[发明专利]一种最小化网损的电网拓扑优化方法

说明书

本发明提出一种最小化网损的电网拓扑优化方法，以在线优化电力系统全网网损为目标，采用较为新颖的基于在线网络拓扑结构优化的电力系统全网网损综合优化方法，该方法能够实现在在线场景下快速求解出电力系统全网网损优化的解决方案，并且所求解方案能够满足操作后的电力系统的运行与安全约束条件。本发明将线性方法与非线性方法相结合的三阶段策略，在一定程度上提高了计算速度并减少了控制变量的调整数目，从而更加有利于电力系统的在线网损优化。

技术领域

本发明涉及电力系统优化控制领域，具体是一种最小化网损的电网拓扑优化方法。

背景技术

网络损耗是反映电力系统经济性的一个重要指标，网损的降低对于提升电力系统的电能传输效率与节约能源具有非常重要的现实意义。在当前的电力工业界，受限于资金与土地等刚性资源的限制，电网的改扩建变得越来越困难。

不论是在电力系统的输电网侧还是在配电网侧，业界研究和发展了一系列降低网络损耗(也称为网损优化)的技术与方法。传统方法为基于节点注入功率的方法，这类方法利用发电机有功、无功出力计划重新调度或无功设备(静电电容器、静止无功补偿装置等)选址补偿来降低网损；该类方法是通过调整节点注入的有功或无功功率，控制电力网络中的有功或无功功率潮流流向，其算法通常采用最优潮流(Optimal Power Flow,OPF)算法进行求解。这类方法在降低网损上效果显著，但这类方法的计算时间以及根据计算结果需要调整的控制变量(发电机有功出力或电压幅值)比较多，在计算速度以及求解效率上有所欠缺，因此不适用于降低网损的在线应用，尤其是大规模电力系统网损优化的在线应用。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种最小化网损的电网拓扑优化方法，较为新颖的基于在线网络拓扑结构优化的电力系统全网网损综合优化方法。

本发明采用如下技术方案：

一种最小化网损的电网拓扑优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)获取当前电力系统的运行状态，包括状态估计，负荷预测，发电机调度计划，网络拓扑结构和备选可开断的输电线路；

2)对电力系统的当前运行状态进行交流潮流运算，计算电力系统的初始网损；

3)执行单条输电线路开断操作，其包括输电线路筛选阶段、排序阶段和详细分析阶段，获得网损优化的最优电力系统网络拓扑结构、相应的单根输电线路开断操作，及优化后的网损精确值，此时如果网损优化效果可以满足当前要求，则结束；否则，进入执行多条输电线路开断操作；

4)执行多条输电线路开断操作，其包括输电线路筛选阶段、排序记得和详细分析阶段，获得网损最低的最优电力系统网络拓扑结构、相应的多条输电线路开断操作，以及优化的网损精确值。

优选的，步骤3)中，所述输电线路筛选阶段具体为：应用线性近似的灵敏度分析方法，依次计算电力系统网损对每条输电线路开断后的变化量与变化方向，把单根输电线路开断后可能引起电力系统网损下降的输电线路集合，即灵敏度分析计算后，筛选出电力系统全网网损的变化量ΔP_loss＜0的输电线路。

优选的，步骤3)中，所述排序阶段包括应用近似非线性的一次迭代牛顿-拉夫逊法，依次对所述筛选阶段获得的输电线路集合，计算单条输电线路开断后的电力系统网损优化近似值，并根据该电力系统网损优化近似值与初始网损的差值大小进行升序排列，然后根据需要选择一定数目的高排名候选输电线路集合进入所述详细分析阶段。

优选的，步骤3)中，所述详细分析阶段对所述高排名候选输电线路集合，应用完全非线性的牛顿-拉夫逊法，依次计算单根输电线路开断后的电力系统网损优化精确值，并剔除断开后引起电力系统运行状态越限的输电线路，即可获得网损优化的最优电力系统网络拓扑结构以及相应的单根输电线路开断操作，以及优化后的网损精确值。