电力系统恢复中减小环网并列合闸角的最优控制方法

摘要

本发明公开了一种电力系统恢复中减小环网并列合闸角的最优控制方法：1)以增加发电机有功出力和投入待恢复负荷为控制手段，建立减小环网并列合闸角的混合整数规划模型；2)判断参与调控的发电机数量是否达到最小；如是，转步骤7)；否则，转下一步；3)对于增加有功出力且有功出力未达到出力上限的发电机，计算增加有功出力对减小合闸角的灵敏度，由高到低排序；4)利用二分原理，选择序列中的灵敏度高的发电机参与合闸角调控；5)利用步骤1的模型，计算得到发电机有功出力增加量和被恢复的负荷量；6)根据发电机有功出力调整情况，判断发电机数量是否达到最小；如是，则转步骤7)；否则，转步骤4)；7)合闸角调控结束。

主权项

1.一种电力系统恢复中减小环网并列合闸角的最优控制方法，其特征是，步骤为：步骤1，选择受端电网中的全部发电机增加有功出力和投入送端电网中待恢复的负荷作为控制变量，计及待恢复负荷的重要性，建立减小环网并列线路两端过大电压相角差的混合整数规划模型；步骤2，由计算得到的发电机有功出力调整情况，判断参与调控的发电机数量是否达到最小；如果达到，则转步骤7；否则，转下一步；步骤3，对于增加有功出力且有功出力没有达到出力上限的发电机，计算增加有功出力对减小合闸角的灵敏度，并由高到低排序；步骤4，利用二分原理，选择序列中的灵敏度较高的部分发电机参与合闸角调控，转下一步；步骤5，再次利用步骤1的优化模型，得到这部分发电机有功出力的调整情况和投入负荷的情况；步骤6，由计算得到的发电机有功出力调整情况，判断发电机数量是否达到最小；如果达到，则转步骤7；否则，转步骤4；步骤7，合闸角调控结束；所述步骤1中，混合整数规划模型如下：$\underset{P_{\mathrm{gi}},Q_{\mathrm{gi}},{\mathrm{\Delta P}}_{\mathrm{dis}},{\mathrm{\Delta Q}}_{\mathrm{dis}}}{\min }\underset{i}{\Sigma }\alpha (P_{\mathrm{gi}}-P_{\mathrm{gi}0})+\underset{i}{\Sigma }\underset{s}{\Sigma }\frac{x_{\mathrm{is}}{\mathrm{\Delta P}}_{\mathrm{dis}}}{w_{\mathrm{is}}}---\left(19\right)$$\begin{array}{c}{P}_{\mathrm{gi}}-P_{\mathrm{di}}-\underset{s}{\Sigma }{x}_{\mathrm{is}}{\mathrm{\Delta P}}_{\mathrm{dis}}\\ =U_i\underset{j\in i}{\Sigma }{U}_j(G_{\mathrm{ij}}\cos {\theta }_{\mathrm{ij}}+B_{\mathrm{ij}}\sin {\theta }_{\mathrm{ij}})i\in S_B\end{array}---\left(20\right)$$\begin{array}{c}{Q}_{\mathrm{gi}}-Q_{\mathrm{di}}-\underset{s}{\Sigma }{x}_{\mathrm{is}}{\mathrm{\Delta Q}}_{\mathrm{dis}}\\ =U_i\underset{j\in i}{\Sigma }{U}_j(G_{\mathrm{ij}}\sin {\theta }_{\mathrm{ij}}-B_{\mathrm{ij}}\cos {\theta }_{\mathrm{ij}})i\in S_B\end{array}---\left(21\right)$$P_{\mathrm{ij}}=-U_i^2{G}_{\mathrm{ij}}+U_i{U}_j(G_{\mathrm{ij}}\cos {\theta }_{\mathrm{ij}}+B_{\mathrm{ij}}\sin {\theta }_{\mathrm{ij}})i\in S_L---\left(22\right)$$P_{\mathrm{gi}0}\le P_{\mathrm{gi}}\le P_{\mathrm{gi}}^{\max }i\in S_G---\left(23\right)$$Q_{\mathrm{gi}}^{\min }\le Q_{\mathrm{gi}}\le Q_{\mathrm{gi}}^{\max }i\in S_R---\left(24\right)$$U_i^{\min }\le U_i\le U_i^{\max }i\in S_B---\left(25\right)$$\left|P_{\mathrm{ij}}\right|\le P_{\mathrm{ij}}^{\max }i,j\in S_L---\left(26\right)$${\theta }_{\mathrm{mn}}\le {\theta }_{\mathrm{set}}---\left(27\right)$式中：P_gi和Q_gi分别为发电机i的有功、无功出力；P_gi0为初始状态下发电机i的有功出力；定义ΔP_gi=P_gi-P_gi0；ΔP_dis和ΔQ_dis分别为节点i第s个负荷出线上待恢复的有功和无功负荷量；x_is表示节点i第s个负荷出线被恢复与否，如果被恢复为1，否则为0；w_is为节点i第s个负荷出线的权重；α为发电机有功出力增加总量相对于加权负荷恢复总量的权重；U_i和θ_i分别为节点i的电压幅值和相角；U_j和θ_j分别为节点j的电压幅值和相角；θ_ij=θ_i-θ_j；P_di和Q_di分别为节点i上已被恢复的有功和无功负荷；G_ij和B_ij分别为线路i-j的电导和电纳；P_ij为线路i-j上的有功功率；为发电机i的有功出力上限值；和分别为发电机i的无功出力上、下限值；和分别为节点i电压幅值的上、下限值；为线路i-j上有功传输功率限值；θ_mn和θ_set分别为待并列线路m-n两端的合闸角和同期检测继电器合闸角设定值；S_G，S_R，S_B，S_L分别为可调有功发电机集合、可调无功发电机集合、系统所有节点集合及所有支路集合。