[发明专利]一种计及统一潮流控制器的电力系统动态最优潮流的算法

说明书

技术领域

本发明涉及一种计及统一潮流控制器的电力系统动态最优潮流的算法，属于电力系统优化运行领域。

背景技术

电力系统最优潮流(optimal power flow,OPF)，是指在满足特定的电网运行和安全约束条件下，通过调整系统中可利用的控制手段实现预定目标最优的系统稳定运行状态。由于用户的用电需求是时刻波动的，因此电力系统的运行状态处于不断变化之中。在运行人员制定调度计划时，通常将调度周期划分为足够多的时段，例如将1天划分为24小时，并假定系统负荷在每个时段内不变，然后根据历史数据和运行人员的经验预测各个时段的负荷水平。如果各个时段之间的运行状态之间没有联系，那么可以分别对各个时段的负荷水平进行最优潮流分析，确定系统在调度周期各时段内的最优状态。然而，在很多情况下，各个时段之间的运行状态受到各种约束的限制，包括水量约束、燃料约束、环境污染约束、发电机爬坡速度约束等，这些与时间相关的约束称为动态约束，计及动态约束的最优潮流问题称为动态最优潮流(dynamic optimal power flow,DOPF)。

随着电网负荷不断增长，电网运行特性日益复杂，局部地区供电能力不足、无功电压控制困难等一系列问题使得电网的运行难度增大。统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller,UPFC)是一种功能最强大、特性最优越的新一代柔性交流输电装置，也是迄今为止通用性最好的柔性交流输电(Flexible AC Transmission Systems,FACTS)装置，其综合了FACTS元件的多种灵活控制手段，它包括了电压调节、串联补偿和移相等所有能力，它可以同时并非常快速地独立控制输电线路中有功功率和无功功率。UPFC还可以控制线路的潮流分布，有效地提高电力系统的稳定性。因此，UPFC装置在电网中的运用受到了越来越多的关注。

基于此，本发明提出了一种计及统一潮流控制器的电力系统动态最优潮流的算法。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是电力系统根据运行需要引入统一潮流控制器装置后，相关动态最优潮流模型和算法的研究。

技术方案：本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：一种计及统一潮流控制器的电力系统动态最优潮流的算法，在计算机中依次按以下步骤实现：

(1)获得电力系统的网络参数和UPFC参数信息，包括：母线编号、名称、有功负荷、无功负荷、并联补偿电容，输电线路的支路号、首端节点和末端节点编号、串联阻抗、并联导纳、变压器变比和阻抗，发电机有功出力、无功出力的上下限，发电机燃煤经济参数，各机组的爬坡系数以及电网在调度周期内的负荷波动率，UPFC的控制方式和参数等；

(2)程序初始化，选择满足变量约束的初始运行点，包括：设置算法中的各时段状态总变量x_t、等式约束拉格朗日乘子y_t、不等式约束和动态约束拉格朗日乘子z_ut、z_lt、z_ud、z_ld，不等式约束和动态约束松弛变量s_ut、s_lt、s_ud、s_ld的初值，设置迭代计数器k＝0，设置最大迭代次数K_max＝200，设置收敛精度ε＝10^-8，设置调度周期时段数T＝24；

(3)根据公式计算整个调度周期内互补间隙Gap，判断其是否满足精度要求，若满足，则输出最优解，结束循环，否则，继续；

(4)求解修正方程式，得到各时段的状态量和动态状态量的增量Δη_t和Δη_d，其中

(5)计算各时段变量和动态变量的原始步长和对偶步长α_pt、α_dt、α_pd、α_dd；

(6)按照下式更新所有变量和拉格朗日乘子：

(7)判断迭代次数是否小于最大迭代次数K_max，若是，则令迭代次数加1，返回(3)，否则，输出“计算不收敛”，结束程序。

作为优化，所述步骤4中，修正方程式为：