)重复步骤(1-1-1)至(1-1-4)计算网架数据和系统运行数据是否收敛，若k₁＞N，则用户控制计算机选择其它时间尺度的网架数据和系统运行数据并重复步骤(1-1-1)至(1-3)进行省地县潮流计算；(1-5)如果潮流计算max|(ΔP_i，ΔQ_i)|＜ε，则从生成的等值网络数据文件中解析出多时间尺度的省地县一体化无功优化所需的网架数据及系统运行数据；(1-6)对解析出的多时间尺度的省地县一体化无功优化所需的网架数据及运行数据进行联合优化：(1-6-1)读取网架数据和运行数据，设定迭代次数k₂＝0，最大迭代次数限制为k_max＝M2，设定节点电压V_i＝1和节点相角δ_i＝0，设定松弛变量l_i＝1，u_i＝1，拉格朗日乘子z_i＝1，w_i＝-0.5，y_i＝0；其中，中心参数σ∈(0，1)，根据网架参数生成导纳矩阵Y_B；(1-6-2)当k₂＜M2时，计算互补间隙Gap＝l^Tz-u^Tw，如果互补间隙Gap＜ε，则最优无功计算收敛，生成包含电网各个节点无功功率分布、变电站无功设备投切数量以及变压器分接头位置的结果文件，其中收敛精度ε＝10^-6；若Gap≥ε，则利用μ＝σ(l^Tz-u^Tw)/(2r)计算扰动因子μ，并计算修正方程组-[▿x2f(x)-▿x2h(x)y-▿x2g(x)(z+w)]Δx+▿xh(x)Δy+▿xg(x)(Δz+Δw)=Lx▿xhT(x)Δx=-Ly▿xgT(x)Δx-Δl=-Lz▿xgT(x)Δx+Δu=-LwZΔl+LΔz=-LlμWΔu+UΔw=-Luμ;]]>Lx≡▿xf(x)-▿xh(x)y-▿xg(x)(z+w)=0Ly≡h(x)=0Lz≡g(x)-l-g‾=0Lw≡g(x)+u-g‾=0;]]>(1-6-3)计算得出Δx、Δy、Δl、Δu、Δz、Δw，利用方程αp=0.9995min{mini(-liΔli,Δli<0;-uiΔui,Δui<0),1}αd=0.9995min{mini(-ziΔzi,Δzi<0;-wiΔwi,Δwi>0),1}i=1,2,...,r,]]>计算迭代步长α_p和α_d；(1-6-4)利用x(k+1)=x(k)+αpΔxl(k+1)=l(k)+αpΔlu(k+1)=u(k)+αpΔu]]>和y(k+1)=y(k)+αdΔyzl(k+1)=z(k)+αdΔzw(k+1)=w(k)+αdΔw]]>计算x^(k+1)，l^(k+1)，u^(k+1)，y^(k+1)，和w^(k+1)；使k₂值增加1，转入步骤(1-6-2)；(1-7)若多时间尺度的省地县一体化无功优化计算互补间隙Gap＜ε，则无功优化收敛，根据无功优化计算对主变分接开关档位调节、无功补偿器投切量以及部分变电站增加电容器和电抗器详细情况更新初始的数据文件并生成新的省地县数据文件；(1-8)如果迭代次数k₂＞M2意味着多时间尺度的省地县一体化无功优化计算不收敛或生成的省地县数据文件校验结果不收敛，则调整不等式约束上下限，转入步骤(1-6-1)；(1-9)根据无功优化模块计算收敛后生成的结果文件，对数据进行分类形成标准的电网分析报表；(1-10)计算机根据电网分析报表中的分析结果及运行方式调整策略报告，调节主变分接开关档位，调节电网中每个无功补偿器投切量并调节电网中部分变电站的电容器和\或电抗器的数量，确定每座变电站的变压器抽头档位、电容器投切组数、电网中发电机节点的本地发电机机端电压和功率。