一種電力網(wǎng)絡(luò)最大功率調(diào)節(jié)量的計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)的調(diào)度技術(shù)，特別是一種電力網(wǎng)絡(luò)最大功率調(diào)節(jié)量的計(jì) 算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 如今，我國(guó)電力系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)日益成熟，區(qū)域互動(dòng)運(yùn)行更加智能化是發(fā)展趨勢(shì)。 同時(shí)，對(duì)電能質(zhì)量提出了更高的要求，而頻率質(zhì)量是其中考核的指標(biāo)之一。我國(guó)電網(wǎng)運(yùn)行的 過(guò)程中要保證頻率穩(wěn)定在50Hz，但是由于發(fā)電和負(fù)荷的有功功率不平衡導(dǎo)致的頻率波動(dòng)， 就需要通過(guò)調(diào)頻來(lái)保證頻率穩(wěn)定。
[0003] 電力系統(tǒng)大規(guī)?；?dòng)運(yùn)行有個(gè)優(yōu)勢(shì)，當(dāng)某區(qū)域自身調(diào)頻不能滿足要求時(shí)，可以通 過(guò)互聯(lián)電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線把功率波動(dòng)轉(zhuǎn)移到其他區(qū)域來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。而對(duì)于多個(gè)區(qū)域的功率波動(dòng)不 能通過(guò)一次調(diào)頻、二次調(diào)頻進(jìn)行有效調(diào)節(jié)的時(shí)候，會(huì)引起這些區(qū)域頻率質(zhì)量不合格，導(dǎo)致這 些區(qū)域系統(tǒng)不穩(wěn)定。所以這個(gè)時(shí)候就需要其他區(qū)域來(lái)幫忙進(jìn)行消納這些區(qū)域的功率波動(dòng)。
[0004] 但是由于區(qū)域備用容量的限制，每個(gè)區(qū)域可以接受的功率容量有限，導(dǎo)致波動(dòng)的 功率在電網(wǎng)傳輸過(guò)程中受到容量的限制，而不能完全地傳輸?shù)嚼硐氲恼{(diào)頻區(qū)域。所以需要 一種方法，把電力系統(tǒng)中能消納功率波動(dòng)的區(qū)域整合起來(lái)，考慮每個(gè)區(qū)域可以接受的功率 容量，然后計(jì)算這個(gè)電力系統(tǒng)中能消納的功率波動(dòng)的最大功率調(diào)節(jié)量。同時(shí)，針對(duì)這個(gè)最大 功率調(diào)節(jié)量，對(duì)于整個(gè)電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，需要計(jì)算每條聯(lián)絡(luò)線要求傳輸?shù)墓β适嵌嗌佟?br>[0005]現(xiàn)有的最大功率調(diào)節(jié)量計(jì)算方法有動(dòng)態(tài)ACE(區(qū)域控制偏差）技術(shù)，但該技術(shù)只是 用于電力系統(tǒng)擾動(dòng)狀態(tài)下的控制，不涉及電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)。動(dòng)態(tài)ACE技術(shù)，只能解決 故障時(shí)的區(qū)域間傳輸功率，不能解決平時(shí)的電能功率波動(dòng)跨區(qū)消納。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明要設(shè)計(jì)一種電力網(wǎng)絡(luò)最大功率調(diào)節(jié)量的 計(jì)算方法，不僅能夠優(yōu)化故障時(shí)的區(qū)域間傳輸功率，而且還可以解決正常情況下的功率波 動(dòng)跨區(qū)消納，從而降低電力系統(tǒng)備用成本。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種電力網(wǎng)絡(luò)最大功率調(diào)節(jié)量的計(jì) 算方法，包括以下步驟：
[0008]A、網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換
[0009]對(duì)于一個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，如果它的波動(dòng)點(diǎn)集和消納點(diǎn)集都只含有一個(gè)區(qū)域，那么 稱這個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)為單波單消網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，任何一個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)，都能夠轉(zhuǎn)換為一個(gè)單波單消網(wǎng) 絡(luò)。轉(zhuǎn)換步驟如下：
[0010] A1、給網(wǎng)絡(luò)N添加兩個(gè)新的區(qū)域S和t;
[0011]A2、對(duì)VxeX，從s向x連一個(gè)聯(lián)絡(luò)線，其容量為;
[0012] A3、對(duì)vyeF，從y向t連一個(gè)聯(lián)絡(luò)線，其容量為〇〇 ;
[0013] 式中，添加的區(qū)域s和t分別稱為人工波動(dòng)點(diǎn)和人工消納點(diǎn)；容量是指每個(gè)區(qū)域可 以接受的最大功率容量；網(wǎng)絡(luò)N中所有區(qū)域的集合為V;將網(wǎng)絡(luò)N中需要調(diào)節(jié)功率波動(dòng)的區(qū) 域稱為波動(dòng)點(diǎn)x，所有波動(dòng)點(diǎn)的集合稱為波動(dòng)點(diǎn)集X，每個(gè)波動(dòng)點(diǎn)的入度為0。把網(wǎng)絡(luò)N中能 夠消納功率波動(dòng)的區(qū)域稱為消納點(diǎn)y，所有消納點(diǎn)的集合稱為消納點(diǎn)集Y，每個(gè)消納點(diǎn)的出 度為0。網(wǎng)絡(luò)N中既沒(méi)有波動(dòng)又沒(méi)有消納的區(qū)域稱為中轉(zhuǎn)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)N中，每個(gè)區(qū)域都有可以 接受功率的最大容量函數(shù)，當(dāng)多條聯(lián)絡(luò)線指向這個(gè)區(qū)域，就需要按比例分配這個(gè)容量函數(shù)， 該函數(shù)簡(jiǎn)稱為容量C，它是定義在聯(lián)絡(luò)線集A上的非負(fù)函數(shù)，聯(lián)絡(luò)線集A是指網(wǎng)絡(luò)中所有聯(lián) 絡(luò)線的集合。
[0014] B、建立約束條件
[0015] 定義網(wǎng)絡(luò)N(V，X，Y，A，C)中的一個(gè)可行流f，是指在聯(lián)絡(luò)線集A上的一個(gè)整值函 數(shù)：
[0016] B1、滿足容量約束：對(duì)〇彡f (a)彡c (a);
[0017] B2、保證流量守恒：對(duì)(尤u:F).，，f(v) =f+(v);
[0018] 其中f (v)表示區(qū)域v處于入聯(lián)絡(luò)線上的功率之和，f+(v)表示區(qū)域v處于出聯(lián)絡(luò) 線上的功率之和。
[0019] 對(duì)于網(wǎng)絡(luò)叭￥，父，￥，厶，〇中的一個(gè)可行流乜必有^(父）=€(￥)，^(父）和€(￥)均 為可行流f的功率調(diào)節(jié)量，記為Valf。網(wǎng)絡(luò)N中功率調(diào)節(jié)量最大的可行流f稱為網(wǎng)絡(luò)N的 最大功率調(diào)節(jié)量。
[0020] C、找可增路
[0021] 對(duì)于網(wǎng)絡(luò)N的可行流f，u是網(wǎng)絡(luò)N中任意一個(gè)區(qū)域，P是網(wǎng)絡(luò)N中一個(gè)x-u路。如 果對(duì)路P上的任一個(gè)聯(lián)絡(luò)線a，都有：
[0022] (1)若聯(lián)絡(luò)線a是P的正向聯(lián)絡(luò)線，則c(a)-f(a)>0;
[0023] (2)若聯(lián)絡(luò)線a是P的反向聯(lián)絡(luò)線，則f(a) >0。
[0024] 則稱P是網(wǎng)絡(luò)N中一個(gè)可行流f的可增x-u路。特別地，網(wǎng)絡(luò)N中一個(gè)可行流f 的可增x-y路簡(jiǎn)稱為網(wǎng)絡(luò)N的一個(gè)可行流f?的可增路。對(duì)網(wǎng)絡(luò)N中任一個(gè)可行流f可增路 P和P上任一個(gè)聯(lián)絡(luò)線a，令
[0025]
[0026] 則沿路P可增加的流量為
[0027]
[0028] A f (P)稱為可行流f可增路P上的可增量。
[0029] 對(duì)于網(wǎng)絡(luò)N中的一個(gè)可行流f，采用Ford-Fulkerson標(biāo)號(hào)法來(lái)尋找可行流f的可 增路或者判斷可行流f?的可增路不存在，標(biāo)號(hào)過(guò)程包括以下步驟：
[0030] 從波動(dòng)點(diǎn)x開(kāi)始，首先給x標(biāo)上即波動(dòng)點(diǎn)x的容量1 (x)=°°，式中，x稱為已 標(biāo)未查區(qū)域，其他區(qū)域稱為未標(biāo)未查區(qū)域。
[0031] C1、任選一已標(biāo)未查區(qū)域u;
[0032]C2、檢查其所有尚未標(biāo)號(hào)的鄰接區(qū)域；
[0033] C3、任選一尚未標(biāo)號(hào)的鄰接區(qū)域；
[0034] C4、如果尚未標(biāo)號(hào)的鄰接區(qū)域?yàn)槌鲟徑訁^(qū)域V，轉(zhuǎn)步驟C5 ;如果尚未標(biāo)號(hào)的鄰接區(qū) 域?yàn)槿豚徑訁^(qū)域v，轉(zhuǎn)步驟C6;
[0035] C5、對(duì)區(qū)域u的尚未標(biāo)號(hào)的出鄰接區(qū)域V，即<u,v>GA，若c(u,v) >f(u,v)，則給 區(qū)域v標(biāo)號(hào)：1 (v) =min{l(u)，c(u,v)-f(u,v)}，v稱為已標(biāo)未查區(qū)域；轉(zhuǎn)步驟C7 ;
[0036] C6、對(duì)區(qū)域u的尚未標(biāo)號(hào)的入鄰接區(qū)域V，即〈v，u>GA，若f(u，v) > 0,則給區(qū)域 V標(biāo)號(hào)：1 (V) =min{l(u)，f(u,V)}，V稱為已標(biāo)未查區(qū)域；
[0037] C7、否則不給v標(biāo)號(hào)。當(dāng)檢查完區(qū)域u的所有鄰接區(qū)域以后，將區(qū)域u稱為已標(biāo)已 查區(qū)域。轉(zhuǎn)步驟C8,否則選擇另一個(gè)尚未標(biāo)號(hào)的鄰接區(qū)域，返回步驟C4;
[0038] C8、如果已標(biāo)未查區(qū)域全部檢查完畢，則轉(zhuǎn)步驟D，否則，選擇另一已標(biāo)未查區(qū)域 u，轉(zhuǎn)步驟C2;
[0039] D、求網(wǎng)絡(luò)N中的最大功率調(diào)節(jié)量
[0040] D1、完成上述標(biāo)、查過(guò)程后，檢查消納點(diǎn)y是否獲得標(biāo)號(hào)，如果消納點(diǎn)y獲得標(biāo)號(hào)， 此時(shí)已得到可行流f的可增路，則沿著該路增流。
[0041] D2、由可增路的概念，對(duì)網(wǎng)絡(luò)N中一個(gè)可行流f，如果找不出可增路則停止，轉(zhuǎn)步驟 D3。如果能找到網(wǎng)絡(luò)N中一個(gè)可行流f的可增x-y路P，則沿著P修改流的值，得到一個(gè)流 量更大的可行流)\修改步驟如下：
[0042]
[0043] 修改后可行流的流量為f= _l/ +A/(P)然后重新標(biāo)號(hào)并返回步驟C1。 〇
[0044] 反復(fù)尋找網(wǎng)絡(luò)N中的可增路，沿可增路將流量擴(kuò)大，直到找不出可增路為止。也就 是說(shuō)如果消納點(diǎn)y點(diǎn)未獲得標(biāo)號(hào)，但已沒(méi)有已標(biāo)未查頂點(diǎn)，停止計(jì)算；
[0045] D3、當(dāng)前的可行流f對(duì)應(yīng)的流量即為最大功率調(diào)節(jié)量。
[0046] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果
[0047] 1、本發(fā)明通過(guò)運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)流理論，在電力網(wǎng)絡(luò)的約束條件下，引導(dǎo)電力系統(tǒng)中控制 區(qū)域共同消納負(fù)荷波動(dòng)，得到最大功率調(diào)節(jié)量。這種方法降低了整體備用，從而降低了電力 系統(tǒng)備用成本。
[0048]2、本發(fā)明把電力網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)區(qū)域轉(zhuǎn)化為波動(dòng)點(diǎn)、消納點(diǎn)和中轉(zhuǎn)點(diǎn)，通過(guò)約束每條 聯(lián)絡(luò)線能夠傳輸?shù)南聜€(gè)點(diǎn)可以接收的功率容量，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)流理論中Ford-Fullkerson標(biāo)號(hào) 算法，反復(fù)進(jìn)行標(biāo)、查過(guò)程，直到人工消納點(diǎn)未獲得標(biāo)號(hào)，但已沒(méi)有已標(biāo)未查頂點(diǎn)，此時(shí)當(dāng)前 的流量即為最大功率調(diào)節(jié)量，停止計(jì)算。最終就