[发明专利]一种主动配电网潮流计算的优化方法

摘要

本发明公开了一种主动配电网潮流计算的优化方法，包括以下步骤：S1：主动配电网的任何一个树的树支数；S2：主动配电网支路传输功率之和最小为目标，给定支路传输功率约束，呈辐射状的网络结构且满足节点功率平衡；S3：以有功网损最小为目标函数；S4：等式约束为潮流约束和网络辐射状约束两种约束；S5：不等式约束为节点电压约束、有功、无功出力约束和支路电流约束三种约束组成；S6：在潮流方程中都与s_ij相乘，只有当s_ij＝1时，支路接入主动配电网计算。本发明能够降低网损的同时保证系统的安全运行，提高电网控制、分布式发电接入，改善电网电压质量。本发明使主动配电网复杂的潮流计算简单化，方便易行，使主动配电网控制和调节方法更为科学。

主权项

一种主动配电网潮流计算的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：主动配电网的任何一个树的树支数为式(1)：M＝n_b‑1      (1)主动配电网呈辐射状运行需满足如下条件：①网络包含的支路数目为：M＝n_b‑1；②网络中所有节点必须是连通的；S2：主动配电网支路传输功率之和最小为目标，给定支路传输功率约束，呈辐射状的网络结构且满足节点功率平衡，公式如(2)～(7)：$\min v=\underset{\left(\mathrm{ij}\right)\∈{\mathrm{\Ω}}_l}{\mathrm{\Σ}}{f}_{\mathrm{ij}}^2---\left(2\right)$$s.t.\underset{\left(\mathrm{ji}\right)\∈{\mathrm{\Ω}}_l}{\mathrm{\Σ}}{f}_{\mathrm{ji}}-\underset{\left(\mathrm{ij}\right)\∈{\mathrm{\Ω}}_l}{\mathrm{\Σ}}{f}_{\mathrm{ij}}+g_i=d_i\∀i\∈{\mathrm{\Ω}}_b---\left(3\right)$$\begin{array}{cc}\left|f_{\mathrm{ij}}\right|\≤{\stackrel{\‾}{f}}_{\mathrm{ij}}\·s_{\mathrm{ij}}& \∀\left(\mathrm{ij}\right)\∈{\mathrm{\Ω}}_l\end{array}----\left(4\right)$$\begin{array}{cc}0\≤g_i\≤{\stackrel{\‾}{g}}_i& \∀i\∈{\mathrm{\Ω}}_{b_s}\end{array}----\left(5\right)$$\begin{array}{cc}{s}_{\mathrm{ij}}\∈\{0,\}& \∀\left(\mathrm{ij}\right)\∈{\mathrm{\Ω}}_l\end{array}---\left(6\right)$$\underset{\left(\mathrm{ij}\right)\∈{\mathrm{\Ω}}_l}{\mathrm{\Σ}}{s}_{\mathrm{ij}}=n_b-1---\left(7\right)$其中，Ω_b为系统的节点集合，Ω_l是支路集合，是出力节点的集合，n_b为总节点数，s_ij是0‑1变量，为控制线路开断的状态变量，若线路断开则为0，若闭合，则为1；f_ij是节点i和节点j之间的有功传输功率，g_i是平衡节点i的有功出力，d_i是节点i的有功负载，是支路ij的支路传输最大功率，是平衡节点i的最大出力；S3：以有功网损最小为目标函数：$\min v=\underset{\left(\mathrm{ij}\right)\∈{\mathrm{\Ω}}_l}{\mathrm{\Σ}}\left(g_{\mathrm{ij}}{s}_{\mathrm{ij}}(V_i^2+V_j^2-{2V}_i{V}_j\cos {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}})\right)---\left(8\right)$S4：等式约束为潮流约束和网络辐射状约束两种约束：S4.1：潮流约束$\begin{array}{cc}{P}_{S_i}-P_{D_i}-\underset{j\∈{\mathrm{\Ω}}_{b_i}}{\mathrm{\Σ}}\left(s_{\mathrm{ij}}{P}_{\mathrm{ij}}\right)=0& \∀i\∈{\mathrm{\Ω}}_b\end{array}---\left(9\right)$$\begin{array}{cc}{Q}_{S_i}-Q_{D_i}-\underset{j\∈{\mathrm{\Ω}}_{b_i}}{\mathrm{\Σ}}\left(s_{\mathrm{ij}}{Q}_{\mathrm{ij}}\right)=0& \∀i\∈{\mathrm{\Ω}}_b\end{array}---\left(10\right)$S4.2：网络辐射状约束：$\underset{\left(\mathrm{ij}\right)\∈{\mathrm{\Ω}}_l}{\mathrm{\Σ}}{s}_{\mathrm{ij}}=n_b-1-\underset{j\∈{\mathrm{\Ω}}_{b_T}}{\mathrm{\Σ}}(1-y_i)---\left(11\right)$$\begin{array}{cc}{s}_{\mathrm{ij}}\≤y_i& \∀\left(\mathrm{ij}\right)\∈{\mathrm{\Ω}}_l,\∀j\∈{\mathrm{\Ω}}_{b_T}---\left(12\right)\end{array}$$\begin{array}{cc}{s}_{\mathrm{ji}}\≤y_i& \∀\left(\mathrm{ji}\right)\∈{\mathrm{\Ω}}_l,\∀j\∈{\mathrm{\Ω}}_{b_T}---\left(13\right)\end{array}$$\begin{array}{cc}\underset{\left(\mathrm{ij}\right)\∈{\mathrm{\Ω}}_l}{\mathrm{\Σ}}{s}_{\mathrm{ij}}+\underset{\left(\mathrm{ji}\right)\∈{\mathrm{\Ω}}_l}{\mathrm{\Σ}}{s}_{\mathrm{ji}}\≥{2y}_j& \∀j\∈{\mathrm{\Ω}}_{b_T}---\left(14\right)\end{array}$$\begin{array}{cc}{y}_j\∈\left\{\mathrm{0,1}\right\}& \∀\left(j\right)\∈{\mathrm{\Ω}}_{b_T}---\left(15\right)\end{array}$其中：s_ij为线路的状态变量，若线路闭合，取s_ij＝1，若线路断开，则取s_ij＝0；联络点是不带负荷的节点，是联络点的集合，式(12)～(15)既可保证含联络点的配电网没有环网出现，也能保证联络点在网络中不是终端节点；S5：不等式约束为节点电压约束、有功、无功出力约束和支路电流约束三种约束组成：S5.1：节点电压约束$\begin{array}{cc}\underset{\‾}{V}\≤V_i\≤\stackrel{\‾}{V}& \∀i\∈{\mathrm{\Ω}}_b\end{array}---\left(16\right)$S5.2：有功、无功出力约束：$\begin{array}{cc}{\underset{\‾}{P}}_{S_i}\≤P_{S_i}\≤{\stackrel{\‾}{P}}_{S_i}& \∀i\∈{\mathrm{\Ω}}_{b_s}\end{array}---\left(17\right)$$\begin{array}{cc}{\underset{\‾}{Q}}_{S_i}\≤Q_{S_i}\≤{\stackrel{\‾}{Q}}_{S_i}& \∀i\∈{\mathrm{\Ω}}_{b_s}\end{array}---\left(18\right)$S5.3：支路电流约束：$\begin{array}{cc}{\underset{\‾}{L}}_{\mathrm{ij}}\≤s_{\mathrm{ij}}\·I_{\mathrm{ij}}\≤{\stackrel{\‾}{I}}_{\mathrm{ij}}& \∀\left(\mathrm{ij}\right)\∈{\mathrm{\Ω}}_l\end{array}---\left(19\right)$其中：Ω_b为系统的节点集合，Ω_l是支路集合，是与节点i相连的节点集合，是出力接入点的集合，n_b为总节点数，V_i为节点i电压的幅值，和V分别为节点i电压幅值的上下限，为满足网络供电要求，其标幺值分别取值为[1,0.9]；是出力接入点的有功、无功输出功率，是接入点的有功输出功率上下限，是接入点的无功输出功率上下限，分别是节点i有功负载和无功负载；I_ij为节点i、j间的线路电流，I_ij分别为节点i、j间线路电流的上下限；S6：在潮流方程中都与s_ij相乘，只有当s_ij＝1时，支路接入主动配电网计算，P_ij、Q_ij的表达式如下：$\left\{\begin{array}{c}{P}_{\mathrm{ij}}={V_i}^2{g}_{\mathrm{ij}}-V_i{V}_j(g_{\mathrm{ij}}\cos {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}}+b_{\mathrm{ij}}\sin {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}})\\ Q_{\mathrm{ij}}=-{V_i}^2{b}_{\mathrm{ij}}-V_i{V}_j(g_{\mathrm{ij}}\sin {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}}-b_{\mathrm{ij}}\cos {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ij}})\end{array}\right.---\left(20\right)$其中，g_ij和b_ij分别为节点i、j间的电导和电纳；P_ij、Q_ij是从i节点流向j节点的有功、无功功率。