[发明专利]一种计及电网拓扑优化的电力系统经济调度方法

摘要

本发明公开了一种计及电网拓扑优化的电力系统经济调度方法，将电网拓扑优化纳入电力系统经济调度模型，并计及电网拓扑连通性条件，提出以常规发电机组有功功率和电网输电元件状态为决策量的电力系统调度模型。拓扑连通性约束基于图论中最小割集的概念以判断系统拓扑连通性。所提模型由遗传算法和线性规划原对偶路径跟踪内点法组合求解。本发明对常规发电机组和电网拓扑进行预先安排，在保证电网运行安全的前提下提高电网运行的经济性，提高系统发电负荷功率平衡能力以在更大范围内接纳可再生能源发电以及有效缓解放弃可再生能源发电或切负荷情况，为电力系统调度的智能化发展提供技术支撑。

主权项

1.一种计及电网拓扑优化的电力系统经济调度方法，其特征在于：在电力系统调度与控制中心对电网进行经济调度，超前决策电网中常规发电机组有功功率和电网输电元件状态，从而对常规发电机组和电网拓扑进行预先安排，包括以下步骤：(1)给定常规发电机组成本系数及有功功率上下限、输电支路参数及最大传输容量、系统负荷功率以及可再生能源发电功率计算参数；(2)给定电压相角上下限值，并根据调控系统的控制能力或依据系统运行经验进行可控和不可控输电支路集合划分，设定最大允许开断输电支路个数，进行优化模型的构建，优化模型包括以发电成本最小为目标并包括多个约束；所述优化模型中目标具体为：式(1)中，NG为传统发电机组集合；cg为机组g发电成本；所述优化模型中多个约束具体包括以下八个约束：1)传统发电机组发电成本约束：式(2)中，P_g为机组g有功功率；和分别为机组g发电成本函数分段线性成本系数；2)传统发电机组有功范围约束：式(3)中，P_g为机组g有功功率；和分别为传统发电机组g有功功率的上、下限；NG为传统发电机组集合；3)电网安全范围约束其中，zl和xl分别表示输电支路l的运行状态和电抗，zl＝1表示支路在线运行，zl＝0表示支路停运；Pl,ij表示支路l有功功率，其首、末端节点分别为节点i、j，θi和θj分别为其电压相角；NLc和NLuc分别为可控、不可控电网支路集合；4)节点功率平衡约束：式(6)中，NB为节点集合；NG(i)和ND(i)分别为节点i上的常规发电机组和负荷集合；NSc(i)、NEc(i)、NSuc(i)和NEuc(i)分别为以节点i为首、末端节点的可控、不可控输电支路集合；将可再生能源发电归入负荷集合；5)电压相角范围约束：6)拓扑连通性约束：α＝rank(Hα×α)  (8)式(8)中，α为系统开断支路个数；Hα×α表示系统开断α条支路后的α×α阶系统连通性判别阵；rank(·)表示求取矩阵的秩；式(8)表示系统拓扑连通性条件为开断α条支路后α×α阶系统连通性判别阵为满秩矩阵，即矩阵Hα×α非奇异；7)支路开断数量约束：式(9)中，αmax表示由于调控系统控制能力限制的最大允许开断支路数；8)参考节点电压相角约束：θn＝0  (10)式(10)中，n为电压参考节点的节点号；(3)采用混合遗传算法对优化模型进行求解，得到最终的常规发电机组有功功率和电网输电元件状态；采用混合遗传算法对优化模型进行求解，是指由遗传算法与线性规划内点法组合求解，其中线性规划内点法是指具有多项式时间求解特性的线性规划原对偶路径跟踪内点法；由遗传操作获得满足拓扑连通的个体，并由给定电网结构下的安全经济调度进行个体适应度评价，其中安全经济调度由线性规划原对偶路径跟踪内点法组合求解。