电力系统中割集断面潮流定向控制方法

摘要

一种电力系统中割集断面潮流定向控制方法，用于提高电力系统的运行安全水平，所述方法首先计算电网的电流相关度系数矩阵，并在此基础上推导出线路功率变量与节点注入功率变量之间的功率灵敏度矩阵，然后以功率灵敏度矩阵为基础，根据割集断面潮流定向控制目标，在满足发电机可调量约束及线路冗余量约束的条件下，利用非线性优化方法得到割集断面潮流定向控制方案，对割集断面总潮流及割集断面各支路潮流进行定向控制。本发明克服了直流潮流法无法计算平衡机灵敏度的缺点，将平衡机参与到割集断面潮流定向控制中，对割集输电断面总潮流及割集断面各支路潮流进行定向控制，大大提高了电力系统中割集断面潮流控制精度和控制能力。

主权项

一种电力系统中割集断面潮流定向控制方法，其特征是，所述方法首先计算电网的电流相关度系数矩阵，并在此基础上推导出支路功率变量与节点注入功率变量之间的功率灵敏度矩阵，然后以功率灵敏度矩阵为基础，根据割集断面潮流定向控制目标，在满足发电机可调量约束及线路冗余量约束的条件下，利用非线性优化方法得到割集断面潮流定向控制方案，对割集断面总潮流及割集断面各支路潮流进行定向控制；所述方法包括以下步骤：Ⅰ.计算功率灵敏度矩阵a.计算电流相关度系数矩阵定义C(λ)为电网的电流相关度系数矩阵：C(λ)＝Y_BA^TX，其中，Y_B是支路电纳矩阵，A是节点关联矩阵，X是节点电抗矩阵，T表示矩阵转置；矩阵C(λ)中第k行、第i列元素λ_k‑i表示支路k的电流相量与节点i注入电流的电流相关度系数；b.计算功率灵敏度矩阵定义矩阵D(β)为支路功率变量与节点注入功率变量之间的功率灵敏度矩阵，该矩阵中第k行、第i列元素β_k‑i表示支路k功率变量与节点i注入功率变量之间的功率灵敏度：其中，U_k,B和分别是支路k首端电压模值和相角，U_i,N和分别是节点i的电压模值和相角；Ⅱ.割集断面潮流定向控制假设电力系统中共有m台发电机，割集断面将电力系统分为送端系统A与受端系统B两部分，其发电机集合分别为G_A和G_B，发电机编号为G_A＝{G₁,G₂,…,G_s}和G_B＝{G_s+1,G_s+2,…,G_m}，割集断面潮流定向控制的具体步骤如下：a.确定割集断面潮流定向控制目标设割集断面总支路数目为N，割集断面总潮流变化量控制目标为ΔP_zong，割集断面中支路k潮流变化量控制目标为ΔP_k，满足设发电机节点i的发电调整量为ΔP_i,G，则割集断面中支路k的潮流变化量为割集断面总潮流变化量为割集断面潮流定向控制的目标函数为：$\min f=\underset{k=1}{\overset{N}{\Sigma }}{{\mathrm{\Delta p}}_k}^2+{{\mathrm{\Delta p}}_{zong}}^2,$其中，ΔP_k是割集断面中支路k潮流变化量控制目标，Δp_k＝ΔP_k,B‑ΔP_k是割集断面中支路k的控制偏差，Δp_zong＝ΔP_zong,B‑ΔP_zong为割集断面总潮流的控制偏差；b.设置割集断面潮流定向控制约束条件①发电机可调量约束为满足割集断面两侧系统的功率平衡，若由送端系统A到受端系统B的割集断面潮流增加ΔP_zong，则若由送端系统A到受端系统B的割集断面潮流减少ΔP_zong，则同时，发电机节点i的发电调整量ΔP_i,G受其发电可调量约束，即满足：P_i,Gmin‑P_i,G＜ΔP_i,G＜P_i,Gmax‑P_i,G其中，P_i,G为发电机节点i当前发电量，P_i,Gmin和P_i,Gmax分别是发电机节点i的最小发电量和最大发电量；②线路冗余量约束对割集断面潮流定向控制时，对于任意不属于割集断面的线路l，需要满足：$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\Delta P}}_{l,B}=\underset{i=1}{\overset{m}{\Sigma }}{\beta }_{l-i}{\mathrm{\Delta P}}_{i,G}\\ {\mathrm{\Delta P}}_{l,B}<P_{l\max }-P_l\end{array}\right.$其中，ΔP_l,B为线路l的潮流变化量，P_lmax为线路l的最大传输功率，P_l为线路l的当前传输功率，β_l‑i表示线路l功率变量与节点i注入功率变量之间的功率灵敏度；c.根据割集断面潮流定向控制目标，在满足发电机可调量约束及线路冗余量约束的条件下，利用非线性优化方法得到割集断面潮流定向控制方案，对割集断面总潮流及割集断面各支路潮流实现定向控制。