基于聚合恒温控制负荷的特高压直流故障调度方法技术

本发明专利技术公开了基于聚合恒温控制负荷的特高压直流故障调度方法，属于电力系统紧急情况调度领域。本发明专利技术包括步骤：基于特高压元件故障概率，建立特高压传输功率可靠性模型；基于电热特性，进行恒温控制负荷个体调度容量建模；基于恒温控制负荷个体调度容量建模，对同一区域的不同恒温控制负荷进行聚合建模，以确定恒温控制负荷总体调度容量；基于最优潮流模型，将聚合恒温控制负荷调度模型与传统机组调度进行结合，获取特高压直流系统故障情况下的最优调度方案并评估恒温控制负荷参与调度的程度。本技术方案评估恒温控制负荷参与调度的程度，提高系统的总调度容量，有效提高特高压直流系统受端网络的运行可靠性，并能降低系统的总调度费用。

【技术实现步骤摘要】
基于聚合恒温控制负荷的特高压直流故障调度方法
本专利技术属于电力系统紧急情况调度领域，尤其涉及基于聚合恒温控制负荷的特高压直流故障调度方法。
技术介绍
在传统的电力系统中，机组的调度计划是由电网公司制定的。在系统实时运行时，当系统发生故障，例如输电线路故障时，电网公司将进行紧急实时调度以保证系统的可靠运行。目前的紧急实时调度主要侧重于对电机机组出力大小的调整，而对需求侧的电力消费调整则比较少见。当前我国正在积极推进电力市场改革。在市场环境下，用户可以根据实时电价或其它市场信息灵活地改变自己的用电情况，需求侧响应将成为一种具有很大潜力的电力系统调度资源。目前特高压直流系统是跨区域、大功率输电的最佳选择之一，在实际工程中的使用越来越常见。由于特高压直流的传输功率往往在受端电网总功率中占据相当大的比例，因此由特高压直流系统故障引起的传输功率下降甚至阻断，就会对受端系统的运行造成相当大的冲击，对受端系统的实时调度提出了较高的水平。作为一种重要的需求侧响应资源，恒温控制负荷，例如供暖设备、空调等，在电力负荷中占了相当大的比例。据估计，在用电高峰期，恒温控制负荷在总负荷功率使用中占据40％左右。在不影响用户舒适度的前提下，系统调度中心可以调整恒温控制负荷的运行状态，以配合电力机组出力调整对系统进行调度。目前国内外学者对此进行了一些相关研究工作，例如恒温控制负荷提供系统运行备用的控制方法和调度规划框架。但是，面对电力市场化改革，在系统紧急情况下，如何利用恒温控制负荷结合传统机组进行最优调度，仍需进一步研究。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供基于聚合恒温控制负荷的特高压直流故障调度方法，以达到优化受端电力系统可靠运行的调度方案的目的。为此，本专利技术采取以下技术方案。基于聚合恒温控制负荷的特高压直流故障调度方法，其特征在于包括以下步骤：1)基于特高压元件故障概率，建立特高压传输功率可靠性模型；2)基于电热特性，进行恒温控制负荷个体调度容量建模；3)基于恒温控制负荷个体调度容量建模，对同一区域的不同恒温控制负荷进行聚合建模形成聚合恒温控制负荷调度模型，以确定恒温控制负荷总体调度容量；4)基于最优潮流模型，将聚合恒温控制负荷调度模型与传统机组调度进行结合，获取特高压直流系统故障情况下的最优调度方案并评估恒温控制负荷参与调度的程度。作为优选技术手段：在步骤1)中，建立特高压传输功率可靠性模型的过程包括：获取典型特高压直流系统结构，典型特高压直流系统包含换流阀设备、换流变压器设备、换流阀控制及保护设备、交流滤波器设备、直流滤波器与极设备、直流线路设备；设所有换流阀平均分担传输功率，则根据不同元件的损坏特高压直流系统的功率传输存在100％、75％、50％、25％、0％共五种状态，利用蒙特卡洛法计算出每种状态的概率，如下所示：其中xi为元件i的状态，Qi为元件i的故障概率，Ui为对元件i生成的在[0,1]间的抽样随机数；则特高压直流系统的运行状态可由所有元件的状态组合给出：x＝(x1,…,xm)根据特高压直流系统功率传输状态与运行状态的对应关系，计算每个功率传输状态的概率，如下所示：其中pj为特高压直流系统功率传输状态j的概率，Nj为状态j在蒙特卡洛模拟中出现的次数，N为蒙特卡洛模拟总抽样次数。作为优选技术手段：步骤2)中，建立恒温控制负荷个体调度容量模型的过程包括：根据恒温控制负荷的热力学模型，恒温控制负荷个体的调度容量通过改变设定温度带来的用电减小量来决定：假定负荷的设定温度一共有K个取值；其中Pk+1,k表示温度从Tk变为Tk+1引起的功率减小量，R为等效热导率，EER为能源效率系数。作为优选技术手段：在步骤3)中，建立聚合恒温控制负荷调度容量模型的过程包括：将同一个地区的不同恒温控制负荷进行聚合，使之形成一个等效调度容量模型：其中Pm,TCL表示由恒温控制负荷m提供的调度容量，M为恒温控制负荷数量；作为优选技术手段：在步骤4)中，基于特高压直流系统可靠性模型，在特高压直流系统每种功率传输状态下，传统电力机组的出力调整以及聚合恒温控制负荷的功率减小量将由以下最优问题的解给出：(1)目标函数；优化目标是最小化系统调度期望总费用，包括电力机组的费用，和聚合恒温控制负荷参与调度的费用，如下所示：其中和分别是节点i的电机g在的费用函数和出力函数；ngi代表节点i的电机数，N代表系统的节点数；和分别是节点i的聚合恒温控制负荷的功率减少函数和对应的费用；(2)约束函数；功率平衡约束：机组出力约束：聚合恒温控制负荷调度容量限制：线路潮流限制：Bl和θl表分别表示输电网络的导纳矩阵和和节点电压相角向量；和分别表示节点i的机组g的出力下限和上限；表示聚合恒温控制负荷的调度容量；xij和表示节点i和j之间的输电线路电抗和最大潮流；θi和分别表示节点i的电压相角和负荷功率；根据目标函数及约束函数，得出在特高压直流系统每种功率传输状态下，恒温控制负荷的功率变化及对应价格，进而算出利用恒温控制负荷参与调度的期望功率和期望价格，评估恒温控制负荷参与调度的程度，如下所示：其中，pj为特高压直流系统功率传输状态j的概率，为状态j情况下节点i的聚合恒温控制负荷最优调度功率。作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本专利技术还包括以下附加技术特征。有益效果：本专利技术提出了市场环境下基于聚合恒温控制负荷的特高压直流故障调度方法，该方法针对市场环境下用户灵活调整用电需求的特点，建立恒温控制负荷参与系统调度的方法，评估了恒温控制负荷参与调度的程度，提高了系统的总调度容量，从而提高了特高压直流系统受端网络的运行可靠性，并能有效降低系统的总调度费用。附图说明图1是本专利技术的流程图。图2是特高压直流系统结构图。图3是市场环境下基于聚合恒温控制负荷的特高压直流故障调度方法框架。图4是聚合恒温控制负荷调度价格曲线示意图。图5是实施例系统示意图。具体实施方式以下结合说明书附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明。如图1所示，本专利技术包括以下步骤：S01:基于特高压元件故障概率，建立特高压传输功率可靠性模型；SO2:基于电热特性，进行恒温控制负荷个体调度容量建模；S03)基于恒温控制负荷个体调度容量建模，对同一区域的不同恒温控制负荷进行聚合建模形成聚合恒温控制负荷调度模型，以确定恒温控制负荷总体调度容量；S04)基于最优潮流模型，将聚合恒温控制负荷调度模型与传统机组调度进行结合，获取特高压直流系统故障情况下的最优调度方案并评估恒温控制负荷参与调度的程度。具体的，特高压直流故障调度系统框图如图3所示，以空调制冷为例，在市场环境下基于聚合恒温控制负荷的特高压直流故障调度方法，包括以下步骤：1、建立特高压直流系统可靠性模型。图2给出了典型特高压直流系统结构图。包含换流阀设备(ConverterValve，CV)、换流变压器设备(ConverterTransformer，CT)、换流阀控制及保护设备(ConverterControl，CC)、交流滤波器设备(ACfilter，ACF)、直流滤波器与极设备(DCfilter，DCF)以及直流线路设备(DCline，DCL)六大类元件。由图2可看出本特高压直流系统包含2极4组换流阀。假设所有换流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于聚合恒温控制负荷的特高压直流故障调度方法，其特征在于包括以下步骤：1)基于特高压元件故障概率，建立特高压传输功率可靠性模型；2)基于电热特性，进行恒温控制负荷个体调度容量建模；3)基于恒温控制负荷个体调度容量建模，对同一区域的不同恒温控制负荷进行聚合建模形成聚合恒温控制负荷调度模型，以确定恒温控制负荷总体调度容量；4)基于最优潮流模型，将聚合恒温控制负荷调度模型与传统机组调度进行结合，获取特高压直流系统故障情况下的最优调度方案并评估恒温控制负荷参与调度的程度。

【技术特征摘要】
1.基于聚合恒温控制负荷的特高压直流故障调度方法，其特征在于包括以下步骤：1)基于特高压元件故障概率，建立特高压传输功率可靠性模型；2)基于电热特性，进行恒温控制负荷个体调度容量建模；3)基于恒温控制负荷个体调度容量建模，对同一区域的不同恒温控制负荷进行聚合建模形成聚合恒温控制负荷调度模型，以确定恒温控制负荷总体调度容量；4)基于最优潮流模型，将聚合恒温控制负荷调度模型与传统机组调度进行结合，获取特高压直流系统故障情况下的最优调度方案并评估恒温控制负荷参与调度的程度。2.根据权利要求1所述的基于聚合恒温控制负荷的特高压直流故障调度方法，其特征在于：在步骤1)中，建立特高压传输功率可靠性模型的过程包括：获取典型特高压直流系统结构，典型特高压直流系统包含换流阀设备、换流变压器设备、换流阀控制及保护设备、交流滤波器设备、直流滤波器与极设备、以及直流线路设备；设所有换流阀平均分担传输功率，根据不同元件的损坏特高压直流系统的功率传输存在100％、75％、50％、25％、0％五种状态，利用蒙特卡洛法计算出每种状态的概率，如下所示：其中xi为元件i的状态，Qi为元件i的故障概率，Ui为对元件i生成的在[0,1]间的抽样随机数；则特高压直流系统的运行状态可由所有元件的状态组合给出：x＝(x1,…,xm)根据特高压直流系统功率传输状态与运行状态的对应关系，计算每个功率传输状态的概率，如下所示：其中pj为特高压直流系统功率传输状态j的概率，Nj为状态j在蒙特卡洛模拟中出现的次数，N为蒙特卡洛模拟总抽样次数。3.根据权利要求2所述的基于聚合恒温控制负荷的特高压直流故障调度方法，其特征在于：步骤2)中，建立恒温控制负荷个体调度容量模型的过程包括：根据恒温控制负荷的热力学模型，恒温控制负荷个体的调度容量通过改变设定温度带来的用电减小量来决定，恒温控制负荷个体调度容量表...

【专利技术属性】
技术研发人员：周华，朱炳铨，项中明，徐奇锋，徐立中，徐丹露，丁一，高志远，曹阳，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司，浙江大学，中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33