评估220KV拉手网最大供电能力的方法

摘要

本发明提供一种评估220KV拉手网最大供电能力的方法，包括：获取220KV拉手网的网架结构，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；对编号后的220KV拉手网的网架结构，读取网架结构参数、负荷参数以及平衡节点的电压幅值和相角；根据预设的节点电压V_i和相角差δ_ij约束，以及所述PQ节点和平衡节点，获得初始化后的牛顿拉夫逊法；获得初始化后的自适应差分进化算法；根据所述牛顿拉夫逊法求解所述220KV拉手网的潮流，通过所述自适应差分进化算法对所述潮流进行处理，获得N-1约束下的所述220KV拉手网的最大供电能力。本发明能以片区为最小单位对最大供电能力进行评估，在满足N-1条件下，快速、准确的获得220KV拉手网的最大供电能力。

主权项

一种评估220KV拉手网最大供电能力的方法，其特征在于，包括如下步骤：获取220KV拉手网的网架结构，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；其中，220kV拉手网的平衡节点为500kV变电站主变的220kV侧，PQ节点为220kV拉手网中的负荷节点；对编号后的220KV拉手网的网架结构，读取网架结构参数、负荷参数以及平衡节点的电压幅值V_n和相角θ_n；根据预设的节点电压V_i和相角差δ_ij约束，以及所述PQ节点和平衡节点，获得初始化后的牛顿拉夫逊法；根据各节点负荷的初始化、对预设的初始种群进行扩群处理得到的种群X、预设的差分进化算法最大迭代次数Gm、自适应缩放因子最小值F0_min和最大值F0_max、自适应交叉概率因子最小值CR_min和最大值CR_max，获得初始化后的自适应差分进化算法；其中，根据下式，对节点负荷的初始化取各负荷上下限值的平均值生成初始种群：式中S_i分别为节点i的额定负载的最大值和最小值；根据所述牛顿拉夫逊法求解所述220KV拉手网的潮流，通过所述自适应差分进化算法对所述潮流进行处理，获得N‑1约束下的所述220KV拉手网的最大供电能力；其中，所述根据所述牛顿拉夫逊法求解所述220KV拉手网的潮流的步骤包括：步骤21、输入原始数据：两个500KV变电站主变的220kV侧的电压Vn和相角θn、网架的参数以及电压约束和相角差的约束；步骤22、形成节点导纳矩阵，并且根据N‑1故障对节点导纳矩阵进行修改；步骤23、计算各节点功率不平衡量$\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Delta P}\\ \mathrm{\Delta Q}\end{array}\right],$判断最大潮流偏差是否满足收敛条件；如满足，则跳转至步骤26，如不满足，则进行步骤24；其中，潮流偏差的计算公式如下：$\begin{array}{c}{\mathrm{\Delta P}}_i=P_{\mathrm{is}}-V_i\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}{V}_j(G_{\mathrm{ij}}{\cos \theta }_{\mathrm{ij}}+B_{\mathrm{ij}}{\sin \theta }_{\mathrm{ij}}),i=\mathrm{1,2},...,n-1\\ {\mathrm{\Delta Q}}_i=Q_{\mathrm{is}}-V_i\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}{V}_j(G_{\mathrm{ij}}{\sin \theta }_{\mathrm{ij}}-B_{\mathrm{ij}}{\cos \theta }_{\mathrm{ij}}),i=\mathrm{1,2},...,m\end{array};$其中，ΔP、ΔQ分别为节点的有功功率偏差和无功功率偏差，P_is、Q_is为第i个节点给定的有功功率和无功功率；V_i、V_j分别为第i个节点和第j个节点的电压；G_ij、B_ij分别为从节点i到节点j支路的电导和电纳；θ_ij为节点i与节点j的相角差；步骤24、由输入的变量和已有的节点导纳矩阵生成潮流，计算雅可比矩阵J：$J=\left[\begin{array}{cc}H& N\\ K& L\end{array}\right];$其中，H是(n‑1)阶方阵，其元素为N是(n‑1)×m阶矩阵，其元素为K是m×(n‑1)阶矩阵，其元素为L是m阶方阵，其元素为$L_{\mathrm{ij}}=V_j\frac{{\partial \mathrm{\Delta Q}}_i}{{\partial V}_j};$步骤25、求解线性修正方程组$-\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Delta P}\\ \mathrm{\Delta Q}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}H& N\\ K& L\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Delta \theta }\\ V_D^{-1}\mathrm{\Delta V}\end{array}\right],$其中得到各节点电压幅值和相角的修正量Δθ、ΔV，更新节点电压，跳转至步骤23；步骤26、按下式计算所有支路功率：$S_{\mathrm{ij}}={V_i}^2{\tilde{y}}_{i0}+{\stackrel{·}{V}}_i({\tilde{V}}_i-{\tilde{V}}_j){\tilde{y}}_{\mathrm{ij}}$其中，i为支路首节点，j为支路末节点，波浪号表示取复数的共轭值；所述通过所述自适应差分进化算法对所述潮流进行处理，获得N‑1约束下的所述220KV拉手网的最大供电能力的步骤包括：步骤31、判断当前的迭代次数是否达到最大值，若没有达到则进行步骤32，若迭代次数达到设定的迭代次数或计算的精度达到要求则跳转步骤39；步骤32、对扩群后的种群X进行变异处理，得到变异种群Xvar：随机选择两个个体向量生成差分向量，将生成的差分向量与随机选择的另一个向量相加，生成变异向量；步骤33、将变异的种群Xvar进行交叉处理，得到交叉种群Xcros：将变异向量与目标向量交叉，生成交叉向量；步骤34、判断种群的遍历是否完成，若没有完成则进行步骤35，否则将对迭代次数进行加1处理，跳转至步骤31；步骤35、对初始种群X和交叉种群Xcros同时进行计算，即将种群X和种群Xcros按照维数分别代入至所述牛顿拉夫逊方法中，进行基态及N‑1故障时的潮流计算；其中，所述维数的每一维表示各个节点的负荷值；步骤36、对基态及N‑1故障时的潮流进行校验，若所有校验通过则进行步骤37，否则将对遍历的变量数进行加1处理，跳转步骤34；步骤37、以预设的最大供电能力数学模型为自适应度函数，计算公式为：其中代表节点i的有功负载，即种群X或Xcros中的一维中第i个数；步骤38、更新种群X：将自适度大于预设值的维数值更新到种群X的同一维中；步骤39、输出最大供电能力的数值。