一種基於SoS的主動配電網和輸電網協同潮流計算方法與流程
2023-06-11 05:47:17 1
本發明屬於電力系統潮流計算技術領域，涉及一種基於SoS的主動配電網和輸電網協同潮流計算方法。
背景技術：
隨著電力系統的發展，配電網因分布式電源、儲能系統和控制裝置的加入使得其運行由被動變為了主動，主動配電網的概念應運而生。主動配電網有四個特徵，一是具備一定分布式可控資源，二是有較為完善的可觀可控水平，三是具有實現協調優化管理的管控中心，四是可靈活調節的網絡拓撲結構。隨著主動配電網的加入給電力系統和用戶帶來增益的同時也使得輸配協同潮流計算更加複雜，收斂性和計算速度受到很大影響。
文獻《基於網絡分區的多適配性輸配網協同潮流算法研究》基於輸配電網之間的電氣連接關係及其各自網絡結構的特點提出輸配協同潮流算法。文獻《輸配協同配電網態勢快速感知方法》提出基於廣域量測戴維南等值的輸配協同配電網態勢感知新方法，大大提高了輸配協同配電網潮流計算速度。這些都是基於傳統配電網提出的潮流計算方法，沒有考慮主動配電網對輸配協同潮流計算的影響，且計算相對集中，不利於分散管理。
System of Systems(SoS)被描述為任務導向或專用系統的結合，是一個獨特的系統，其組成部分：1)收集其資源和能力以構建具有比簡單的基本系統的總和更多的能力和性能的更複雜的系統，2)能夠獨立地執行有效的功能，並且在與整個系統分離時繼續工作以實現這些目的。電力系統中的組成部分輸電網和主動配電網符合其特徵，可以用SoS的概念表示，目前SoS尚未有在潮流計算方面的應用。
技術實現要素：
針對大量主動配電網出現對輸配全局潮流計算的影響，本發明目的在於提出了一種基於SoS的主動配電網和輸電網協同潮流計算方法。能夠解決含主動配電網的輸配全局潮流計算計算速度和收斂性問題，且便於分散計算和管理。
為實現上述目的，本發明採取以下技術方案：
一種基於SoS的主動配電網和輸電網協同潮流計算方法，包括以下步驟：
S1：定義電力系統為SoS，建立電力系統的SoS模型；
S2：將輸電網和主動配電網分別建模為整個系統中的兩個獨立的系統；
S3：考慮主動配電網中分布式電源與負荷的關係，確定主動配電網的運行狀態；
S4：根據主動配電網三種不同的運行狀態分別考慮主動配電網系統和輸電網系統的潮流計算；
S5：以主動配電網系統和輸電網系統兩彼此的邊界計算結果作為自己的每次迭代的起始值，直至邊界結果收斂，得到整個電力系統的潮流計算結果。
本發明主要對含主動配電網的電力系統潮流計算方法進行研究。提出了一種基於SoS的主動配電網和輸電網協同潮流計算方法。建立了電力系統潮流計算的SoS模型，將輸電網和主動配電網分別建模為兩個獨立的系統，只需交互邊界節點的電壓和功率兩個信息，使電力系統複雜的潮流計算簡單化，由於是兩獨立系統，所以易於分散式管理，為分散式電力系統優化奠定一定基礎。
附圖說明
圖1本發明的一種基於SoS的主動配電網和輸電網協同潮流計算方法步驟流程圖；
圖2是電力系統的SoS模型圖；
圖3是輸電網系統和主動配電網系統模型圖；
圖4是主動配電網的運行方式和運行狀態示意圖；
圖5是基於SoS的主動配電網和輸電網協同潮流計算方法的迭代算法流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖描述根據本發明實施例的基於SoS的主動配電網和輸電網協同潮流計算方法。
一種基於SoS的主動配電網和輸電網協同潮流計算方法，包括以下步驟：
S1：定義電力系統為SoS，建立電力系統的SoS模型
具體地，電力系統中輸電網和主動配電網可以獨立運行和獨立管理，僅有信息交互。由於他們是能夠被單獨利用的獨立系統，它們之間的競爭和協作關係可以由SoS的概念表示，電力系統的SoS模型示意圖見圖2。
S2：將輸電網和主動配電網分別建模為整個系統中的兩個獨立的系統
由於電力系統被建模為SoS，所以輸電網和主動配電網可以分別建模為兩個獨立模型示意圖見圖3，其等式約束可用式(1)表示
式中，PT、QT和分別輸電網邊界的有功功率、無功功率和電壓向量；PD、QD和分別主動配電網邊界的有功功率、無功功率和電壓向量。
S3：考慮主動配電網中分布式電源出力與負載的關係，確定主動配電網的運行狀態
具體地，在主動配電網系統中通過內部運算確定主動配電網中分布式電源出力與負荷的關係。可把主動配電網分為2種基本運行模式和3種運行狀態，見圖4。孤島模式時，主動配電網中分布式電源出力等於負荷，主動配電網系統處於獨立運行狀態，與輸電網無功率交互；併網模式時，主動配電網中分布式電源出力大於負荷，主動配電網系統處於電源運行狀態，向輸電網系統倒送功率，相當於電源；併網模式時，主動配電網中分布式電源出力小於負荷時，主動配電網系統處於負荷運行狀態，輸電網系統向主動配電網系統輸送功率，主動配電網系統相當於負荷。
S4：根據主動配電網三種不同的運行狀態分別考慮主動配電網和輸電網的潮流計算
(1)所述步驟S4具體包括：
當主動配電網系統通過內部計算得到其運行狀態為孤島狀態(獨立狀態)時，主動配電網系統和輸電網系統不存在功率交換，兩個系統均可獨立運行和獨立管理，主動配電網系統和輸電網系統可以分別計算各自潮流，結果互不影響。
(2)所述步驟S4具體還包括：
當主動配電網系統通過內部計算得到其運行狀態為併網狀態時，主動配電網系統和輸電網系統存在功率交換，兩個系統均可獨立管理和有限獨立運行，僅有邊界功率信息和電壓信息交互。當處於電源運行狀態時，計算出主動配電網系統潮流得到向輸電網系統倒送的功率，然後據此計算輸電網系統的潮流。當處於負荷運行狀態時，計算出主動配電網系統潮流得到向輸電網系統需求的功率，然後據此計算輸電網系統系統的潮流。
S5：對於步驟S4的(2)以主動配電網系統和輸電網系統兩彼此的邊界計算結果作為自己的每次迭代的起始值，直至邊界結果收斂，得到整個電力系統的潮流計算結果
在本發明中，步驟S5的迭代求解算法包括以下：
根據給定邊界電壓初值計算出主動配電網系統的邊界功率，如果是電源運行狀態，邊界功率方向為主動配電網流向輸電網，如果是負荷運行狀態，邊界功率方向為輸電網流向主動配電網。以它作為輸電網系統的初值帶入輸電網的潮流計算得到輸電網系統的邊界功率，然後把它再代入主動配電網的潮流計算得到主動配電網的邊界功率，以此往復，直到相鄰兩次迭代得到的邊界功率偏差小於預設的收斂精度為止。
在本發明中，通過以下公式得到邊界功率偏差Δ：
進一步地，在步驟S5中，迭代算法具體如下：
S501：設置k＝1；根據給定邊界電壓計算出判斷是否是孤島模式，是進入步驟S502，否則進入步驟S503。
S502：兩系統獨立，分別計算各自潮流，得到含主動配電網的輸配全局潮流解。
S503：根據主動配電網系統計算出輸電網心系統
S504：根據輸電網心系統計算出主動配電網系統
S505：進行第k次迭代計算得到功率偏差Δ，若Δ≤ε，其中ε為收斂參數，則含主動配電網和輸電網全局潮流計算收斂，迭代結束，得到含主動配電網的輸配全局潮流解；否則進入步驟S506。
S506：k＝k+1，返回步驟S503。
步驟5迭代算法流程圖見圖5。
據此就得到一種基於SoS的主動配電網和輸電網協同潮流計算方法。
以上實施方案僅用於說明本發明，而並非對本發明的限制，有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案也屬於本發明的保護範疇。