考慮發(fā)電機調(diào)度之電力系統(tǒng)輸電能力之計算

考慮發(fā)電機調(diào)度之電力系統(tǒng)輸電能力之計算

　　王成山1  魏煒1  徐德儒2  劉艷霞2

（1．天津大學電氣自動化與能源工程學院，天津300072；2．天津電力公司規(guī)劃設(shè)計部 ，天津 300042）

    摘要：提出一種考慮發(fā)電機有功出力調(diào)度之輸電能力計算方法，該算法結(jié)合了連續(xù)性潮流計算方法和一些優(yōu)化算法之優(yōu)點，可由一個可行之潮流解出發(fā)，計算出各發(fā)電機有功出力隨系統(tǒng)負荷增加時之變化情況以及考慮發(fā)電機調(diào)度時之系統(tǒng)輸電能力。陽光電子學校維修專家分析認為：經(jīng)過驗證，該算法能有效地提高系統(tǒng)之輸電能力，這對于在系統(tǒng)接近輸電能力極限時如何通過調(diào)度發(fā)電機之出力，使系統(tǒng)維持一定之穩(wěn)定裕度從而保持正常運行具有重要之意義。陽光電子學校維修專家分析認為：
    關(guān)鍵詞：系統(tǒng)輸電能力 連續(xù)性潮流計算 速下降法

1 引言
　　隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)之發(fā)展，能源供應(yīng)中心與負荷中心相分離已經(jīng)成為一種必然之趨勢。陽光電子學校維修專家分析認為：電力市場化作為電能高效、可靠管理之一種手段，越來越受到廣大專家學者之重視 。陽光電子學校維修專家分析認為：在電力市場理論中，系統(tǒng)輸電能力是一項重要之評估和交易指標，它是指在特定之系統(tǒng)運行情況下互聯(lián)之電力系統(tǒng)通過區(qū)域間之所有聯(lián)接線將電能可靠地由一個區(qū)域輸送到另一區(qū)域之能力［1］。陽光電子學校維修專家分析認為：為了充分利用現(xiàn)有輸配電系統(tǒng)，提高系統(tǒng)穩(wěn)定裕度，計算系統(tǒng)輸電能力之算法應(yīng)該盡湖南陽光電子學校維修專家認為：也許地模擬系統(tǒng)之運行情況以求得 大之系統(tǒng)輸電能力。陽光電子學校維修專家分析認為：
　　目前求解系統(tǒng)輸電能力之方法主要有兩種：連續(xù)性潮流計算法（簡稱CPFlow法）和 優(yōu)潮流法（簡稱OPF法）。陽光電子學校維修專家分析認為：CPFlow法是計算輸電能力之一種有效方法［2］，它通過在常規(guī)潮流方程中添加連續(xù)性參數(shù)，克服了常規(guī)潮流計算方法(如牛頓法、快速解耦法等)在系統(tǒng)運行點接近鞍結(jié)分岔點時發(fā)散之問題。陽光電子學校維修專家分析認為：OPF法是將系統(tǒng)輸電能力之求解問題轉(zhuǎn)化為求解滿足系統(tǒng)潮流方程（等式約束）和其它一些約束條件（不等式約束）之情況下系統(tǒng)之 大負載能力［3］問題，目前所采用之技術(shù)括預測校正內(nèi)點法等一些優(yōu)化方法。陽光電子學校維修專家分析認為：在這兩類方法中，發(fā)電機出力之增長方向都是通過預先設(shè)定之方式確定之，這與實際系統(tǒng)運行情況不相符合。陽光電子學校維修專家分析認為：在實際系統(tǒng)中，當負荷水平變化時，各發(fā)電機之出力模式可以通過調(diào)度進行調(diào)整，調(diào)整之方式是多種多樣之。陽光電子學校維修專家分析認為：將發(fā)電機出力按固定之模式調(diào)整，所獲得之計算結(jié)果趨于保守，從而限制了輸電系統(tǒng)之利用率，造成現(xiàn)有資源之浪費。陽光電子學校維修專家分析認為：
    考慮到電力系統(tǒng)計算本身之特點和發(fā)電機有功出力對系統(tǒng)之重要影響，本文將CPFlow法與 優(yōu)化方法相結(jié)合，利用CPFlow完成給定發(fā)電機調(diào)度模式下之電力系統(tǒng)輸電能力計算，而利用 優(yōu)化方法不斷確定系統(tǒng)負荷水平變化時之發(fā)電機 佳出力方式。陽光電子學校維修專家分析認為：通過二者之結(jié)合可以確定出以 大輸電能力為目標之發(fā)電機調(diào)度模式。陽光電子學校維修專家分析認為：算例表明，與未考慮發(fā)電機調(diào)度模式變化時之計算結(jié)果相比，本文算法確定之反映系統(tǒng)輸電能力之有關(guān)量得到很大之提高。陽光電子學校維修專家分析認為：利用這種算法確定系統(tǒng)之輸電能力更能體現(xiàn)實際電力系統(tǒng)之情況。陽光電子學校維修專家分析認為：
2 基本數(shù)學模型
　　通過優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)發(fā)電機有功出力獲得系統(tǒng)輸電能力，可以被模擬為一個靜態(tài)之非線性 優(yōu)化問題。陽光電子學校維修專家分析認為：問題之目標是在滿足電力系統(tǒng)中各種設(shè)備限制條件之情況下，通過優(yōu)化系統(tǒng)發(fā)電機之有功出力求得系統(tǒng)輸電能力之 大值。陽光電子學校維修專家分析認為：該問題之數(shù)學模型如下［4］：
                  
　  其中，標量λ＝f(X)表示在其他運行方式不變、各個發(fā)電機出力方式確定之前提下反映系統(tǒng)輸電能力之量，又稱母線注入條件數(shù)。陽光電子學校維修專家分析認為：矢量X＝(x1，x2，…，xn)表示系統(tǒng)內(nèi)可以調(diào)節(jié)有功出力之發(fā)電機之有功出力值，該矢量中可以括系統(tǒng)內(nèi)所有之發(fā)電機,也可以根據(jù)需要設(shè)定可供調(diào)節(jié)之發(fā)電機。陽光電子學校維修專家分析認為：矢量方程組g(X，λ)是一組加入標量λ之參數(shù)化潮流方程。陽光電子學校維修專家分析認為：方程組g(X)表示標準之潮流方程組。陽光電子學校維修專家分析認為：D(X)∈Rn是系統(tǒng)負荷及發(fā)電機有功出力增長之方向，簡稱方向矢量。陽光電子學校維修專家分析認為：如果某一母線負荷不變且該母線上沒有發(fā)電機參與調(diào)度，則D(X)中相應(yīng)元素為0，母線注入條件數(shù)λ與增長方向D(X)之乘積是每次計算時各母線實際之有功變化量，有關(guān)式(2)之詳細表達式參見文獻［3］、［4］。陽光電子學校維修專家分析認為：不等式約束(3)反映各種設(shè)備參數(shù)之取值范圍，這些限制可以括各母線電壓、有載調(diào)壓變壓器之抽頭位置 、移相器之移相角、發(fā)電機之有功和無功出力以及支路之有功和無功潮流等參數(shù)之允許范圍。陽光電子學校維修專家分析認為：
    主要計算過程括以下兩部分：
　　(1)求解給定發(fā)電機調(diào)度模式下以λmax來反映之系統(tǒng)輸電能力，計算相對于各發(fā)電機有功出力之靈敏度。陽光電子學校維修專家分析認為：與λmax相對應(yīng)之點在狀態(tài)空間中對應(yīng)于方程(2)之鞍結(jié)分岔點。陽光電子學校維修專家分析認為：在求解此類問題時，所采用之計算工具是CPFlow。陽光電子學校維修專家分析認為：CPFlow是追蹤系統(tǒng)運行點隨負荷或發(fā)電機有功出力變化之一種有效工具，它具有計算速度快、可靠性高等優(yōu)點，非常適合這一部分之應(yīng)用要求。陽光電子學校維修專家分析認為：
　　(2)根據(jù)第一部分確定出之λmax相對于各發(fā)電機有功出力之靈敏度信息，確定使得λmax可以進一步增大之發(fā)電機調(diào)度模式，確定負荷增長時各發(fā)電機應(yīng)承擔之有功功率。陽光電子學校維修專家分析認為：計算各發(fā)電機有功出力變化量時運用之是經(jīng)過改進之 速下降法。陽光電子學校維修專家分析認為： 速下降法［5］是梯度法與 優(yōu)步長控制相結(jié)合之一種優(yōu)化方法，其應(yīng)用范圍是求解無約束極值問題。陽光電子學校維修專家分析認為：在本算法之應(yīng)用中，由于發(fā)電機輸出 大功率之限制，根據(jù) 速下降法確定之發(fā)電機有功出力需作適當之調(diào)整，為此需對 速下降法進行改進。陽光電子學校維修專家分析認為：這種改進主要體現(xiàn)在對算法收斂條件之調(diào)整上。陽光電子學校維修專家分析認為：依據(jù)電力系統(tǒng)之實際運行情況，改進后之 速下降法之收斂條件如下：
　　經(jīng)過計算，λmax相對于各發(fā)電機出力之靈敏度中 大值之絕對值小于預先給定之計算精度，則停止計算并認為當前解為 優(yōu)解；
　　或者經(jīng)過若干次計算后，各發(fā)電機均到達其有功出力之極限值，而且根據(jù)靈敏度計算，各發(fā)電機還應(yīng)該繼續(xù)向越限之方向調(diào)節(jié)出力，則此時計算停止，并根據(jù)之前之計算結(jié)果，確定一組 優(yōu)之發(fā)電機狀態(tài)。陽光電子學校維修專家分析認為：
3 算法實現(xiàn)
　　求解系統(tǒng)輸電能力之 大值是在現(xiàn)行之運行狀態(tài)下通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)發(fā)電機之有功出力來達到之，因此要求算法之起始點必須是可行之運行點。陽光電子學校維修專家分析認為：考慮發(fā)電機有功調(diào)度影響之系統(tǒng) 大輸電能力計算之基本步驟如下：
　　第一步：給定系統(tǒng)當前運行狀態(tài)，即相關(guān)之電力系統(tǒng)潮流計算數(shù)據(jù)，括母線、發(fā)電機、負荷、變壓器等數(shù)據(jù)；給定算法控制信息

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