本發(fā)明涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于直流潮流靈敏度分析的負(fù)荷削減控制方法。
背景技術(shù)：
發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性評估是在考慮發(fā)輸電設(shè)備隨機(jī)故障特性的基礎(chǔ)上,對發(fā)輸電系統(tǒng)是否擁有足夠的發(fā)電容量和主輸電網(wǎng)是否擁有足夠的輸電容量為負(fù)荷點提供合乎質(zhì)量要求的電能進(jìn)行綜合性定量概率評價。發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性評估包括3個基本步驟:系統(tǒng)狀態(tài)抽取、系統(tǒng)狀態(tài)分析、可靠性指標(biāo)的累計。其中系統(tǒng)狀態(tài)分析包括對選定的系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)解列判斷和潮流計算,從而確定是否違背運(yùn)行約束(節(jié)點電壓和線路容量約束),若違背則采取校正措施對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。校正措施包括發(fā)電機(jī)的有功和無功出力調(diào)整、變壓器的檔位調(diào)整等,如經(jīng)過優(yōu)化調(diào)整后仍不能使系統(tǒng)恢復(fù)至安全狀態(tài),則最后采用的校正措施就是負(fù)荷削減。
在發(fā)輸電組合系統(tǒng)可靠性評估中,常見的削減負(fù)荷策略有最優(yōu)削減負(fù)荷、比例削減負(fù)荷、就近削減負(fù)荷等,這些方法都是從邏輯距離、優(yōu)化、比例的角度進(jìn)行負(fù)荷削減計算。在可靠性評估中,故障潮流和削減負(fù)荷計算占了絕大部分計算時間。目前,在電力系統(tǒng)可靠性計算中,由于受計算時限和計算精度的影響,在緊急狀態(tài)需要進(jìn)行負(fù)荷削減時,一般都采用按負(fù)荷重要程度,或按臨近原則直接進(jìn)行削減,或按優(yōu)化理論進(jìn)行負(fù)荷削減。最優(yōu)方法可以從理論上較好地解決負(fù)荷削減問題,針對特定的運(yùn)行狀態(tài),優(yōu)化潮流方法可以提供非常好的運(yùn)行方案。它可以綜合利用系統(tǒng)中所有可以用來調(diào)節(jié)的因素,以求得系統(tǒng)總體效益最高的運(yùn)行方案。然而將這種方法應(yīng)用于電力市場時,因為其計算復(fù)雜、費時以及調(diào)整因素過多,難以分清責(zé)、權(quán)、利等問題而限制了其實時應(yīng)用。而采用就近負(fù)荷削減策略，雖然速度較快，但獲得的負(fù)荷控制不是最佳，導(dǎo)致切負(fù)荷過大，而且切負(fù)荷值與負(fù)荷削減域的度有很大關(guān)系，度的大小與系統(tǒng)規(guī)模有關(guān)，度取值越大，計算速度越慢。
因此有必要提出一種新的切負(fù)荷控制策略，快速確定切負(fù)荷量，以提高供電可靠性，滿足用戶的用電需求。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供一種方法簡單、計算速度快的，可以滿足電力系統(tǒng)可靠性分析計算需要的負(fù)荷削減控制方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
一種基于直流潮流靈敏度分析的負(fù)荷削減控制方法，包括以下步驟：
s1：選定調(diào)整線路l及相應(yīng)的功率調(diào)整量；
s2：計算各節(jié)點注入功率對線路功率的靈敏度s，并按從大到小的順序排序；
s3：按靈敏度s的大小順序調(diào)整發(fā)電機(jī)出力；
s4：判斷靈敏度s是否小于0，如果是，繼續(xù)執(zhí)行步驟s5，否則，轉(zhuǎn)步驟s6執(zhí)行；
s5：判斷線路功率調(diào)整剩余量是否大于0，如果是，轉(zhuǎn)步驟s3執(zhí)行，否則轉(zhuǎn)步驟s10執(zhí)行；
s6：按靈敏度s從小到大的順序削減節(jié)點負(fù)荷；
s7：按靈敏度s從大到小的順序減少發(fā)電機(jī)出力；
s8：判斷靈敏度s是否小于0，如果是，繼續(xù)執(zhí)行步驟s9，否則，轉(zhuǎn)步驟s10執(zhí)行；
s9：判斷線路功率調(diào)整剩余量是否大于0，如果是，轉(zhuǎn)步驟s6執(zhí)行，否則繼續(xù)往下執(zhí)行；
s10：輸出切負(fù)荷量和發(fā)電機(jī)出力調(diào)整量。
優(yōu)選的，所述步驟s2中靈敏度s是線路功率調(diào)整量△pij與節(jié)點注入功率調(diào)整量△pk的比值，即：
其中：k是注入功率變化的節(jié)點序號，θi和θj分別為節(jié)點i、j的相角，xij為線路電抗。
優(yōu)選的，在功率調(diào)整過程中，遵循總注入功率平衡原則，增加注入功率的節(jié)點和增量的同時，指定減少注入功率的節(jié)點和減量。
優(yōu)選的，在功率調(diào)整過程中，按照功率平衡原則確定節(jié)點對，功率調(diào)整量與靈敏度的乘積必須小于0。
優(yōu)選的，在功率調(diào)整過程中，優(yōu)先增加發(fā)電機(jī)出力。只有在系統(tǒng)無可加發(fā)電機(jī)出力或者提高發(fā)電機(jī)出力不滿足時才進(jìn)行切負(fù)荷。
優(yōu)選的，在功率調(diào)整過程中，將切負(fù)荷等效為增加節(jié)點注入功率，參與功率平衡調(diào)整，與減少發(fā)電機(jī)出力匹配。
優(yōu)選的，在功率調(diào)整過程中，平衡節(jié)點參與調(diào)整，靈敏度為0。
與其他技術(shù)方案相比，本發(fā)明的益處在于：在保證足夠計算精度的情況下，實現(xiàn)了一次調(diào)整到位不用迭代的目標(biāo)，且節(jié)點注入功率調(diào)整量最小，滿足了電力系統(tǒng)可靠性分析計算的需要。
附圖說明
圖1為本發(fā)明基于直流潮流靈敏度分析的負(fù)荷削減控制方法流程圖。
具體實施方式
一種基于直流潮流靈敏度分析的負(fù)荷削減控制方法，包括以下步驟：
s1：選定調(diào)整線路l及相應(yīng)的功率調(diào)整量；
s2：計算各節(jié)點注入功率對線路功率的靈敏度s，并按從大到小的順序排序；
s3：按靈敏度s的大小順序調(diào)整發(fā)電機(jī)出力；
s4：判斷靈敏度s是否小于0，如果是，繼續(xù)執(zhí)行步驟s5，否則，轉(zhuǎn)步驟s6執(zhí)行；
s5：判斷線路功率調(diào)整剩余量是否大于0，如果是，轉(zhuǎn)步驟s3執(zhí)行，否則轉(zhuǎn)步驟s10執(zhí)行；
s6：按靈敏度s從小到大的順序削減節(jié)點負(fù)荷；
s7：按靈敏度s從大到小的順序減少發(fā)電機(jī)出力；
s8：判斷靈敏度s是否小于0，如果是，繼續(xù)執(zhí)行步驟s9，否則，轉(zhuǎn)步驟s10執(zhí)行；
s9：判斷線路功率調(diào)整剩余量是否大于0，如果是，轉(zhuǎn)步驟s6執(zhí)行，否則繼續(xù)往下執(zhí)行；
s10：輸出切負(fù)荷量和發(fā)電機(jī)出力調(diào)整量。
根據(jù)直流潮流計算公式，其中b0是以1/xij為支路導(dǎo)納的電納矩陣,θ為相角。
當(dāng)節(jié)點k有功變化△pk，同時其它節(jié)點的有功不變，則
其中△p是單位向量，第k個元素為△pk，其它元素為0。
直流潮流線路功率計算公式為：
則靈敏度s定義為線路功率變化量與節(jié)點注入功率變化量的比值，如（1）式所示。
其中k是注入功率變化的節(jié)點序號,θi和θj分別為節(jié)點i、j的相角,xij為線路電抗。由于xij是常數(shù)，所以靈敏度s是常數(shù)矩陣。
如果需要調(diào)節(jié)某線路的功率，根據(jù)靈敏度s可以直接計算節(jié)點注入功率的調(diào)節(jié)量，由于靈敏度s是常數(shù)矩陣，無論節(jié)點注入功率調(diào)節(jié)量多大，其調(diào)節(jié)效果與改變節(jié)點注入功率然后采用直流潮流計算結(jié)果相同。對于高壓網(wǎng)有：r<<x，直流潮流的計算精度通常誤差在3%-10%，完全可以滿足可靠性分析計算的需要。因此采用靈敏度s進(jìn)行線路功率調(diào)整，既實現(xiàn)了一次調(diào)整到位不用迭代的目標(biāo)，又保證了足夠的精度，而且可以根據(jù)靈敏度的大小順序使節(jié)點注入功率調(diào)整量最小。
在形成功率調(diào)整策略時，需要滿足總注入功率平衡的原則，即指定增加注入功率（提高機(jī)組出力或切負(fù)荷）的節(jié)點和增量的同時，應(yīng)該指定減少注入功率（減機(jī)組出力）的節(jié)點和減量。按照總注入功率平衡的原則進(jìn)行功率調(diào)整時，其靈敏度s仍然是只與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)，而且其值等于二者靈敏度之差。
由于直流潮流靈敏度是只與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)矩陣，因此無論功率調(diào)整步驟如何，調(diào)整幅值多大，只需按照靈敏度最大原則進(jìn)行發(fā)電機(jī)出力調(diào)整和切負(fù)荷，如果不考慮線路額定容量的限制，其效果與基于直流潮流的優(yōu)化方法獲得的效果是一致的。進(jìn)行一次發(fā)電機(jī)出力調(diào)整和切負(fù)荷后，可能引起其他部分線路過負(fù)荷，因此一般還需要進(jìn)行迭代計算，保證所有線路無過負(fù)荷，但實際上可靠性評估中一般是切負(fù)荷，負(fù)荷水平降低，而且線路容量一般是比較充裕的，因此一般只要校驗一次就可以了。
已知需要調(diào)節(jié)的線路功率，由靈敏度s計算出節(jié)點注入功率的調(diào)整量。由于靈敏度s是常數(shù)矩陣，所以該方法與先改變節(jié)點注入功率再進(jìn)行直流潮流計算的方法結(jié)果完全相同。因此這種方法能夠保證足夠的精度，又不用迭代，而且可以根據(jù)靈敏度的大小順序進(jìn)行調(diào)整使得策略最優(yōu)。當(dāng)然，對某條線路功率的調(diào)節(jié)可能導(dǎo)致其它一些線路越限，因此需要進(jìn)行多次調(diào)整，最終保證所有線路在運(yùn)行約束內(nèi)。
因此，為了保證切負(fù)荷方案合理，基于直流潮流靈敏度分析的負(fù)荷控制方法必須遵循以下原則：
（1）總注入功率平衡原則。即指定增加注入功率（提高機(jī)組出力或切負(fù)荷）的節(jié)點和增量的同時，應(yīng)該指定減少注入功率（減機(jī)組出力）的節(jié)點和減量。
（2）按照功率平衡原則確定節(jié)點對，功率調(diào)整量與靈敏度s的乘積必須小于0，保證調(diào)整結(jié)果使線路功率降低。
（3）在功率調(diào)整過程中，優(yōu)先提高機(jī)組出力。只有在系統(tǒng)無可加發(fā)電機(jī)出力或者提高機(jī)組出力不滿足原則2時才進(jìn)行切負(fù)荷。
（4）將切負(fù)荷等效為增加節(jié)點注入功率，參與功率平衡調(diào)整，與減機(jī)組出力匹配。
（5）平衡節(jié)點參與調(diào)整，靈敏度為0。平衡節(jié)點參與調(diào)整的原因在于平衡節(jié)點也是一特殊的發(fā)電機(jī)節(jié)點，如果所有節(jié)點的靈敏度均為負(fù)值或均為正值，平衡節(jié)點參與調(diào)整可以減少功率調(diào)整量。由于平衡節(jié)點還需要承擔(dān)平衡網(wǎng)損的作用，因此將其最大出力指定為其發(fā)電機(jī)最大出力的80%。
在可靠性評估中需要不斷進(jìn)行發(fā)電機(jī)出力調(diào)整和切負(fù)荷計算。用基于直流潮流的優(yōu)化方法進(jìn)行切負(fù)荷計算，可以在考慮多個約束的條件下獲得最優(yōu)切負(fù)荷方案，但速度較慢?；虿捎镁徒?fù)荷削減策略，雖然速度較快，但獲得的負(fù)荷控制不是最佳，導(dǎo)致切負(fù)荷過大，而且切負(fù)荷值與負(fù)荷削減域的度有很大關(guān)系，度的大小與系統(tǒng)規(guī)模有關(guān)，度取值越大，計算速度越慢。本發(fā)明基于潮流靈敏度分析的負(fù)荷控制方法，速度較快，在只考慮發(fā)電機(jī)出力約束的條件下，可以獲得與基于直流潮流的優(yōu)化方法的一致的切負(fù)荷方案。