一种计及UPFC的含风电电力系统的ATC计算方法技术方案

本发明专利技术公开了一种计及UPFC的含风电电力系统的ATC计算方法，建立含UPFC等效功率注入模型的ATC计算优化模型，即将ATC计算优化模型应用到含风电接入的电力系统，在此基础上运用IGDT处理风电场出力的不确定性，对ATC进行计算，算例分析结果表明，鲁棒性强、优于概率方法的IGDT，提高了电力系统的可用输电能力，一定程度上增强了对风电波动的鲁棒性，增强了系统的稳定性，从而使该计算方法具有更大的优有点，对含不确定性的电力系统的可用输电能力计算具有重要的意义，具有良好的应用前景。

A ATC calculation method for wind power system considering UPFC

The invention discloses a meter and UPFC wind power system containing ATC calculation method, a UPFC containing the equivalent power injection model of ATC optimization model, the ATC model is applied to the optimization calculation of power system with wind power, on the basis of using IGDT wind stress uncertainty of ATC calculation example analysis results show that the strong robustness, better than probabilistic method IGDT, which can improve the transmission capacity of the power system, to a certain extent, enhance the robustness of wind power fluctuation, enhance the stability of the system, so that the calculation method has more advantages and a bit, is of great significance available transfer capability calculation of power system with uncertainty, has a good application prospect.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及
，具体涉及一种计及UPFC的含风电电力系统的ATC计算方法。
技术介绍
风能作为清洁无污染的可再生能源，在电力系统中得到广泛应用。但其波动性、间歇性限制了风电大规模并网。灵活交流输电系统(FACTS)的出现，为电力系统的安全、可靠、经济和优质运行提供了有效手段。灵活交流输电系统主要应用电力电子技术及现代控制技术对交流输电系统参数及网络结构灵活控制，从而显著提高电力系统的稳定性和可靠性。集FACTS控制器优势于一体的UPFC(统一潮流控制器)具有灵活的控制功能，其快速有效的控制与风电的波动性相配合，有希望实现风电的大规模消纳。可用输电能力不仅是评价系统安全裕度的重要指标，还可为系统运行人员和电力市场参与者提供电网使用状况的准确信息，以便指导其市场行为。目前，国内已有不少学者对ATC(可用输电能力)计算进行了研究，含有UPFC的ATC计算模型中，UPFC通过其强大的控制功能提高区域间的输电能力。但其研究均以传统电网为背景，未考虑新能源的接入，更没有对由间歇式能源(比如风能源)的引入带来的不确定性进行分析。电力系统本身具有不确定性，新能源的接入更加剧了其不确定性，在此背景下，采用确定性的方法将对电力系统运行的安全稳定造成威胁。传统处理不确定性的方法有随机类方法，如模拟法、解析法、模糊方法以及鲁棒优化方法，这些方法都是根据输入变量的概率信息得到输出状态量的概率信息，由此，得到的结果不具有鲁棒性。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的UPFC通过其强大的控制功能提高区域间的输电能力，未考虑新能源的接入，更没有对由间歇式能源的引入带来的不确定性进行分析的问题。本专利技术的计及UPFC的含风电电力系统的ATC计算方法，提高了电力系统的可用输电能力，一定程度上增强了对风电波动的鲁棒性，增强了系统的稳定性，从而使该计算方法具有更大的优有点，对含不确定性的电力系统的可用输电能力计算具有重要的意义，具有良好的应用前景。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种计及UPFC的含风电电力系统的ATC计算方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤(A)，获得电力系统的初始网络参数；步骤(B)，建立UPFC等效功率注入模型；步骤(C)，建立含UPFC等效功率注入模型的ATC计算优化模型；步骤(D)，计算预测风速下的ATC初值，将其代入ATC计算公式，得到的结果作为基准值存储；步骤(E)，当ATC计算优化模型的优化结果偏离基准值时，基于信息间隙决策理论，存在两种选择方案，以风速波动量最大为目标函数的风险规避策略和以风速波动量最小为目标函数的风险偏好策略，通过两种选择方案分别计算，形成两种策略结果；步骤(F)，根据两种策略计算结果，确定UPFC的控制策略，提高可用输电能力，使ATC值受风力波动影响降低；步骤(G)，改变ATC的预设目标值，转到步骤(E)-步骤(F)，重新计算得出UPFC控制策略，进一步提高可用输电能力，使ATC值受风力波动影响降低，直至ATC值超出电力系统运行约束，并输出ATC值的计算结结果。前述的计及UPFC的含风电电力系统的ATC计算方法，其特征在于：步骤(A)，电力系统的初始网络参数，包括母线编号、名称、负荷有功、负荷无功、补偿电容，输电线路的支路号、首端节点和末端节点编号、串联电阻、串联电抗、并联电导、并联电纳、变压器变比和阻抗、风电场出力期望值、UPFC参数。前述的计及UPFC的含风电电力系统的ATC计算方法，其特征在于：步骤(B)，建立UPFC等效功率注入模型，如下式所示，其中，分别表示UPFC注入节点i和节点j的视在功率；i，j分别表示UPFC的节点i，节点j；分别表示节点i和节点j的电压；表示UPFC的串联电压源的电压，示UPFC的并联电流源的电流；Bc表示线路ij对地电纳。前述的计及UPFC的含风电电力系统的ATC计算方法，其特征在于：步骤(C)，建立含UPFC等效功率注入模型的ATC计算优化模型，包括目标函数、增加UPFC后的等式约束和增加UPFC后的不等式约束，目标函数f1：其中，SR为有功负荷、Pdi为节点i的有功负荷SR为受电区域；增加UPFC后的等式约束：PIc+PEc＝0其中，n为电力系统节点数；Pi、Qi分别为注入节点i的有功功率和无功功率；Pj、Qj分别为注入节点j的有功功率和无功功率；分别为UPFC等效功率注入模型注入节点i的有功功率和无功功率；分别表UPFC等效功率注入模型注入节点j的有功功率和无功功率；PIc为并联电流源从系统中吸收的有功功率；PEc为串联电压源向系统注入的有功功率；Vi为UPFC并联侧所连节点i的电压幅值；Vj为UPFC串联侧所连节点j的电压幅值；Vk为与节点i所连节点的电压幅值；Gik、Bik分别为节点导纳矩阵的第i行、第k列的实部与虚部；Gjk、Bjk分别为节点导纳矩阵的第j行、第k列的实部与虚部；θik为节点i、节点k的电压相角差；θjk为节点j、节点k的电压相角差；增加UPFC后的不等式约束：包括发电容量约束、负荷容量约束、节点电压约束及线路热极限约束、静态安全性约束、UPFC的串联电压源和并联电流源的幅值和相角约束。前述的计及UPFC的含风电电力系统的ATC计算方法，其特征在于：步骤(D)，计算预测风速下的ATC初值，将其代入ATC计算公式，得到的结果作为基准值存储，所述ATC计算公式，具体如下，其中，以预测风速下ATC最大为目标的目标函数、为不确定量的预测值x是决策变量；等式约束、为不等式约束；g分别为不等式约束的上、下限。前述的计及UPFC的含风电电力系统的ATC计算方法，其特征在于：步骤(E)，以风速波动量最大为目标函数的风险规避策略，如下式所示，maxζPW＝PWf(1-ζ)以风速波动量最小为目标函数的风险偏好策略，如下式所示，minζPW＝PWf(1+ζ)其中，ζ为不确定量与预测值的偏差量，称为不确定半径、minζ为不确定最小半径、maxζ为不确定最大半径；ATCb为风电场出力在预测值下的ATC；为决策者设定的参数、PW为实际可调度风功率、PWf为预测风功率。本专利技术的有益效果是：本专利技术的计及UPFC的含风电电力系统的ATC计算方法，建立含UPFC等效功率注入模型的ATC计算优化模型，即将ATC计算优化模型应用到含风电接入的电力系统，并结合鲁棒性强、优于概率方法的IGDT，提高了电力系统的可用输电能力，一定程度上增强了对风电波动的鲁棒性，增强了系统的稳定性，从而使该计算方法具有更大的优有点，对含不确定性的电力系统的可用输电能力计算具有重要的意义，具有良好的应用前景。附图说明图1是本专利技术的计及UPFC的含风电电力系统的ATC计算方法的流程图；图2是在线路ij的节点i侧加入UPFC装置的等效电路图；图3是UPFC的等效功率注入模型的示意图；图4是无UPFC和有UPFC下节点电压对比图；图5是RA策略下阈值参数与波动量关系曲线的示意图；图6是RS策略下阈值参数与波动量关系曲线的示意图。。具体实施方式下面将结合说明书附图，对本专利技术作进一步的说明。本专利技术的计及UPFC的含风电电力系统的ATC计算方法，建立含UPFC等效功率注入模型的ATC计算优化模型，即将ATC计算优化模型应用到含风电接入的电力系统，并结合鲁棒性强、优于概本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计及UPFC的含风电电力系统的ATC计算方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤(A)，获得电力系统的初始网络参数；步骤(B)，建立UPFC等效功率注入模型；步骤(C)，建立含UPFC等效功率注入模型的ATC计算优化模型；步骤(D)，计算预测风速下的ATC初值，将其代入ATC计算公式，得到的结果作为基准值存储；步骤(E)，当ATC计算优化模型的优化结果偏离基准值时，基于信息间隙决策理论，存在两种选择方案，以风速波动量最大为目标函数的风险规避策略和以风速波动量最小为目标函数的风险偏好策略，通过两种选择方案分别计算，形成两种策略结果；步骤(F)，根据两种策略计算结果，确定UPFC的控制策略，提高可用输电能力，使ATC值受风力波动影响降低；步骤(G)，改变ATC的预设目标值，转到步骤(E)‑步骤(F)，重新计算得出UPFC控制策略，进一步提高可用输电能力，使ATC值受风力波动影响降低，直至ATC值超出电力系统运行约束，并输出ATC值的计算结结果。

【技术特征摘要】
1.一种计及UPFC的含风电电力系统的ATC计算方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤(A)，获得电力系统的初始网络参数；步骤(B)，建立UPFC等效功率注入模型；步骤(C)，建立含UPFC等效功率注入模型的ATC计算优化模型；步骤(D)，计算预测风速下的ATC初值，将其代入ATC计算公式，得到的结果作为基准值存储；步骤(E)，当ATC计算优化模型的优化结果偏离基准值时，基于信息间隙决策理论，存在两种选择方案，以风速波动量最大为目标函数的风险规避策略和以风速波动量最小为目标函数的风险偏好策略，通过两种选择方案分别计算，形成两种策略结果；步骤(F)，根据两种策略计算结果，确定UPFC的控制策略，提高可用输电能力，使ATC值受风力波动影响降低；步骤(G)，改变ATC的预设目标值，转到步骤(E)-步骤(F)，重新计算得出UPFC控制策略，进一步提高可用输电能力，使ATC值受风力波动影响降低，直至ATC值超出电力系统运行约束，并输出ATC值的计算结结果。2.根据权利要求1所述的计及UPFC的含风电电力系统的ATC计算方法，其特征在于：步骤(A)，电力系统的初始网络参数，包括母线编号、名称、负荷有功、负荷无功、补偿电容，输电线路的支路号、首端节点和末端节点编号、串联电阻、串联电抗、并联电导、并联电纳、变压器变比和阻抗、风电场出力期望值、UPFC参数。3.根据权利要求1所述的计及UPFC的含风电电力系统的ATC计算方法，其特征在于：步骤(B)，建立UPFC等效功率注入模型，如下式所示，SiF=V·iI·c*-V·i[E·c(Yij+jBc/2)]*SjF=V·j[E·cYij]*]]>其中，分别表示UPFC注入节点i和节点j的视在功率；i，j分别表示UPFC的节点i，节点j；分别表示节点i和节点j的电压；表示UPFC的串联电压源的电压，表示UPFC的并联电流源的电流；Bc表示线路ij对地电纳。4.根据权利要求1所述的计及UPFC的含风电电力系统的ATC计算方法，其特征在于：步骤(C)，建立含UPFC等效功率注入模型的ATC计算优化模型，包括目标函数、增加UPFC后的等式约束和增加UPFC后的不等式约束，目标函数f1：f1=maxΣi∈SRPdi]]>其中，SR为有功负荷、Pdi为节点i的有功负荷SR为受电区域；增加UPFC后的等式约束：Pi-ViΣk=1nVk(Gikcosθik+Biksi...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建坤，陈静，陈刚，李群，卫志农，孙国强，臧海祥，张清松，
申请(专利权)人：国网江苏省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，国网江苏省电力公司，河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32