[发明专利]一种基于热启动环境的解耦的半线性化最优潮流模型

说明书

本发明公开一种基于热启动环境的解耦的半线性化最优潮流模型。首先对功率平衡方程中的三角函数项进行多项式拟合，并利用系统的运行特性对电压幅值和相角解耦，然后对其中的相角二次项通过泰勒级数展开的方式进行线性化处理，并利用基于网损等值负荷的直流最优潮流模型所得结果作为相角二次项泰勒级数展开的操作点，最终得到一种电压相角线性但幅值非线性的半线性化最优潮流模型。本发明较好地解决了热启动类模型对操作环境的依赖性问题，同时提高了线性化模型的计算精度和对大系统的适应性。

技术领域

本发明涉及一种电力系统线性化最优潮流模型，属于电力系统技术领域。

背景技术

最优潮流(optimal power flow,OPF)计算于20世纪60年代由法国学者Carpentier首次提出，是保证电力系统安全经济运行的重要手段。然而，交流最优潮流(alternating current optimal power flow,ACOPF)模型具有很强的非线性特征，且其变量间的耦合十分紧密，这导致该模型的计算效率较低，无法满足大规模系统的在线实时计算需求。因此，寻找合适的线性化OPF模型显得尤为重要。直流最优潮流(direct currentoptimal power flow,DCOPF)是目前求解速度最快的线性化OPF模型。但由于该模型忽略了网损，且不考虑电压幅值和无功功率的影响，导致其计算误差较大，无法获得完整的调度信息，存在一定的应用瓶颈，因此研究更完善且精确的线性化模型具有重要的现实意义。

交流最优潮流模型是本发明所涉领域最原始的模型，最初来源于文献CarpentierJ.Contribution à l'étude du dispatching économique[C]//Bull.Soc.D’Electricité.1962，3：431-447.中。

现存技术中精度较高的同时考虑电压幅值和无功功率的线性化模型多为基于热启动方式的线性化模型。热启动方式是指将电力系统日内调度的前一断面历史数据或者现行断面的潮流等类型的数据作为非线性项的泰勒级数展开的操作点。热启动方式下OPF模型的求解过程始终围绕所选取的操作点进行，因此，操作点的质量将直接影响计算结果的精度。对电压和幅值同时进行线性化处理需要为模型提供幅值和相角操作点，现存技术常采用当前潮流值作为操作点，需要获取系统的当前潮流，因此当系统潮流未知时，热启动方式下的线性化模型适应性变差。同时，以潮流值作为操作点无法有效保证模型的计算精度，且在应对某些对操作环境要求较高的大系统时，可能出现不收敛的情况。因此研究适用范围更广的线性化OPF模型具有重要的现实意义。

发明内容

发明目的：本发明针对交流最优潮流模型计算效率难以满足大电网运行分析的需求、DCOPF模型未计及电压幅值和无功功率的影响，无法得到完整的调度信息、热启动类线性化模型对操作点的依赖性较高且缺乏快速提供良好操作环境的方法等问题，提出一种电压幅值和相角解耦，电压幅值非线性但相角线性的半线性化模型。针对模型对相角线性化处理时所需的相角操作点信息本发明合理利用现存精度较高的基于网损等值负荷的直流最优潮流模型，将其所得结果作为本发明所述模型所需的相角操作点，从而有效解决了热启动模型对操作环境依赖性高的问题，扩大了模型的适用范围。

技术方案：一种基于热启动环境的解耦的半线性化最优潮流模型，其特征在于：包括以下步骤：

(1)分析交流最优潮流模型的非线性特征；

(2)对交流最优潮流模型中的系统功率平衡方程中的三角函数项进行多项式拟合，并利用系统运行特性，将电压幅值和电压相角解耦；

(3)对解耦的功率平衡方程中的电压相角二次项通过泰勒级数展开的方式进行线性化处理，从而减轻方程的非线性程度；

(4)利用基于网损等值负荷的直流最优潮流模型所得结果作为相角二次项泰勒级数展开的操作点，提高模型的计算精度；

(5)通过算例测试验证模型的精确性和高效性。