[发明专利]基于潮流模块交替迭代的互联电网分布式潮流计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种面向互联电网的分布式潮流计算方法，尤其涉及一种针对所管辖电网具有电气连接关系的多个调度控制中心的潮流计算问题，基于潮流模块交替迭代的互联电网分布式潮流计算方法，属于电网调度自动化技术领域。 

背景技术

电力系统是一个由发电厂、变电站、输配电网络和用户组成的统一调度和运行的复杂大系统。在电力系统中，由于电源点与负荷中心多数处于不同地区，电能也无法大量储存，因此电能生产必须时刻保持与消费平衡。电力系统需要在各个环节和不同层次设置相应的调度系统，以确保用户获得优质安全的电能供应。 

现代的电网调度自动化系统是以计算机为核心的控制系统，包括实时信息收集和显示系统，以及供实时计算、分析、控制用的软件系统。信息收集和显示系统具有数据采集、安全检测、潮流计算和实时控制的功能。在发电厂和变电站的收集信息部分称为远动端，位于调度控制中心的部分称为调度端。软件系统由静态状态估计、自动发电控制、最优潮流、自动电压与无功控制、负荷预测、最优机组开停计划、安全监视与安全分析、紧急控制和电路恢复等程序组成。 

在我国，电网调度运行管理具有分层分布、垂直调度的特点。各调度控制中心所管辖电网是整体互联的，相互影响的。随着电网的发展，电网间的电气联系越来越紧密，相互的影响日益增强。因此，在电网调度领域的各种在线分析控制系统，如EMS(能量管理系统)和DTS(调度员培训仿真系统)中，已经需要考虑解决所管辖电网具有电气连接关系的多个调度控制中心的潮流计算问题。 

为了准确计算外网影响下的全网统一潮流，现在主要有以下几种技术实现方法： 

1)“分散建模、全模型拼接、集中计算”。该方法保证了集中计算的正确性，缺点是模型拼接需要进行模型的标准化导出、导入，工作量大、 效率较低，同时集中计算的计算量大。例如在申请号为200610166302.1的中国专利申请“电力系统多区域网络模型拼接方法”中，描述了如何将各调度控制中心模型拼接成集中式的全模型，但是并不涉及如何进行电力系统的潮流分析计算。在申请号为200710191542.1的中国专利申请“基于计算模型拼接的互联系统分布式潮流计算方法”中，在某个调度控制中心侧进行基于潮流非线性求解方程的拼接，在集中统一求解后将结果送回相应的各个调度控制中心。这种方法保留了集中计算的优点，避免了繁复的系统性模型拼接和维护工作；但其缺点是：1)拼接方法与算法高度耦合，只有多调度控制中心均采用相同的算法时，最好是采用同一供货商的产品时才能方便地进行拼接；2)不适合DTS等需要各调度控制中心连续交互潮流方式的应用场景。 

2)“分散建模、模型等值拼接、集中计算”。在张海波等发表的论文《不同外网等值模型对EMS应用效果影响的试验研究》(载于《电网技术》2006年第30卷第3期)中，推荐了一种采用基于缓冲网叠加等值网的外网等值方法。该方法对外部电网模型进行了等值简化，减少了计算量，但其缺点是：1)需要进行模型拼接，模型导出、导入，维护工作量大；2)等值简化计算带来一定的计算精度误差；3)在DTS等应用场景下，需要连续进行在线等值结果的发布，效率较低。 

3)“分散建模、分布计算”。在张伯明等发表的论文《多调度控制中心之间分解协调计算模式研究》(载于《中国电机工程学报》2006年第26卷22期)中，对多调度控制中心的分布式潮流的同步/异步计算模式进行了研究，并给出了相应的计算模型。在张海波等发表的论文《分布式潮流计算异步迭代模式的补充和改进》(载于《电力系统自动化》2007年第31卷第2期)中，着重对异步迭代的收敛特性进行了解析，并提供了计算模式和协调层代理机制。上述方法的共性是：1)按照管理区域对电网计算进行分块，各个调度控制中心只进行本区域内的块计算；建立协调层实现块计算之间的协调统一；2)非线性方程的求解计算分布于网络上各个计算中心。此类方法的优点是信息的交互量较小，但其缺点在于要求基于潮流计算的应用程序必须进行本质性改造，而潮流计算是电网分析计算的基础模块，应用面很广，因此要推广这项技术的代价相当大。虽然在申请号为200710099082.X的中国专利申请“省、地两级电力系统的联合反事故演习方法”中，给出了一种潮流跟踪匹配算法。但这种算法的实质是利用两个电网的分层分布特性，设计了一种连续动态相互匹配、跟踪的算法，不能得到某一给定时刻、给定求解条件下的严格潮流解，不能应用于常规的潮流计算，只适用于DTS等基于连续潮流的仿真应用，且不能解决地区电网间的串供问题。

发明内容