[发明专利]一种输配电网非迭代的分解协调动态调度方法

摘要

本发明涉及一种输配电网非迭代的分解协调动态调度方法，属于电力系统运行技术领域。本方法整合了输电网和配电网的动态调度模型，并将输配电网协同的动态调度模型以矩阵的形式表示。针对矩阵形式的输配协同动态调度模型，各个配电网计算局部最优成本关于边界注入功率的函数，传递给输电网，输电网结合各个配电网的局部最优成本函数进行全局优化，下发优化得到的各个配电网边界注入功率，再由各个配电网进行独立调度。本发明方法不需要输电网和配电网之间的反复迭代，采用异步式架构，低了对通信的依赖与算法复杂性，有着较高的算法执行稳定性，利于实际应用。

主权项

1.一种输配电网非迭代的分解协调动态调度方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)建立一个输配电网协调的动态调度模型，该模型由目标函数和约束条件构成，包括：(1‑1)动态调度模型的目标函数：以输电网和配电网的总发电成本为动态调度的目标函数为：上式中，i为输电网或配电网中的任意节点，T代表动态调度时刻集合，G代表输电网或配电网中发电机组所在节点集合，DIST代表配电网编号集合，pgi,t代表输电网或配电网中连接节点i的发电机组在动态调度时刻t的有功功率，上标trans代表输电网，上标dist,k代表编号为k的配电网，函数Ci(·)代表连接节点i的发电机组的发电成本函数，该成本函数用二次函数表示为：上式中，a0,i、a1,i和a2,i分别代表连接节点i的发电机组的发电成本常数项系数、一次项系数和二次项系数，常数项系数、一次项系数和二次项系数为发电机组固有参数；(1‑2)动态调度模型的约束条件，包括：(1‑2‑1)输电网模型约束条件，其中的有功功率平衡约束条件为：上式中，B代表输电网中的输电网与配电网相互连接的边界节点集合，代表在动态调度时刻t，输电网从边界节点i传送到配电网的有功功率，D代表输电网或配电网中负荷节点集合，PD_i,t代表在动态调度时刻t连接节点i的负荷预测值；其中的输电网中线路传输容量的约束条件为：上式中，n为线路编号，PLn表示输电网中任意线路n的传输容量，SFn‑i代表节点i到线路n的转移分布因子，转移分布因子为电网拓扑参数，从电网调度中心获取，L是输电网中所有线路编号的集合；其中的旋转备用约束条件为：上式中，ru_i,t和rd_i,t分别为在动态调度时刻t，连接节点i的发电机组向上旋转备用容量和向下旋转备用容量，RU_i和RD_i分别为连接节点i的发电机组向上爬坡速率和向下爬坡速率，Δt为动态调度的时间间隔，时间间隔的取值由电力调度需求确定，和PG_i分别为连接节点i的发电机组的有功功率上限和有功功率下限，SRU_t和SRD_t分别为输电网或配电网的向上旋转备用的容量需求和向下旋转备用的容量需求；其中的输电网中发电机组的爬坡约束条件为：其中的输电网中发电机组的有功功率约束条件为：(1‑2‑2)配电网模型约束条件：其中的配电网潮流约束条件为：上式中，i:i→j表示末端节点为节点j的支路的首端节点集合，p_i→j,t表示配电网中，节点i向节点j的有功功率潮流，l_i→j,t表示配电网中节点i向节点j的有功功率损耗，表示配电网中节点j的有功功率输入，N^dist,k表示配电网节点编号集合，节点j的有功功率输入和有功功率损耗l_i→j,t分别通过下面两式计算：上式中，为输电网向配电网k在动态调度时刻t的传输功率，和分别表示配电网中从节点i→节点j线路上的有功功率潮流展开点和无功功率潮流展开点，表示节点i的电压展开点，上述各展开点从电网调度中心的历史相近负荷水平下线路对应的运行数据中选取，R_i→j表示线路i→j的电阻；其中的配电网线路传输容量约束条件为：上式中，PLi→j表示配电网中线路i→j的传输容量；其中的配电网中发电机组有功功率约束条件为：(1‑2‑3)输电网与配电网模型连接的边界约束条件：边界约束条件即在每个调度时段输电网向配电网传输的有功功率与配电网接收的有功功率之间的平衡，表示为：上式中，I(k)表示输电网中与配电网k相连的节点；(2)将上述步骤(1)建立的输配电网协调的动态调度模型转化为矩阵形式，将输配电网协调的动态调度模型中的输电网模型变量记为向量x^trans，配电网k在动态调度时刻t的变量记为向量则输配电网协调的动态调度模型的矩阵形式如下：满足：xtrans∈Xtrans上式中，函数C^trans()表示输电网的目标函数，函数表示配电网k在动态调度时刻t的目标函数，X^trans和分别表示输电网和配电网k在动态调度时刻t的约束集合，表示边界约束条件，其中的分别为配电网k在动态调度时刻t与输电网边界条件中的输电网变量系数、配电网变量系数和常量系数，由上述步骤(1‑2‑3)中的约束系数中提取得到，提取方法为：步骤(1‑2‑3)中的约束在中对应2行，中与相对应的列在两行中分别为1和‑1，其余为0，中与相对应的列在两行中分别为‑1和1，其余为0，为0，DIST代表配电网编号集合，T代表调度时段集合；(3)求解上述步骤(2)得到的矩阵形式的输配电网协调的动态调度模型，具体步骤如下：(3‑1)在配电网侧，由每个配电网独立求解配电网的成本函数，步骤如下：(3‑1‑1)将配电网单时段调度问题表示为以下优化问题：满足：上式中，为步骤(1‑1)中的目标函数中配电网项的二次系数矩阵，表示配电网k在动态调度时刻t的约束条件以及配电网k和输电网的边界约束条件，即步骤(1‑2‑2)‑(1‑2‑3)中的约束条件，其中为配电网k在动态调度时刻t的变量的系数矩阵，配电网k在动态调度时刻t从输电网的输入功率变量的系数矩阵，为约束条件中的常数项；(3‑1‑2)计算配电网各个时段内对从输电网输入的功率的需求范围，其中每个时段对从输电网输入的功率的需求下界为下面优化问题中的解：满足：每个时段对从输电网输入的功率的需求上界为下面优化问题中的解：满足：求解上述优化问题，计算得到配电网在各个时段内对从输电网输入的功率的下界和上界，分别记为和(3‑1‑3)初始化时，设配电网中成本函数计算次数u＝1，并设配电网中从输电网输入的功率子区间下界(3‑1‑4)取微小偏移量e＝1×10^‑3，令将代入上述步骤(3‑1‑1)的优化问题中，对步骤(3‑1‑1)的优化问题中的约束条件进行判断，将起作用的约束，即最优解处不等式中两侧相等的行用下标()_A表示，将不起作用约束，即最优解处不等式中两侧不相等的行用下标()_I表示；(3‑1‑5)计算配电网中从输电网输入的功率子区间上界该上界通过求解下面的优化问题得到，其最优目标函数值为配电网中从输电网输入的功率子区间上界满足：(3‑1‑6)计算属于配电网中从输电网输入的功率子区间的配电网局部成本函数该函数表示为：上式中：(3‑1‑7)将上述步骤(3‑1‑5)计算得到的配电网中从输电网输入的功率子区间上界与上述步骤(3‑1‑2)计算得到的配电网中从输电网输入的功率上界进行比较，若则将生成的配电网中从输电网输入的功率子区间与每个子区间的配电网局部成本函数传给输电网，并进行步骤(3‑2)，若则将u增加1，返回步骤(3‑1‑4)；(3‑2)输电网根据上述步骤(3‑1)的配电网在每个调度时段中从输电网输入的功率子区间，计算得到输电网的调度策略；(3‑2‑1)初始化时，设定求解步数v初始化为1，求解下述优化问题，并将优化问题的最优解记为其中向量由所有配电网在每一个调度时段的注入功率组成，向量对应下述优化问题中向量x^trans在最优解处的取值：满足：上式中，是中间变量，物理含义为线性化后的配电网子区间局部最优成本，代表配电网k在动态调度时刻t的子区间数目，与的定义如下式：上式中，为步骤(3‑1‑6)生成的配电网局部成本函数，为配电网中从输电网输入的功率子区间的边界；(3‑2‑2)从上述步骤(3‑1‑6)的配电网中从输电网输入的功率子区间中，找到包含上述最优解的配电网子区间，将所有包含上述最优解的配电网子区间构成一个集合，记作C_v；(3‑2‑3)利用下式，求解最优解minCtrans(xtrans)+CBv(pb)满足：Dxtrans+Epb≤fpb∈Cv上式中，CB_v(p^b)是每个配电网在每个调度时段内与上述集合C_v相对应的局部成本函数的加和；(3‑2‑4)根据上述步骤(3‑2‑3)的最优解得到输配电网成本函数的下降方向，根据下降方向得到输配电网成本下降量的目标函数：满足：||Δxtrans||∞≤e,||Δpb||∞≤e式中，(Δx^trans,Δp^b)为下降方向，为函数C^trans在的梯度，为函数CB_v在的梯度，e为一个足够小的正数，取值为1×10^‑3；对输配电网成本下降量的目标函数进行判断，若目标函数值大于或等于0，则得到输配电网成本最优解进行步骤(3‑3)，若目标函数值小于0，根据下式计算将v增加1，返回步骤(3‑2‑2)；(3‑3)每个配电网从上述步骤(3‑2‑4)输电网成本最优解中的向量得到配电网各自调度时段的分量分量利用下式，计算得到配电网模型变量(4)输电网和配电网分别将步骤(3‑2‑4)、步骤(3‑3)计算得到的最优解中的调度计划分量下发至所管辖的各个电厂，各个电厂依据调度计划对发电机组采用自动控制方法追踪执行，实现输配电网非迭代的分解协调动态调度。