[发明专利]一种内嵌无功和电压的安全约束经济调度方法

说明书

本发明提出一种内嵌无功和电压的安全约束经济调度方法，属于电力系统安全约束经济调度领域，使得基于电网中各节点及线路潮流在安全约束范围内，达到电网运行费用最小。该方法首先构建由目标函数和约束条件构成的安全约束经济调度的最优潮流模型；对模型迭代求解后，对所有支路将检查标幺化误差：若存在线路不满足标幺化误差，则更新潮流方程约束，进行下一次迭代，直至所有线路均满足标幺化误差，模型收敛，迭代结束，得到包含节点电压幅值、电压相角、机组有功出力、无功出力的一整套电力系统安全约束经济调度方案。本发明能最大程度满足电力系统经济运行要求，降低电力系统运行成本；精度高，收敛性好，具有很强的实际应用价值。

技术领域

本发明属于电力系统安全约束经济调度领域，特别涉及一种内嵌无功和电压的安全约束经济调度方法。

背景技术

为实现电网安全稳定运行，电网中的节点必须遵循一些规范制度，安全约束经济调度就是基于电网中各节点及线路潮流在安全约束范围内，使电网运行费用最小的调控行为。安全约束经济调度需要求解交流最优潮流问题，而涉及的交流潮流方程的非线性特征导致其为非凸优化问题，求解难度很大。

目前，仅考虑有功的直流潮流网络模型在电力工业界广泛应用。直流潮流网络模型忽略了无功和网损，并假设各节点电压幅值均为标准值(1.0p.u.)。直流潮流方程中有功和电压相角为线性关系。工业界在直流最优潮流解的基础上执行潮流计算以得到交流可行的调度方案。然而，由于直流潮流方程采用了大量近似，直流最优潮流模型可能得到不经济、甚至不安全的调度方案。在安全裕度较低、有功无功紧密耦合的电力系统中，该现象愈加明显。目前，电力系统运行逐渐逼近其稳定极限，有功调度频繁被系统无功和电压约束制约。因此，电力工业界更迫切地需要能够考虑无功和电压的线性网络模型。

目前现有的考虑无功和电压的交流最优潮流模型为非线性模型，求解的方法有凸化松弛方法和内点法等。凸化松弛包括半正定规划(SemidifinateProgramming,SDP)松弛，二阶锥规划(SecondOrderConeProgramming,SOCP)松弛和二次规划(QuadraticProgramming,QP)松弛，但这类方法带来的误差较大，难以在实际电网中投入应用；而内点法的收敛性无法得到保证。

综上所述，现有的安全约束经济调度方法难以在考虑无功和电压的同时保证高计算精度、高计算效率和良好收敛性。

发明内容

本发明的目的在于为克服已有技术的不足之处，提出一种内嵌无功和电压的安全约束经济调度方法。本发明提出了内嵌无功和电压的最优潮流模型，对无功和有功实现了整体性优化，基于该模型得到的调度方案能最大程度满足电力系统经济运行要求，降低电力系统运行成本；精度高，收敛性好，具有很强的实际应用价值。

本发明提出的一种内嵌无功和电压的安全约束经济调度方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)构建安全约束经济调度的最优潮流模型，该模型由目标函数和约束条件构成；具体步骤如下：

1-1)确定模型的目标函数，表达式如下：

其中，P_g为机组g的有功出力，Q_g为机组g的无功出力，为机组集合；和分别为P_g和Q_g的成本函数；该目标函数表示机组有功出力和无功出力的总成本最小化；

1-2)确定模型的约束条件；具体如下：

1-2-1)基于降阶网络的潮流方程约束；