一種220kV片區(qū)電網(wǎng)供電能力優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電網(wǎng)供電能力評估的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種考慮負載均衡平衡的 220kV片區(qū)電網(wǎng)供電能力優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 本專利所述的供電能力，是指一定供電區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)滿足N-I安全準則，且考慮到網(wǎng) 絡(luò)實際運行情況下的最大負荷供應(yīng)能力，其實質(zhì)上也是指最大供電能力（Total Supply C曰P曰bility，TSC)O
[0003] 供電能力在某種程度上可W反映電網(wǎng)對負荷的供應(yīng)的安全裕度，它能為電網(wǎng)的運 行與規(guī)劃人員提供一定的參考，能最大限度地降低成本，提高電網(wǎng)的效益。但是只有經(jīng)過合 理優(yōu)化的負荷分配方案，才能為電網(wǎng)帶來更高的效益。目前大多數(shù)文獻在對供電能力進行 優(yōu)化時，優(yōu)化的結(jié)果會出現(xiàn)某些變電站的負載率非常高，而某些變電站的負載率非常低的 情況，而實際的電力系統(tǒng)中，對負荷分配的均衡性有一定的要求，因此，運種負載分配方案 極有可能降低電力系統(tǒng)供電的可靠性。為了使優(yōu)化的負荷分配均衡，接近實際電網(wǎng)的運行 情況，本專利在供電能力的基礎(chǔ)上提出了考慮負載均衡平衡的供電能力目標函數(shù)。通過該 目標函數(shù)計算出來最優(yōu)負荷，能有效的避免W上問題，能夠給電力系統(tǒng)的運行和規(guī)劃人員 提供更具有價值的參考。
[0004] 對供電能力進行計算時，若采用完整的電網(wǎng)模型和精確的計算方法并考慮N-I靜 態(tài)安全約束，會出現(xiàn)數(shù)值計算上的困難;而不考慮網(wǎng)架結(jié)構(gòu)或?qū)W(wǎng)架簡化的模型又使得結(jié) 果的誤差過大，應(yīng)用價值大打折扣。隨著500kV及其W上電壓等級電網(wǎng)的發(fā)展，220kV電網(wǎng)在 實際運行中，為了提高供電可靠性，經(jīng)常采用分片運行的方式，將一個大網(wǎng)分為若干個片 區(qū)，各個片區(qū)之間相對較獨立，運使得對220kV電網(wǎng)供電能力的計算W片區(qū)為單位的解禪分 析成為可能。本專利根據(jù)此特點，首先把研究的220kV片區(qū)從大電網(wǎng)中解禪出來，然后在對 此220kV片區(qū)電網(wǎng)進行供電能力計算。
[000引目前計算供電能力的方法主要分為解析法、線性規(guī)劃模型法、非線性規(guī)劃法和智 能算法等。解析法一般把供電能力抽象為可W用一些具有物理意義的解析式來直接對供電 能力進行計算，如FVSI(快速電壓穩(wěn)定指標)法等，該方法一般對研究的電網(wǎng)進行了很多假 設(shè)，因此只能粗略的對電網(wǎng)的供電能力進行評價;線性規(guī)劃法，如基于直流潮流計算供電能 力方法一般可W轉(zhuǎn)換為線性規(guī)劃法來求解，該方法一般考慮了電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，但由于忽 略了電壓降落和網(wǎng)損對TSC的影響，因此對供電能力計算精度有一定影響；非線性規(guī)劃法， 該方法一般為求非線性模型而提出的方法，如內(nèi)點法，該方法具有嚴格的數(shù)據(jù)推導(dǎo)，計算速 度快，但是該方法對系統(tǒng)的初值要求比較高，不易收斂;智能算法近幾十年發(fā)展起來的一類 啟發(fā)式方法，如模擬退火，遺傳算法，粒子群算法等，運類算法具有很好的自適應(yīng)性、自組織 性等特點。(PSO)相比與其他智能算法相比。
[0006]本專利建立了一種考慮N-I靜態(tài)安全約束基于交流潮流的非線性規(guī)劃模型，并且 在供電能力的基礎(chǔ)上考慮了負載均衡平衡，屬于多目標、非線性規(guī)劃的范疇，因此，本文提 出采用粒子群算法對220kV片區(qū)電網(wǎng)供電能力求解，該方法與其他算法相比具有計算簡單、 計算速度快等特點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種考慮負載均衡平衡的 220kV片區(qū)電網(wǎng)供電能力優(yōu)化方法，有效的避免了優(yōu)化負荷出現(xiàn)某些變電站負載率極高，而 某些變電站的負載率極低的情況，計算的最優(yōu)負荷能夠給電力系統(tǒng)的運行和規(guī)劃人員提供 更具有價值的參考，在求解220kV片區(qū)電網(wǎng)供電能力優(yōu)化模型時采用粒子群算法，具有計算 方便、計算速度快等特點，可W應(yīng)用此方法計算規(guī)模更大的電網(wǎng)。
[0008] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案為:一種220kV片區(qū)電網(wǎng)供電能力優(yōu)化 方法，包括W下步驟：
[0009] 1)對220kV片區(qū)電網(wǎng)供電能力優(yōu)化模型的初始化；
[0010] 2)生成初始負荷種群，并設(shè)置初始化迭代次數(shù)k = l;
[0011] 3)計算每個粒子正常運行方式下及N-I運行方式下的潮流并進行校驗；
[0012] 4)計算每個粒子的負荷均衡度入；
[0013] 5)計算每個粒子的自適應(yīng)度值；
[0014] 6)根據(jù)自適應(yīng)度值更新粒子的速度信息；
[0015] 7)更新粒子的負荷值，并更新迭代次數(shù)k = k+l;
[0016] 8)是否達到收斂條件，如果是則輸出最優(yōu)的負荷值，如果沒有達到收斂條件則重 復(fù)3)~8)步驟，直到滿足收斂條件。
[0017] 在步驟1)中，對220kV片區(qū)電網(wǎng)供電能力優(yōu)化模型的初始化，包括W下步驟：
[0018] 1.1)設(shè)置粒子群算法的基本參數(shù)，包括慣性權(quán)重CO、加速因子C'和C"、粒子群規(guī)模 Np、收斂精度巧日最大迭代次數(shù)K;
[0019] 1.2)設(shè)置牛頓拉夫遜法的基本參數(shù)，包括收斂精度ENR和最大迭代次數(shù)T;
[0020] 1.3)提取和輸入220kV片區(qū)電網(wǎng)的網(wǎng)架參數(shù)，包括輸入500kV變電站主變的220kV 偵化勺電壓Vn和相角0n、網(wǎng)架的參數(shù)、負荷參數(shù)W及電壓約束和相角差的約束;其中，網(wǎng)架的參 數(shù)包括各支路電阻Rli、電抗Xli、對地電納值BliW及最大載流量Imax,Ii,負荷參數(shù)包括各負荷 點的最大負荷值^ W及最小負荷值進。
[0021] 在步驟3)中，計算每個粒子正常運行方式下及N-I運行方式下的潮流并進行校驗， 包括W下步驟：
[0022] 3.1)形成節(jié)點導(dǎo)納矩陣：形成正常運行方式下的節(jié)點導(dǎo)納矩陣并根據(jù)各N-I故障 修改正常運行方式下的節(jié)點導(dǎo)納矩陣形成各N-I故障下的節(jié)點導(dǎo)納矩陣；
[0023] 3.2)設(shè)np〇p = 0,種群中的每個粒子按照W下步驟依次計算正常運行方式下和N-I 運行方式下的潮流，并進行熱穩(wěn)定校驗；
[0024] 3.3)把種群中的第tpDp組負荷值帶入計算潮流偏差的公式中計算各節(jié)點功率不平 AP 衡量其中AP、AQ分別指節(jié)點有功功率和無功功率的偏差，判斷最大潮流偏差是否 岡， 滿足收斂條件;如滿足，則跳轉(zhuǎn)至步驟3.6)，如不滿足，則進行步驟3.4);
[002引3.4)由輸入的變量和已有的節(jié)點導(dǎo)納矩陣生成潮流，計算雅可比矩陣J:

[0027] 其中，H是n-1階方陣，其元素為 N是（n-1) Xm階矩陣，其元素為
，.
K是m X (n-1)階矩陣，其元素為 L是m階方陣，其元素為 9 i
9
[002引 3.5)求解線性修正方程組 得到各節(jié)點電壓幅值和相角的修正量A 0、A V，修正各節(jié)點電壓V和相角0，跳轉(zhuǎn)至步驟 3.3);
[0029] 3.6)按下式計算所有支路功率，并令npop = np〇p+l，
[0030] = 巧巧-氣化
[0031] 其中，i為支路首節(jié)點，j為支路末節(jié)點，波浪號表示取復(fù)數(shù)的共輛值，夾U為對節(jié)點 i對地的導(dǎo)納值的共輛值，Jv為線路節(jié)點i到節(jié)點j之間的導(dǎo)納值的共輛值；
[0032] 3.7)根據(jù)步驟3.6)計算出的線路潮流進行線路熱穩(wěn)定校驗；
[00對 3.8)判斷np0p> =Np是否成立，其中Np為步驟SlOl所述的粒子種群規(guī)模，如不成立， 則跳轉(zhuǎn)至步驟3.3);如果成立則進行按照權(quán)利要求1所述的步驟4);
[0034] 在步驟5)中，所述自適應(yīng)度值根據(jù)步驟3.7)所述的潮流熱穩(wěn)定校驗是否通過按照 W下方式計算，包括W下步驟：
[0035] 5.1)若潮流熱穩(wěn)定校驗不通過，則按照該粒子的負荷值動態(tài)的取一個比較小的自 適應(yīng)度值；
[0036] 5.2)若潮流熱穩(wěn)定校驗通過，則該粒子的自適應(yīng)度值按照220kV片區(qū)電網(wǎng)供電能 力計算數(shù)學(xué)模型的目標函數(shù)計算，
[0037] f(XC)=TSC ? 0 1+TSC ? (1-人）?《2 [003引其中，TSC按照W下公式計算，
[0040] 其中，Sdi為變電站i的視在功率，知為變電站i的功率因數(shù)角；扎為控制變量，為各 PQ節(jié)點的視在功率：而={&,.i《'= 1,2, ? .(6/} ={^巧+盛|/二1，2，..?，解,〇1和〇2分別為 TSC和均衡平衡的權(quán)重，并且滿足01+ O 2 = 1。
[0041 ]在步驟4)中，所述負荷均衡度A的計算公式如下：
[0043]其中，d為2