本发明专利技术公开了一种基于电力系统潮流耦合关系的拟直流动态最优潮流(QDCDOPF)。相比静态最优潮流(OPF)，传统的动态最优潮流(DOPF)是对整个调度周期进行整体优化，其变量和约束的数量随着时段数的增加而急剧增加，这将导致雅可比矩阵和海森矩阵的维数非常巨大，从而给优化计算的求解效率和收敛性带来极大的挑战。本发明专利技术基于电力系统潮流中的线路有功、无功方程的耦合关系，提出了QDCDOPF，其有效地降低了传统DOPF模型的复杂度。算例结果表明，QDCDOPF收敛性强，有着较高的计算效率，计算精度高且实现更加简单。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于电力系统潮流耦合关系的拟直流动态最优潮流，属于电力系 统优化运行
技术介绍
电力系统最优潮流（optimal power flow, 0PF)问题是指根据所给系统结构参数 和负荷情况，通过控制变量的调节，从而使得发电成本费用或者系统网损达到最小。动态最 优潮流（dynamic optimal power flow, D0PF)是包含多个时段的OPF问题，各个时段间通 过发电机爬坡速率约束或者供购电合同等动态约束相互耦合，DOPF是OPF在时间尺度上的 扩展，属于多约束、高维数、非线性优化问题。国内外专家学者对此进行了大量的研究，也产 生了不少优秀的DOPF求解算法，包括经典算法和近年来比较流行的智能算法。其中，内点 法及其改进算法由于便于处理各种约束、鲁棒性强等优点，广泛应用于电力系统优化问题 的求解，但是内点法需要求解复杂的雅可比矩阵和海森矩阵，且随着系统规模的扩大和时 段数的增加，内点法求解效率和收敛性将大大变差。 经过大量研究，提高DOPF问题求解效率和收敛性的关键是如何处理修正方程 式。目前主流的处理方法有两种：一种是基于传统交流动态最优潮流（active current dynamic optimal power flow, A(DOPF)模型，对问题的修正方程式进行解親，然后进行 并行计算，从而提高计算效率，该方法不做任何近似简化，具有较高的计算精度，但是并没 有显著改善问题的收敛性；另一种方法是基于直流原理，建立直流动态最优潮流（direct current dynamic optimal power flow, DCD0PF)模型，该模型大大提高了 DOPF 问题的计算 效率和收敛性，但是计算精度较低。 基于此，本专利技术提出了一种基于电力系统潮流耦合关系的拟直流动态最优潮流 (quasi direct current dynamic optimal power flow, QDCD0PF)，该模型在 DCDOPF 模型 的基础上，利用线路有功功率和无功功率方程之间的耦合关系，对有功功率平衡等式约束 进行修正，从而计及了无功功率的影响，在保留直流模型良好的计算效率和收敛性的同时 大大提高了计算精度；此外，本专利技术还对修正方程式进行解耦，将大规模规划问题降阶为一 系列小规模子问题，然后采用并行技术处理，进一步提高了模型的计算速度。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对求解电力系统动态最优潮流时，计 算速度慢、收敛性差的情况。 技术方案：一种基于电力系统潮流耦合关系的拟直流动态最优潮流，所述方法是 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信息，具体包括：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等，然后形成节点导纳矩阵Y ; (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X t、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、Z lt、Zud、 2^不等式约束和动态约束松弛变量8^~、5^、 5^的初值、设置迭代计数器1^ = 0、最大迭 代次数1(_= 200、收敛精度ε = 10 8,调度周期时段数T = 24 ; (3)根据公式Gflj? = + 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)解修正方程式，得到各时段和动态状态量的增量Δ η JP Δ η d: 其中：叹=T，％ =1，t = 1，2· · ·，T ;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，M t、D为动态约束的耦合部分， 具体矩阵形式如下 ▽X》）、V^(X)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▽為(七)、分别为等式约束、〇〇、各时段静态 不等式约束仏^的一阶导数"为单位矩阵义^^义^^义^^义^^分别是以^、 811:、811(1、 81(1、2111:、211:、211(1、21(1为对角兀素的对角矩阵；^^/'^\}· 《(斗⑷ 为动态不等 式约束欠(AV)的雅可比矩阵。 (5)按照下式计算各时段变量和动态变量的原始步长、对偶步长apt、a dt、apd、 α dd： (7)判断迭代次数是否小于最大迭代次数1(_，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。 本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本专利技术的模型相 比ACDOPF模型，巧妙地利用了拟直流模型以及解耦-并行技术求解速度快的特点，大大提 高DOPF问题的计算速度；此外，本专利技术还在直流有功功率方程中计及了无功功率影响，有 效地提高了计算精度。因此，本专利技术可运用于电力系统优化运行领域，尤其适合于要求满足 特定精度范围，快速计算调度周期内电力系统DOPF问题的情况。【附图说明】 图1为本专利技术实施例的计算流程图； 图2为本专利技术算法所进行测试的IEEE-14节点系统结构图； 图3为一个调度周期内的正常负荷波动率图； 图4为平缓型负荷波动率图。【具体实施方式】 下面结合具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术 而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价 形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。 DOPF是非线性规划问题，非线性规划问题的标准形式如下：[0035 其中：x为优化问题的变量，f (X)为目标函数；h(x)为等式约束；g(x)为不等式约 束；g_、g_分别为不等式约束的上限和下限。 (I)DOPF有各式各样的目标函数f(xt)，常用的有以下两种： ①系统的发电机燃料总费用最小 其中：Ρω (t)为第i台发电机第t时段的有功出力；PDl⑴节点i第t时段的有功 负荷；a2i，aH，aQi为第i台发电机耗量特征曲线参数；n g为接入系统的发电机数；n b为系统 节点数；T为调度周期的时段数，本专利技术取T = 24,即一天为一个调度周期，每个时段间隔 A t = Ih0 (2) DOPF模型的等式约束ht (Xt)主要为节点功率平衡方程ΓηΓΜ κ? 其中：QRl(t)为第i台发电机第t时段的无功出力；AP1U)，AQ1U)为潮流计算 中第t时段的各节点有功、无功功率不平衡量；Q di (t)为节点i第t时段的无功负荷；V1 (t) 为节点i第t时段的电压向量的幅值；G1,, B1,分别为节点导纳矩阵第i行第j列元素的实 部和虚部；Θ ^ (t)为第t时段节点i和节点j两端的相角差。 (3) DOPF模型的不等式约束包括静态不等式和动态不等式约束 ①静态不等式约束孓（X)主要包括各时段的发电机有功、无功出力约束，节点 电压幅值、相角约束和线路传输功率约束 PGl nin^ P Gl (t) ^ PGl nax (i = I, . . . , ng) (6本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于电力系统潮流耦合关系的拟直流动态最优潮流，其特征在于所述方法是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信息，形成节点导纳矩阵Y；(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、最大迭代次数Kmax＝200、收敛精度ε＝10‑8，调度周期时段数T＝24；(3)根据公式Gap=Σt=1T(sutTzut+sltTzlt)+sudTzud+sldTzld]]>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；(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。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：卫志农，何天雨，孙国强，孙永辉，臧海祥，朱瑛，高沁，钱臻，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。