[发明专利]一种包含统一潮流控制器的随机最优潮流计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力系统计算方法，具体涉及一种包含统一潮流控制器的随机最优潮流计算方法，考虑了负荷及风电不确定性对于统一潮流控制器(UPFC)运行状态及电网运行参数的影响，属于电力系统调度运行领域。

背景技术

灵活交流输电系统(Flexible AC Transmission Systems,FACTS)是近年来出现的一项新技术。应用电力技术的最新发展成就以及现代控制技术实现对交流输电系统参数以至网络结构的灵活快速控制，一起实现输送功率合理分配，减低功率损耗和发电成本，大幅度提高系统稳定性、可靠性。其中，统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller,UPFC)是FACTS家族中最复杂也是最有吸引力的一种补偿器，它综合了许多FACTS期间的灵活控制手段，被认为是最优创造性的，是功能强大的FACTS元件。

另一方面，目前电力系统最优潮流分析方法大多基于确定的网络拓扑结构、系统元件参数及运行条件，然而，严格来说，上述各量是不确定或随机变化的。例如在电力系统运行过程中，节点注入功率或网络结构的变化，通过仪表量测系统运行状态值时的测量误差，预测一段时间后的负荷所产生的预测误差等；另外,分布式电源因其经济 性和环保性等在电力系统中发挥着越来越重要的作用，然而，很多分布式发电的有功出力受自然天气条件的影响很大，例如风力发电，其有功出力随着风速的变化而变化，这也影响到其无功吸收。随着大容量新型风电场在电力系统中不断涌现，系统中的不确定因素呈加剧趋势,将对电力系统最优潮流分析提出新的挑战。

综上所述，为保证UPFC投运后整个电网的安全稳定运行，同时具有应对负荷、风电不确定性和随机性对电网运行产生的影响，展开含UPFC的电网随机最优潮流计算有着迫切的现实意义，也有利于电力系统运行人员充分掌握UPFC在随机因素下的运行状态分布，对于充分利用UPFC的控制能力和提高UPFC运行可靠性有着积极的作用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种在考虑负荷、风电随机性情况下的包含统一潮流控制器的随机最优潮流计算方法，得到统一潮流控制器运行参数概率密度函数，实现了从概率角度对统一潮流控制器运行状态的有效分析。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

本发明的一种包含统一潮流控制器的随机最优潮流计算方法，包括以下几个步骤：(1)统一潮流控制器稳态模型采用等效理想变压器模型，即用变压器变比、移相器角度和可调电容器表示统一潮流控制器；(2)根据统一潮流控制器的稳态模型，得到含统一潮流控制器的确定性最优潮流模型，其中，控制变量包括发电机有功功率及无功功率和统一潮流控制器的变压器变比、移相器角度和可调电容器；状态 变量包括节点电压和线路功率；(3)考虑负荷和风电功率分别是服从正态分布和威布尔分布的随机变量，基于点估计法(point estimate method,PEM)将含统一潮流控制器的随机最优潮流模型等效为2S个确定性最优潮流模型，其中S为随机变量的数量；(4)根据2S个确定性最优潮流模型的计算结果，以及负荷和风电功率的概率分布，计算运行费用、节点电压、线路功率以及统一潮流控制器运行状态的概率密度函数，实现随机最优潮流模型的计算。

步骤(1)中，等效理想变压器模型如下：假设统一潮流控制器安装在节点k和t之间，分别为节点k和t的电压向量，S_k为节点k的注入视在功率，S_t为节点t的输出视在功率，为节点k的注入电流，为节点t的输出电流；引入理想变压器，表示为T为理想变压器变比，φ为移相器角度；可调电容器Y_U＝jρ，ρ为对地可调电容器容量；理想变压器串联于节点i和t之间，可调电容器并联于节点i；

节点i的注入功率计算公式如下：

可得节点i和t电压和电流的关系，如下：

根据式(1)-(3)所示的二端口网络关系，统一潮流控制器可等效为变压器变比、移相器角度和可调电容器三个变量。

步骤(2)中，含统一潮流控制器的确定性最优潮流模型如下：

目标函数为：

其中，f表示机组费用函数，P_Gi为发电机i的有功出力，a_i、b_i和c_i为发电机i费用系数，N_G为发电机总数。

平衡约束条件包括：

(1)发电机节点