[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

摘要

本发明公布了一种计及统一潮流控制器(UPFC)的电力系统动态最优潮流(DOPF)的算法。动态最优潮流(DOPF)能够同时满足电力系统的安全性和经济性，并且能够考虑一个调度周期内各时段间的动态约束，因此在电力系统优化运行领域得到广泛应用；统一潮流控制器(UPFC)可以通过参数设置，控制线路潮流分布，有效提高电力系统稳定性。基于此，本发明首先研究了UPFC的独立支路稳态模型，然后建立含UPFC的动态最优潮流模型，最后采用原对偶内点法进行求解。算例仿真结果表明，UPFC的引入，不仅可以提高系统稳定性，而且可以减少DOPF的机组费用和线路网损。此外，本发明还对原对偶内点法求解过程中的修正方程式进行分块解耦处理，大大提高了动态最优潮流的求解效率。

主权项

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，其特征在于，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；(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xt、等式约束拉格朗日乘子yt、不等式约束和动态约束拉格朗日乘子zut、zlt、zud、zld，不等式约束和动态约束松弛变量sut、slt、sud、sld的初值，设置迭代计数器k＝0，设置最大迭代次数Kmax＝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Δηt和Δηd，其中t＝1,2...,T；(5)计算各时段变量和动态变量的原始步长和对偶步长αpt、αdt、αpd、αdd；(6)按照下式更新所有变量和拉格朗日乘子：xt(k+1)sut(k+1)slt(k+1)=xt(k)sut(k)slt(k)+αptΔxtΔsutΔslt;]]>yt(k+1)zut(k+1)zlt(k+1)=yt(k)zut(k)zlt(k)+αdtΔytΔzutΔzlt;]]>sud(k+1)sld(k+1)=sud(k)sld(k)+αpdΔsudΔsld;]]>zud(k+1)zld(k+1)=zud(k)zld(k)+αddΔzudΔzld;]]>(7)判断迭代次数是否小于最大迭代次数Kmax，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；所述步骤(4)中，修正方程式为：其中：Kt、Kd分别为各约束的常系数向量；Wt与静态OPF具有相同的结构，Mt、D为动态约束的耦合部分，t＝1,2...,T，具体矩阵形式如下：Wt=Ht-▿xtht(xt)▿xtgt(xt)-▿xtgt(xt)00-▿xtTht(xt)00000▿xtTgt(xt)000I0-▿xtTgt(xt)0000I00Sut0Zut0000Slt0Zlt;]]>Mt=At00000-At00000000000000000;]]>D=00I0000ISud0Zud00Sld0Zld;]]>海森矩阵分别为目标函数f(xt)、等式约束ht(xt)、各时段静态不等式约束gt(xt)的二阶导数；雅可比矩阵分别为等式约束ht(xt)、各时段静态不等式约束gt(xt)的一阶导数；I为单位矩阵；Sut、Slt、Sud、Sld、Zut、Zlt、Zud、Zld分别是以sut、slt、sud、sld、zut、zlt、zud、zld为对角元素的对角矩阵；为动态不等式约束的雅可比矩阵。