[发明专利]一种控制短路电流水平的电网运行方式优化方法

权利要求书

1.一种控制短路电流水平的电网运行方式优化方法，其特征在于包括以下步骤：

1)确定候选断线支路集

1.1)采用故障分量法按公式(1.1)计算短路点电流为：

I·f=V·f|0|Zff≈1Zff---(1.1)]]>

其中Z_ff为节点f的自阻抗，是节点阻抗矩阵中的对角线元素，代表该节点的网络等值阻抗；V_f|0|为短路点初始电压；

1.2)在原支路上并联一个与原支路阻抗数值相同，相位相反的阻抗来模拟支路开断，原支路阻抗和模拟支路阻抗z_p的数值关系如下：

zp=-zL,k0---(1.2)]]>

利用支路追加法计算修正后的节点阻抗矩阵，其对角元素Z_ff的表达式如公式(1.3)：

zff=-(zif0-zjf0)2zii0+zjj0-2zij0+zp+zff0---(1.3)]]>

式中分别为第k条支路开断前，节点阻抗矩阵的对应元素，i,j,f分别表示被开断支路两端节点及短路节点，为被开断支路的阻抗值；

1.3)根据式(1.1)，对超标站点f，计算出开断第k条线路的短路电流变化量为：

ΔIfk=1zff-1zff0=1D2D1-zL,k0+zff0-1zff0]]>

D1=zii0+zjj0-2zij0]]>

                                    (1.4)

D2=-(zif0-zjf0)2]]>

1.4)计算开断电网中任意一条线路时超标站点f的短路电流变化量，得到如下向量：

△I_f＝[△I_f1,△I_f2,…,△I_fb]^T

其中，b为电网可开断支路数；

1.5)从△I_fk为负数且对应支路电压等级等于或低于超标站点f的值中选出绝对值最大的前Ns个值，对应的线路就组成了f节点的候选断线支路集S_f；若符合要求的线路小于Ns，则后面几条候选支路均采用最后一条符合条件的线路；针对所有短路电流超标节点进行上述分析，合并重复的支路，便得到最终的候选断线支路集S；

2)基于节点电压法建立断线组合优化模型

2.1)给出两个目标函数：

maxΣlij∈SUij---(1.5-1)]]>

maxΣlij∈SUijSij---(1.5-2)]]>

其中，S是候选断线支路集，l_ij为首、末端节点分别为i,j的支路，U_ij为0-1变量，表示支路l_ij的开闭状态，U_ij＝0表示线路开断，U_ij＝1表示线路闭合，S_ij表示线路传输容量；

2.2)优化模型的约束则为控制短路电流水平在限值以内；针对短路节点，根据节点电压法有：

Σlij∉Syij(Vj(i)-Vi(i))+Σlij∈SIij(i)≤Ii‾---(1.6)]]>

Iij(i)=Uijyij(Vj(i)-Vi(i))---(1.7)]]>

式中：Vi(i)=0,i∈NF]]>

其中，N_F为短路电流超标站点集合，为节点i的短路电流限值，为节点i短路时节点j的电压，y_ij为不属于候选断线支路集的支路l_ij的导纳，I⁽ⁱ⁾_ij为节点i短路时候选断线支路l_ij上流向节点i的电流值；式(1.7)为二次约束方程，等价于如下线性不等式：

-UijMij≤Iij(i)≤UijMij(Uij-1)Mij≤Iij(i)-yijVj(i)≤(1-Uij)Mijlij∈S,i=∈NF---(1.8)]]>

其中M_ij为对应支路所能开断的最大短路电流；

对于每一个非短路节点j则有：

Σljh∉Syjh(Vh(i)-Vj(i))+Σljh∈SIjh(i)=0,i∈NF---(1.9)]]>

Ijh(i)=Ujhyjh(Vh(i)-Vj(i)),i∈NF---(1.10)]]>

其中，I⁽ⁱ⁾_jh表示支路l_jh上由h流向j的电流值，式(1.10)等价于如下线性不等式：

-UjhMjh≤Ijh(i)≤UjhMjh(Ujh-1)Mjh≤Ijh(i)-yjh(Vh(i)-Vj(i))≤(1-Ujh)Mjhljh∈S,i=∈NF---(1.11)]]>

当节点j是第g台发电机的机端时，还需添加由发电机注入节点j的电流：

Igj′′(Eg′′-Vj(i))yg′′,i∈NF---(1.12)]]>

E”_g，y”_g分别为发电机的次暂态电势和次暂态导纳；

2.3)上述式(1.5)、(1.6)、(1.8)、(1.9)、(1.11)和(1.12)便构成了控制短路电流水平的电网运行方式优化模型。