本发明专利技术提供一种基于原对偶内点法的地区电网载荷裕度分析方法，包括：提炼、简化地区电网的物理模型；以地区电网的供电主变载荷总裕度最大为目标，并以电网N-1安全为准则，构造满足电网运行约束及设备容量约束的数学优化模型；基于原对偶内点法求解载荷裕度优化模型，对地区电网进行N-1安全分析，得到载荷总裕度最优时负荷的分布情况；由算法的松弛变量演化情况，判断限制电网载荷裕度的关键约束。本发明专利技术所提供的地区电网载荷裕度分析方法，简捷实用，求解速度快，能够准确快速地分析地区电网的载荷裕度，并指示限制电网载荷能力的瓶颈信息。对电网规划以及运行调度等工作具有实用的参考价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及电网负荷评估
，特别是设及一种基于原对偶内点法的地区电 网载荷裕度分析方法。
技术介绍
随着电力系统的规模日趋增大，其运行特性也越发趋于复杂。另一方面，伴随着国 家经济的稳步增长的，是电力负荷的逐年攀升。由此而引发的地区电网载荷能力问题越来 越引起电力行业有关专家学者的重视和研究。 地区电网本身就具有一定的混合性，既有承担输电功能的500kV电网，也有担负配 电功能的IlOkV电网，还有定位较为复杂的220kV电网。在经济发达程度不高的地区，其电网 建设一般也相对滞后，该地区的220kV电网往往承担主网的角色;而在部分经济较为发达的 大城市地区，其超高压/特高压电网的建设水平较高，运类地区的220kV电网则逐步实现开 环运行，由输电网逐渐向配电网转化。面对日趋增长的负荷W及运行特性日趋复杂的电力 系统，地区电网的载荷能力和载荷裕度的评估和分析具有重要的参考和指导意义。在电网 规划阶段，大多数城市的电网规划原则中一般都明确了电网结构的选择、变电站的规划建 设规模和线路截面的选取等等，但由于地区电网的结构相对复杂，大量环网的存在使得潮 流分布受网络拓扑、电源出力和变电站负荷分布影响较大，目前在安排运行方式时主要采 用潮流计算的方法对电网静态安全进行人工校核，尚未形成有效的自动化方法对电网的载 荷水平进行分析评估，使得电网规划设计人员在对电网进行扩建或改造时缺乏前瞻性，难 W指导电网的长远发展。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于原对偶内点法的地 区电网载荷裕度分析方法。[000引本专利技术的目的通过如下技术方案实现:一种基于原对偶内点法的地区电网载荷裕 度分析方法，包括如下步骤： S1、提炼地区电网的网架结构，确定所述网架结构的网络节点数和支路数，并对所 述网架结构的节点和支路进行编号，得到简化的分析模型； S2、W地区电网的供电主变载荷总裕度最大为目标，并W电网N-I安全为准则，构 造满足电网运行约束及设备容量约束的数学优化模型； S3、采用基于原对偶内点法的优化算法求解载荷裕度优化模型，对地区电网进行 N-I安全分析，得到载荷总裕度最优时负荷的分布情况； S4、由算法的松弛变量演化情况，判断限制电网载荷裕度的关键约束。 所述步骤Sl中提炼地区电网的网架结构包括W下分步骤： S11、对目标地区电网进行拓扑分析，确定所要分析的电压等级； S12、W所要分析的电压等级为基准，对上一电压等级的变电站和发电机进行等值 处理，简化为电压近似恒定的大容量电源出力点;对下一电压等级的变电站进行归总处理， 使电力负荷加总到所要分析的电压等级的变电站中； S13、把所要分析的电压等级范围内的输电线路和变电站W及等值后的电源出力 点提取出来，得到地区电网的等值网架。 所述步骤S2包括W下分步骤： S21、选择控制变量Xe: W各负荷变电站的视在负荷Sli为优化模型的控制变量； S22、确定状态变量Xs:除控制变量外，优化模型的状态变量为地区电网中各个电 源节点的有功出力Pgi(对于上一电压等级变电站而言需用主变容量及功率因数换算得到）、 各无功电源的无功出力化1(对于不同种类的无功电源可能需进行换算）、各节点的电压幅值 ViQ = I，???，n) W及相角目i(i = l，…，n); S23、构造负荷增长因子：并W全网的负荷增长因子之和最大化为优 化模型的目标函数，即'其中Pli为变电站的有功负荷： =&,.cos口。，柏为负荷节点i的功率因数角（参变量），D为负荷节点的集合； S24、设置等式约束条件:根据电路原理中的基尔霍夫电压定律和电流定律，地区 电网载荷裕度优化模型必须满足节点功率平衡约束方程组，即g(Xc，Xs) = T = 0,其中， 哗=馬-苗。COS碼-K Ix (鸣 COS 今:+ 馬 sin4 ) '；! ' 乂),二沁v;n巧，-K公/.,化 sill。"-公,,COS0,,) Gu、Bu分别为节点i和节点j之间的互电导和互电纳，n为地区电网简化模型中的 节点个数； S25、设置不等式约束条件:包括电源节点出力约束、负荷功率上下限约束、节点电 压合格范围约束W及线路传输功率热稳约束等： S1234U电源节点出力约束：if," 5 ^ Sl S252、负荷功率上下限约束：^一"-"二％ 6 <巧 < 巧 S253、节点电压合格范围约束：; \化、三三0, 2S254、线路传输功率热稳约束： 3 -巧'，=斗古'"+r,r,(G'"cus0" + 公"、1!1气,')<巧',1 (/'. = I'.'.'b) 4 其中，b为地区电网中支路的条数。[002引 max f(U) S26、合成完整优化模型jf = 0 /其中，[003。 为各不等式约束的下限值所组成的向量，系=巧原展成FJ，.g J为各不等式约束 的上限值所组成的向量。 所述步骤S3中基于原对偶内点法的优化算法包括W下分步骤： S31、根据原对偶内点法需要输入的数据类型，读取地区电网简化网架的相关参数 和计算条件，包括:所有电源节点的有功出力Pgi、无功出力化1、所有负荷节点的视在功率 Sli、功率因数角巧、所有节点的电压幅值Vi、相角01的初始值及其各自的上、下限值;所有节 点的无功补偿装置所提供的无功补偿量Qci;所有输电线路的并联回数、电阻Ri、电抗XI、对 地电纳Bi和热稳有功Pi; S32、投入所有的输电线路，使用原对偶内点法计算地区电网的最优载荷总裕度， 算法沿着可行域最速牛顿方向迭代前进，跟踪到目标函数极小值点，得到在正常运行方式 下，满足优化模型中的所有约束条件，且电网载荷总裕度最大的变电站负荷分配解X%[003引S33、调整内点法中的支路参数，令支路1跳开一回线路，修改系统节点导纳矩阵， 修改规则为:设支路1发生N-I预想事故，则相应情况下的导纳矩阵为1^=而-馬如晦，其中 Yo为基态导纳矩阵，Mi为支路1的关联矢量，yi为该支路单回线路的导纳值，再次执行内点法 迭代过程，得到支路1发生N-I预想事故时的最优解X:，比较最优解与义*的目标函数值之大 小，更新最优解，选择方法为:X* - 1，；[X，/(x )</(x,) S34、遍历所有拥有2回或2回W上线路的支路，重复步骤43,逐次更新最优解X*，当 遍历结束后，此时得到的最终解即为使得该地区电网在给定的计算条件下总载荷裕度最大 的负荷分配方案，此方案所对应的目标函数值即为最大的载荷总裕度。 所述步骤S4包括W下分步骤： S41、算法收敛结束后，从算法中输出松弛变量1和U; S42、对1和U中的元素进行筛选，筛选判据为：li<l(T4或Ui<l(T4,对于所有满足筛 选判据的Ii和Ui,记录其下标，并在Mx)中查找相应的约束项hi(x)，对其进行解析，即可获 得所有关键约束的信息。 本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果： 1、本专利技术提供的基于原对偶内点法的地区电网载荷裕度分析方法简捷实用，不需 要实施潮流计算，求解速度快，稳定性好，能够准确快速地分析地区电网的载荷裕度，并指 示限制电网载荷能力的瓶颈信息。对电网规划W及运行调度等工作具有实用的参考本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于原对偶内点法的地区电网载荷裕度分析方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、提炼地区电网的网架结构，确定所述网架结构的网络节点数和支路数，并对所述网架结构的节点和支路进行编号，得到简化的分析模型；S2、以地区电网的供电主变载荷总裕度最大为目标，并以电网N‑1安全为准则，构造满足电网运行约束及设备容量约束的数学优化模型；S3、采用基于原对偶内点法的优化算法求解载荷裕度优化模型，对地区电网进行N‑1安全分析，得到载荷总裕度最优时负荷的分布情况；S4、由算法的松弛变量演化情况，判断限制电网载荷裕度的关键约束。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：荆朝霞，王宏益，江昌旭，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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