有效
一种输电通道热稳定限额区间在线计算方法和装置
徐泰山、鲍颜红、张金龙、徐伟、孙维真、张静、戴玉臣、罗峰
国电南瑞科技股份有限公司
摘要
本发明公开了一种输电通道热稳定限额区间在线计算方法和装置,先根据节点有功对输电通道设备的有功灵敏度和设备开断对输电通道设备的有功转移比,计及节点有功可调空间,采用线性规划算法确定不同过载系数下输电通道热稳定限额区间上下限对应的节点有功调整候选方案,提高候选方案的有效性及候选方案生成的快速性,再采用计及节点电压和无功调节约束的潮流计算对候选方案进行设备开断前后输电通道设备的过载校核,确定输电通道热稳定限额区间上下限,保障计算精度,并采用多进程并行处理技术提高计算效率。本发明满足在线应用对准确性和实时性的要求,对调度人员充分掌握电网安全稳定运行边界、高效利用输电通道功率传输能力具有指导意义。
1.一种输电通道热稳定限额区间在线计算方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:获取当前时刻电网运行状态S、有功注入节点集N、N中节点在设定时长内的有功可调区间、输电通道组成设备集T、输电通道的热稳定校核预想开断设备集F、T中输电设备的长期允许电流和短时允许电流;建立S的潮流方程,并根据S的潮流方程,计算N中节点有功对T中输电设备的有功灵敏度和对输电通道的有功灵敏度,以及F中设备开断对T中输电设备的有功转移比;根据S下T中输电设备的潮流、T中输电设备的长期允许电流、N中节点有功、N中节点有功对输电通道的有功灵敏度和N中节点在设定时长内的有功可调区间,对N中节点进行筛选,获得筛选后的节点集N′;根据S的潮流方程,计算N′中节点有功对网损的灵敏度和对F中设备的有功灵敏度;基于S,在N′中节点在设定时长内的有功可调区间内,考虑N′中节点有功对输电通道的有功灵敏度、对T中输电设备的有功灵敏度、对网损的灵敏度和对F中设备的有功灵敏度,以及F中设备开断对T中输电设备的有功转移比,通过设置不同过载系数,分别以输电通道有功最大、输电通道有功最小为优化目标,以N′中节点有功为变量,以电网有功平衡、T中输电设备在F中设备开断前和开断后都不过载为约束条件进行优化计算,得到输电通道有功最大优化情况下和输电通道有功最小优化情况下不同过载系数对应的N′中各节点有功;基于S,根据输电通道有功最大优化情况下和输电通道有功最小优化情况下不同过载系数对应的N′中各节点有功,以电网中各节点电压幅值范围和无功调节范围为约束条件,进行F中设备开断前和开断后的潮流计算,分别得到两种情况下不同过载系数下T中输电设备在F中设备开断前电流、开断后电流和F中设备开断前输电通道的有功;基于计算得到的两种情况下不同过载系数下T中输电设备在F中设备开断前电流、开断后电流和F中设备开断前输电通道的有功,确定输电通道热稳定限额区间上限和下限。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述F中设备开断对T中输电设备的有功转移比是指在S下F中设备开断后T中输电设备的有功变化量与开断设备在开断前T中输电设备的有功之比。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据S下T中输电设备的潮流、T中输电设备的长期允许电流、N中节点有功、N中节点有功对输电通道的有功灵敏度和N中节点在设定时长内的有功可调区间,对N中节点进行筛选,获得筛选后的节点集N′,包括:根据S下T中输电设备的潮流、T中输电设备的长期允许电流、N中节点有功、N中节点有功对输电通道的有功灵敏度和N中节点在设定时长内的有功可调区间,确定用于对N中节点筛选的有功灵敏度区间;从N中剔除节点有功对输电通道的有功灵敏度在所述有功灵敏度区间内的节点,得到筛选后的节点集N′。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述根据S下T中输电设备的潮流、T中输电设备的长期允许电流、N中节点有功、N中节点有功对输电通道的有功灵敏度和N中节点在设定时长内的有功可调区间,确定用于对N中节点筛选的有功灵敏度区间,包括以下步骤:针对N中节点有功对输电通道的有功灵敏度大于0的节点集A中节点,按有功灵敏度由大到小的顺序进行排序,通过求解公式(1)得到A中节点序号k,将该序号的节点有功对输电通道的有功灵敏度作为有功灵敏度区间上限;式中,i为A中第i个节点序号,V为T中输电设备在S下的送端节点电压平均值,I max 为T中输电设备长期允许电流之和,P为T中输电设备在S下的送端有功之和,Q为T中输电设备在S下的送端无功之和,s T.i 为A中序号为i的节点有功对输电通道的有功灵敏度,P i.u 为A中序号为i的节点有功可调区间上限,P i 为A中序号为i的节点在S下的有功,α为设定的参数,大于1;针对N中节点有功对输电通道的有功灵敏度小于0的节点集B中节点,按有功灵敏度由小到大的顺序进行排序,通过求解公式(2)得到B中节点序号l,将该序号的节点有功对输电通道的有功灵敏度作为有功灵敏度区间下限;式中,j为B中第j个节点序号,s T.j 为B中序号为j的节点有功对输电通道的有功灵敏度,P j.d 为B中序号为j的节点有功可调区间下限,P j 为B中序号为j的节点在S下的有功。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述通过设置不同过载系数,分别以输电通道有功最大、输电通道有功最小为优化目标,以N′中节点有功为变量,以电网有功平衡、T中输电设备在F中设备开断前和开断后都不过载为约束条件进行优化计算,计算公式分别如下:式中,s T.n 为N′中节点n的有功对输电通道的有功灵敏度,P′ n 为N′中节点n的有功变量,P n 为S下N′中节点n的有功,P n.u 、P n.d 分别为N′中节点n在设定时长内的有功可调区间上限和下限,s loss.n 为N′中节点n的有功对网损的灵敏度,s t.n 为N′中节点n的有功对T中输电设备t的有功灵敏度,P t 为T中输电设备t在S下的送端有功,β为过载系数,V t 为T中输电设备t在S下的送端节点电压,I t.max 为T中输电设备t的长期允许电流,Q t 为T中输电设备t在S下的送端无功,λ t.f 为F中设备f开断对T中输电设备t的有功转移比,P f 为F中设备f在S下的送端有功,s f.n 为N′中节点n的有功对F中设备f的有功灵敏度,I t.max.1 为T中输电设备t的短时允许电流。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述过载系数在设定的区间[β d ,β u ]内均匀采样,采样点数为 β d ∈(0,1),β u 大于1, 值越大,β d 取值越小,β u 取值越大,σ为设定的热稳定限额相对误差要求。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述通过设置不同过载系数,分别以输电通道有功最大、输电通道有功最小为优化目标,以N′中节点有功为变量,以电网有功平衡、T中输电设备在F中设备开断前和开断后都不过载为约束条件进行优化计算,包括:采用多进程并行处理方式进行不同过载系数下输电通道有功最大优化计算和输电通道有功最小优化计算,每个进程只执行一个过载系数下输电通道有功最大优化或输电通道有功最小优化计算任务。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于S,根据输电通道有功最大优化情况下和输电通道有功最小优化情况下不同过载系数对应的N′中各节点有功,以电网中各节点电压幅值范围和无功调节范围为约束条件,进行F中设备开断前和开断后的潮流计算,包括:采用多进程并行处理方式进行不同过载系数下输电通道有功最大优化情况下和输电通道有功最小优化情况下F中设备开断前、开断后的潮流计算,每个进程只执行一个过载系数下输电通道有功最大优化情况下或输电通道有功最小优化情况下F中一个设备开断前或开断后的潮流计算任务。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于计算得到的两种情况下不同过载系数下T中输电设备在F中设备开断前电流、开断后电流和F中设备开断前输电通道的有功,确定输电通道热稳定限额区间上限和下限,具体为:将输电通道有功最大优化情况下T中输电设备在F中设备开断前电流不大于长期允许电流、开断后电流不大于短时允许电流的所有过载系数下F中设备开断前输电通道有功中的最大值,作为输电通道的热稳定限额区间上限;将输电通道有功最小优化情况下T中输电设备在F中设备开断前电流不大于长期允许电流、开断后电流不大于短时允许电流的所有过载系数下F中设备开断前输电通道有功中的最大值,作为输电通道的热稳定限额区间下限。
10.一种输电通道热稳定限额区间在线计算装置,其特征在于,包括:数据获取模块,配置为获取当前时刻电网运行状态S、有功注入节点集N、N中节点在设定时长内的有功可调区间、输电通道组成设备集T、输电通道的热稳定校核预想开断设备集F、T中输电设备的长期允许电流和短时允许电流;第一计算模块,配置为建立S的潮流方程,并根据S的潮流方程,计算N中节点有功对T中输电设备的有功灵敏度和对输电通道的有功灵敏度,以及F中设备开断对T中输电设备的有功转移比;有功可调节点筛选模块,配置为根据S下T中输电设备的潮流、T中输电设备的长期允许电流、N中节点有功、N中节点有功对输电通道的有功灵敏度和N中节点在设定时长内的有功可调区间,对N中节点进行筛选,获得筛选后的节点集N′;第二计算模块,配置为根据S的潮流方程,计算N′中节点有功对网损的灵敏度和对F中设备的有功灵敏度;第三计算模块,配置为基于S,在N′中节点在设定时长内的有功可调区间内,考虑N′中节点有功对输电通道的有功灵敏度、对T中输电设备的有功灵敏度、对网损的灵敏度和对F中设备的有功灵敏度,以及F中设备开断对T中输电设备的有功转移比,通过设置不同过载系数,分别以输电通道有功最大、输电通道有功最小为优化目标,以N′中节点有功为变量,以电网有功平衡、T中输电设备在F中设备开断前和开断后都不过载为约束条件进行优化计算,得到输电通道有功最大优化情况下和输电通道有功最小优化情况下不同过载系数对应的N′中各节点有功;第四计算模块,配置为基于S,根据输电通道有功最大优化情况下和输电通道有功最小优化情况下不同过载系数对应的N′中各节点有功,以电网中各节点电压幅值范围和无功调节范围为约束条件,进行F中设备开断前和开断后的潮流计算,分别得到两种情况下不同过载系数下T中输电设备在F中设备开断前电流、开断后电流和F中设备开断前输电通道的有功;输电通道限额区间确定模块,配置为基于计算得到的两种情况下不同过载系数下T中输电设备在F中设备开断前电流、开断后电流和F中设备开断前输电通道的有功,确定输电通道热稳定限额区间上限和下限。
11.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质,其特征在于:所述一个或多个程序包括指令,所述指令当由计算设备执行时,使得所述计算设备执行根据权利要求1至9所述的方法中的任一方法。
12.一种计算设备,其特征在于:包括:一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序,其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行,所述一个或多个程序包括用于执行根据权利要求1至9所述的方法中的任一方法的指令。



