[发明专利]一种基于原对偶内点法的地区电网载荷裕度分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及电网负荷评估技术领域，特别是涉及一种基于原对偶内点法的地区电网载荷裕度分析方法。

背景技术

随着电力系统的规模日趋增大，其运行特性也越发趋于复杂。另一方面，伴随着国家经济的稳步增长的，是电力负荷的逐年攀升。由此而引发的地区电网载荷能力问题越来越引起电力行业有关专家学者的重视和研究。

地区电网本身就具有一定的混合性，既有承担输电功能的500kV电网，也有担负配电功能的110kV电网，还有定位较为复杂的220kV电网。在经济发达程度不高的地区，其电网建设一般也相对滞后，该地区的220kV电网往往承担主网的角色；而在部分经济较为发达的大城市地区，其超高压/特高压电网的建设水平较高，这类地区的220kV电网则逐步实现开环运行，由输电网逐渐向配电网转化。面对日趋增长的负荷以及运行特性日趋复杂的电力系统，地区电网的载荷能力和载荷裕度的评估和分析具有重要的参考和指导意义。在电网规划阶段，大多数城市的电网规划原则中一般都明确了电网结构的选择、变电站的规划建设规模和线路截面的选取等等，但由于地区电网的结构相对复杂，大量环网的存在使得潮流分布受网络拓扑、电源出力和变电站负荷分布影响较大，目前在安排运行方式时主要采用潮流计算的方法对电网静态安全进行人工校核，尚未形成有效的自动化方法对电网的载荷水平进行分析评估，使得电网规划设计人员在对电网进行扩建或改造时缺乏前瞻性，难以指导电网的长远发展。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于原对偶内点法的地区电网载荷裕度分析方法。

本发明的目的通过如下技术方案实现：一种基于原对偶内点法的地区电网载荷裕度分析方法，包括如下步骤：

S1、提炼地区电网的网架结构，确定所述网架结构的网络节点数和支路数，并对所述网架结构的节点和支路进行编号，得到简化的分析模型；

S2、以地区电网的供电主变载荷总裕度最大为目标，并以电网N-1安全为准则，构造满足电网运行约束及设备容量约束的数学优化模型；

S3、采用基于原对偶内点法的优化算法求解载荷裕度优化模型，对地区电网进行N-1安全分析，得到载荷总裕度最优时负荷的分布情况；

S4、由算法的松弛变量演化情况，判断限制电网载荷裕度的关键约束。

所述步骤S1中提炼地区电网的网架结构包括以下分步骤：

S11、对目标地区电网进行拓扑分析，确定所要分析的电压等级；

S12、以所要分析的电压等级为基准，对上一电压等级的变电站和发电机进行等值处理，简化为电压近似恒定的大容量电源出力点；对下一电压等级的变电站进行归总处理，使电力负荷加总到所要分析的电压等级的变电站中；

S13、把所要分析的电压等级范围内的输电线路和变电站以及等值后的电源出力点提取出来，得到地区电网的等值网架。

所述步骤S2包括以下分步骤：

S21、选择控制变量x_c：以各负荷变电站的视在负荷S_Li为优化模型的控制变量；

S22、确定状态变量x_s：除控制变量外，优化模型的状态变量为地区电网中各个电源节点的有功出力P_Gi(对于上一电压等级变电站而言需用主变容量及功率因数换算得到)、各无功电源的无功出力Q_Gi(对于不同种类的无功电源可能需进行换算)、各节点的电压幅值V_i(i＝1,…,n)以及相角θ_i(i＝1,…,n)；

S23、构造负荷增长因子：并以全网的负荷增长因子之和最大化为优化模型的目标函数，即其中P_Li为变电站的有功负荷：为负荷节点i的功率因数角(参变量)，D为负荷节点的集合；

S24、设置等式约束条件：根据电路原理中的基尔霍夫电压定律和电流定律，地区电网载荷裕度优化模型必须满足节点功率平衡约束方程组，即g(x_c,x_s)＝[ΔP₁,ΔQ₁,ΔP₂,ΔQ₂,……,ΔP_n,ΔQ_n]^T＝0，其中，

G_ij、B_ij分别为节点i和节点j之间的互电导和互电纳，n为地区电网简化模型中的节点个数；