考慮等值元件全面性與參數(shù)物理約束的非拓撲靜態(tài)等值法
【專利摘要】一種考慮等值元件全面性與參數(shù)物理約束的非拓撲靜態(tài)等值法，涉及互聯(lián)電網(wǎng)中內(nèi)網(wǎng)穩(wěn)態(tài)分析計算時考慮等值元件全面性和等值參數(shù)物理約束的非拓撲靜態(tài)等值參數(shù)估計方法。本發(fā)明利用計算機，通過程序，首先輸入基礎數(shù)據(jù)，建立考慮等值元件全面性的外網(wǎng)等值網(wǎng)絡及其量測方程，計算外網(wǎng)等值參數(shù)的典型值并建立等值參數(shù)的物理約束，再建立考慮等值元件全面性的非拓撲優(yōu)化模型，求解并輸出外網(wǎng)等值參數(shù)的估計值。本發(fā)明具有等值元件的全面性，等值參數(shù)估計值的穩(wěn)定性及合理性，能提高內(nèi)網(wǎng)穩(wěn)態(tài)分析計算的精度等特點。本發(fā)明可廣泛應用于互聯(lián)電網(wǎng)的外網(wǎng)靜態(tài)等值參數(shù)估計，特別是內(nèi)網(wǎng)難以獲得外網(wǎng)實時同步數(shù)據(jù)時的外網(wǎng)靜態(tài)等值參數(shù)估計。
【專利說明】考慮等值元件全面性與參數(shù)物理約束的非拓撲靜態(tài)等值法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)靜態(tài)等值【技術領域】，具體涉及互聯(lián)電網(wǎng)中內(nèi)網(wǎng)穩(wěn)態(tài)分析計算時考慮外網(wǎng)等值元件的全面性和等值參數(shù)物理約束的非拓撲靜態(tài)等值參數(shù)估計方法。
【背景技術】
[0002]在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，隨著清潔能源的大規(guī)模接入以及供電可靠性要求的不斷提升，互聯(lián)電網(wǎng)中各子網(wǎng)間的相互影響越來越強烈，在各子網(wǎng)(內(nèi)網(wǎng))在進行獨立的穩(wěn)態(tài)分析計算時，需考慮與之緊密聯(lián)系的相鄰子網(wǎng)(外網(wǎng))的影響。在實際工程中，內(nèi)網(wǎng)一般只能獲取外網(wǎng)典型運行方式的數(shù)據(jù)，難以獲得全網(wǎng)實時同步統(tǒng)一的運行數(shù)據(jù)，使得互聯(lián)電網(wǎng)一體化的靜態(tài)穩(wěn)定分析計算難以實現(xiàn)，從而影響內(nèi)網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)分析精度及其運行決策的有效性，并制約著清潔能源的利用率以及供電的可靠性。電力系統(tǒng)的靜態(tài)等值方法能對外網(wǎng)進行全面等值處理，同時能有效考慮外網(wǎng)對內(nèi)網(wǎng)的影響，現(xiàn)已成為保證內(nèi)網(wǎng)穩(wěn)態(tài)分析精度及其運行決策有效性的關鍵技術，是研究現(xiàn)代互聯(lián)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的重要課題。
[0003]現(xiàn)有電力系統(tǒng)非拓撲靜態(tài)等值方法，一般根據(jù)外網(wǎng)的構(gòu)成事先假定外網(wǎng)等值網(wǎng)絡，并基于內(nèi)部電網(wǎng)或邊界節(jié)點處的多時段電壓、電流相量的實時量測量或狀態(tài)估計量建立量測方程，進而建立外網(wǎng)等值網(wǎng)絡中的待求參數(shù)的估計模型，并采用優(yōu)化算法進行求解。該方法已廣泛地應用于內(nèi)網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)分析計算中，但由于該方法的等值元件不具有全面性或等值參數(shù)估計值不具有穩(wěn)定性和合理性，給內(nèi)網(wǎng)穩(wěn)態(tài)分析計算以及運行決策的制定帶來較大誤差，影響了互聯(lián)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，因此亟需解決上述難題。
[0004]現(xiàn)有互聯(lián)電網(wǎng)的非拓撲靜態(tài)等值方法，如2012年7月11日公布的發(fā)明專利“一種基于內(nèi)網(wǎng)量測數(shù)據(jù)的兩端口外網(wǎng)靜態(tài)等值方法”，公開的方法是:基于內(nèi)網(wǎng)多個時段的實測信息與外網(wǎng)等值參數(shù)的關系，建立兩端口外網(wǎng)等值參數(shù)的量測方程，考慮了電阻、電抗大于O、電抗大于電阻的一般物理約束，進而得到兩階段的最小二乘估計模型，再利用最小二乘法求解該模型得到外網(wǎng)等值參數(shù)的估計值。又如2013年第33卷第69期《電力自動化設備》中“基于內(nèi)網(wǎng)實測信息的多端口外網(wǎng)靜態(tài)等值方法”一文，公開的方法是:根據(jù)兩端口的外網(wǎng)等值方法擴展為多端口得到，仍然采用兩階段的估計方法進行求解等值參數(shù)。上述方法共同的主要缺點是:①沒有考慮外網(wǎng)所包含的不同電力設備對內(nèi)網(wǎng)產(chǎn)生的影響，不含外網(wǎng)等值負荷和等值對地電納，外網(wǎng)等值網(wǎng)絡不能較為全面地反映外網(wǎng)的控制特性；②在采用最小二乘模型求解等值參數(shù)時容易出現(xiàn)算法不收斂，等值參數(shù)估計值不合理的問題。從而導致外網(wǎng)等值精度降低、等值參數(shù)的估計值不具有穩(wěn)定性和合理性，難以達到內(nèi)網(wǎng)穩(wěn)態(tài)分析計算的精度以及運行決策的有效性，進而影響互聯(lián)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有互聯(lián)電網(wǎng)非拓撲靜態(tài)等值方法的不足，提供一種考慮等值元件全面性與參數(shù)物理約束的非拓撲靜態(tài)等值法。本發(fā)明在考慮實際外網(wǎng)含有大量負荷和對地支路元件對內(nèi)網(wǎng)的影響，提出考慮等值元件全面性的多端口等值網(wǎng)絡，并利用外網(wǎng)典型運行方式數(shù)據(jù)計算等值參數(shù)的典型值并以此設置物理約束，進而建立考慮等值元件全面性的非拓撲優(yōu)化模型，采用內(nèi)點法求解外網(wǎng)等值參數(shù)。本發(fā)明方法具有等值元件全面性，能夠較為全面地反映外網(wǎng)主要元件對內(nèi)網(wǎng)的影響，等值參數(shù)估計值具有穩(wěn)定性和合理性，為內(nèi)網(wǎng)穩(wěn)態(tài)分析計算的準確性和有效性提供全面、穩(wěn)定、合理的外網(wǎng)等值參數(shù)，確保互聯(lián)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。
[0006]實現(xiàn)本發(fā)明目的之技術方案是:一種考慮等值元件全面性與參數(shù)物理約束的非拓撲靜態(tài)等值法，利用計算機，通過程序，首先輸入內(nèi)網(wǎng)的基礎數(shù)據(jù)以及外網(wǎng)的典型運行方式數(shù)據(jù)，建立考慮等值元件全面性的外網(wǎng)等值網(wǎng)絡及其量測方程，計算外網(wǎng)等值參數(shù)的典型值，并建立等值參數(shù)的物理約束，再建立考慮等值元件全面性的非拓撲優(yōu)化模型，求解并輸出外網(wǎng)等值參數(shù)的估計值。所述方法的具體步驟如下:
[0007](I)輸入基礎數(shù)據(jù)
[0008]輸入內(nèi)網(wǎng)基礎數(shù)據(jù)和外網(wǎng)典型運行方式數(shù)據(jù)。所述內(nèi)網(wǎng)基礎數(shù)據(jù)包括內(nèi)網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)(即電網(wǎng)中各節(jié)點的連接關系)和電力設備參數(shù)(即線路、變壓器、發(fā)電機、負荷、無功補償裝置的節(jié)點編號、類型、額定容量、額定電壓、阻抗、導納參數(shù))；所述外網(wǎng)典型運行方式數(shù)據(jù)包括外網(wǎng)最大運行方式和最小運行方式下的拓撲結(jié)構(gòu)及電力設備參數(shù)以及運行狀態(tài)數(shù)據(jù)(即電網(wǎng)中各節(jié)點的電壓，負荷以及發(fā)電機的注入功率，各線路、變壓器的支路功率，無功補償設備的注入無功功率)。
[0009](2)建立考慮等值元件全面性的外網(wǎng)等值網(wǎng)絡及其量測方程
[0010]第(I)步完成后，根據(jù)內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)之間的端口個數(shù)n，建立考慮等值元件全面性的外網(wǎng)等值網(wǎng)絡，所述網(wǎng)絡的等值元件包括等值支路(等值互聯(lián)支路和等值擴展支路)、等值對地支路、等值負荷、等值發(fā)電機四類等值元件。其中，bph和e1、4分別為邊界節(jié)點和等值發(fā)電機節(jié)點，下標i, j = I, 2,..., n, i ≠j.
[0011]在邊界節(jié)點bi處，根據(jù)基爾霍夫電流定律，計算節(jié)點bi電流和的公式為:
[0012]
【權(quán)利要求】
1.一種考慮等值元件全面性與參數(shù)物理約束的非拓撲靜態(tài)等值法，其特征在于所述方法的具體步驟如下: (1)輸入基礎數(shù)據(jù) 輸入內(nèi)網(wǎng)基礎數(shù)據(jù)和外網(wǎng)典型運行方式數(shù)據(jù)，所述內(nèi)網(wǎng)基礎數(shù)據(jù)包括內(nèi)網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)，即電網(wǎng)中各節(jié)點的連接關系和電力設備參數(shù)，即線路、變壓器、發(fā)電機、負荷、無功補償裝置的節(jié)點編號、類型、額定容量、額定電壓、阻抗、導納參數(shù)；所述外網(wǎng)典型運行方式數(shù)據(jù)包括外網(wǎng)最大運行方式和最小運行方式下的拓撲結(jié)構(gòu)及電力設備參數(shù)以及運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，即電網(wǎng)中各節(jié)點的電壓，負荷以及發(fā)電機的注入功率，各線路、變壓器的支路功率，無功補償設備的注入無功功率； (2)建立考慮等值元件全面性的外網(wǎng)等值網(wǎng)絡及其量測方程 第(I)步完成后，根據(jù)內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)之間的端口個數(shù)n，建立考慮等值元件全面性的外網(wǎng)等值網(wǎng)絡，所述網(wǎng)絡的等值元件包括等值支路，即等值互聯(lián)支路和等值擴展支路、等值對地支路、等值負荷、等值發(fā)電機四類等值元件，其中，Iv h和e1、4分別為邊界節(jié)點和等值發(fā)電機節(jié)點，下標 i, j = I, 2,..., n, i ^ j ； 在邊界節(jié)點h處，根據(jù)基爾霍夫電流定律，計算節(jié)點匕電流和的公式為:
【文檔編號】H02J3/00GK104009475SQ201410276165
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】廖龍飛, 余娟, 顏偉, 趙霞 申請人:重慶大學