[发明专利]一种柔性环网控制系统运行及潮流优化方法

摘要

本发明公开了一种柔性环网控制系统运行及潮流优化方法，属于电力系统运行及潮流优化领域，解决了柔性环网控制系统正常及故障方式下，系统有功潮流合理分配问题。该方法包括：基于D5000系统实时获取目标电网的网络参数；根据获得的电网基本参数，以元件负载率、系统供电能力为目标条件，建立对应目标函数；以各个目标函数为基础，确立多目标优化函数；根据模糊理论，制定各目标函数的隶属度函数，采用模糊算法求得多目标函数的优化解。该方法以多目标函数为约束条件，通过求解多目标优化函数，得到柔性环网控制系统正常及故障运行方式下的最优潮流分布，提高了电网运行的可靠性和经济性。

主权项

一种柔性环网控制系统运行及潮流优化方法，通过对多个目标条件分别建立目标函数进行优化，得出柔性环网控制系统正常及故障运行方式下的有功潮流优化结果，从而确定最优的有功功率支援指令值，其特征在于：该方法步骤如下：S1.根据目标电网网架结构及电源、负荷分布情况，选择合适的母线，在母联开关处安装柔性环网控制器M₁、M₂…M_n，将目标电网划分为若干子网S₁、S₂…S_n，实现电网的软分区供电，并设定柔性环网控制器的初始潮流转移值P_trans1、P_trans2…P_transn；S2.从D5000系统中实时获取各子网的基本网络参数，包括子网中各发电机组的出力P_G1、P_G2…P_Gn，各变电站母线所带的负荷P_L1、P_L2…P_Ln，联络线潮流值P_Line1、P_Line2…P_Linen以及每条交流线路的潮流值P_ac1、P_ac2…P_acn；S3.以D5000系统中实时获取的基本网络参数为基础，对多个目标条件分别建立其对应的目标函数f_j(P_Gi,P_Li,P_line,P_aci,P_transi)；步骤S3中j表示第j个目标条件；步骤S3对多个目标条件分别建立其对应的目标函数，具体函数为：1)元件负载率目标函数电网的元件负载率是元件承载功率占额定功率的百分比，衡量元件的利用程度，元件负载率约束下的目标函数为：$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\η}}_i=\frac{P_{\mathrm{aci}}}{P_{\mathrm{ac\; lim}}}\×100\%\\ {\mathrm{\η}}_i\_\min \≤{\mathrm{\η}}_i\≤{\mathrm{\η}}_i\_\max \end{array}\right.---\left(1\right)$其中，η_i表示元件负载率；η_{i_min}表示元件负载率的下限值，η_{i_max}表示元件负载率的上限值；P_aci表示系统中交流线路的潮流值，P_aclim表示元件标称的额定容量或短时间内可以过载运行的极限容量；2)电网供电能力目标函数电网的供电能力是指电网在N‑1任一电网元件的情况下，系统能够提供的电力，环网控制器的输送潮流应满足电网供电能力目标函数，电网供电能力约束下的目标函数为：$\left\{\begin{array}{c}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{Gi}}+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{Linei}}+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{transi}}-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{Li}}|\≤\mathrm{\ζ}\\ \underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{Gj}}+\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{Linej}}+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{transi}}-\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{Lj}}|\≤\mathrm{\ζ}\end{array}\right.---\left(2\right)$其中，i、j分别表示第i个子网和第j个子网；P_Gi表示系统中各机组的有功出力；P_Linei表示子网联络线支援潮流值；P_Li表示各变电站所带的负荷量；P_transi表示环网控制器所支援的潮流值；结合式(1)和式(2)，得到计及元件负载率和电网供电能力的多目标优化函数模型为：F(P_Gi,P_Li,P_line,P_aci,P_transi)＝f_j(P_Gi,P_Li,P_line,P_aci,P_transi)  (3)$s.t.\left\{\begin{array}{c}h(P_{\mathrm{Gi}},P_{\mathrm{Li}},P_{\mathrm{Linei}},P_{\mathrm{transi}})=P_{\mathrm{Gi}}+P_{\mathrm{Linei}}+P_{\mathrm{transi}}-P_{\mathrm{Li}}=0\\ {\mathrm{\η}}_i\_\min \≤{\mathrm{\η}}_i\≤{\mathrm{\η}}_i\_\max \end{array}\right.---\left(4\right)$其中，η_i表示元件负载率；η_{i_min}表示元件负载率的下限值，η_{i_max}表示元件负载率的上限值；P_Gi表示系统中各机组的有功出力；P_Linei表示子网联络线支援潮流值；P_transi表示环网控制器所支援的潮流值；P_Li表示各变电站所带的负荷量；由式(3)和式(4)所决定的P_trans即为多目标条件下环网控制器潮流支援的优化参考值；该多目标优化函数采用模糊理论进行求解；利用模糊理论对该函数模型求解，通过对目标函数式(3)和约束条件式(4)进行模糊化处理；根据决策者需求，给每个目标函数指定一个隶属度函数μ_i(f_i(P))，用以反映对目标函数f_i(P)的满意度，目标值越优，满意度越高；采用模糊算法的求解过程如式(5)所示：$F(P_{\mathrm{Gi}},P_{\mathrm{Li}},P_{\mathrm{line}},P_{\mathrm{aci}},P_{\mathrm{transi}})=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{|{\mathrm{\μ}}_i^{*}-{\mathrm{\μ}}_i\left(f_i\left(P\right)\right)|}^m---\left(5\right)$其中，为隶属度函数理想向量的第i个分量；m为指数；式(5)中，n＝2，i＝1，2时，f_i(P)分别对应的目标函数为f_ηi、f_Pi；S4.根据F(P_Gi,P_Li,P_line,P_aci,P_transi)求解得到多目标优化值，具体为：1)根据每个目标函数和约束条件得到每个目标函数下的局部解2)根据局部解求得多目标优化函数的解3)由多目标优化函数的优化值修正各个目标函数下的局部解：若满足各个目标函数约束条件，则以代替若不满足则保持不变；重复步骤2)，直到满足计算精度要求或者溢出设定的最大计算次数，得出最终多目标的优化解。