CN103501004B - 一种配电网的运行控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电网的运行控制方法，包括：建立以电力交易社会成本最小为目标、影响社会成本的各个预置因素为变量的目标函数，并建立预设约束条件下的约束函数；根据所述目标函数和所述约束函数构建内点惩罚函数，并求解所述内点惩罚函数的最优解，以得到配电网的出力分配方案；根据消除输电阻塞后的出力分配方案控制配电网运行。本发明还公开了一种配电网的运行控制装置。

Description

一种配电网的运行控制方法及装置

技术领域

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种配电网的运行控制方法及装置。

背景技术

随着我国电力工业的发展，电力系统市场化是其发展趋势，对电力系统中配电网进行控制的主要目的是：要在保证电力生产安全、满足用户用电需求的条件下，采用各种技术措施和管理手段，使电力生产设备处于最佳工作状态，即将用电供应侧和用电需求侧统一考虑，在满足电力系统安全约束和电能质量的条件下提高电网运行的经济性。

为了实现上述目的便需要对配电网进行优化规划，所述配电网优化规划是指：在已确定配电网中供电变电站的布点及其范围、负荷分布及其大小，满足未来用户需求和电能质量的情况下，确定出使投资、运行、网损等费用之和最小的配电网规划方案，然后利用得到的规划方案控制配电网运行，从而为电力公司节省大量的投资和运行费用，并且提高用户的供电满意度。

传统的电网规划方法包括：线性规划法、动态规划法、网络流规划法等等。但是，利用线性规划法求解时，是在假设约束并不包含电网的潮流约束的前提下进行的，因而不适应电网中潮流约束严格的情况；动态规划法和网络流规划法在求解规模较大时变量组合多，易出现维数灾、不易计算等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的主要目的在于提供一种配电网的运行控制方法 及装置，以在实现社会成本最小化的前提下控制配电网安全经济的运行。

为实现上述目的，本发明实施例的主要目的在于提供一种配电网的运行控制方法，包括：

建立以电力交易社会成本最小为目标、影响社会成本的各个预置因素为变量的目标函数，并建立预设约束条件下的约束函数；

根据所述目标函数和所述约束函数构建内点惩罚函数，并求解所述内点惩罚函数的最优解，以得到配电网的出力分配方案；

根据消除输电阻塞后的出力分配方案控制配电网运行。

优选地，在上述方法中，所述预设约束条件包括以下一项或多项；

每个时段机组输出功率约束；

每个时段用户电力需求约束；

每个机组升降出力速度约束；

每个时段电网功率平衡约束；

线路潮流约束。

优选地，在上述方法中，所述根据消除输电阻塞后的出力分配方案控制配电网运行包括：

对所述出力分配预案进行潮流计算，以得到各个线路的潮流值；

根据所述得到的潮流值判断是否存在越限线路；

如果不存在，则根据所述出力分配方案控制所述配电网运行；

如果存在，则调用安全校正阻塞管理方案调整所述出力分配方案，以消除所述越限线路，并根据所述调整后的出力分配方案控制配电网运行。

优选地，在上述方法中，所述判断是否存在越限线路包括：

判断是否存在母线电压越限和／或支路电流越限。

优选地，上述方法还包括：

根据所述调整后的出力分配方案，生成每个时段各个机组的发电量以及每 个时段用户的用电量。

为发明实施例还提供了一种配电网的运行控制装置，包括：

函数建立模块，用于建立以电力交易社会成本最小为目标、影响社会成本的各个预置因素为变量的目标函数，并建立预设约束条件下的约束函数；

方案生成模块，用于根据所述目标函数和所述约束函数构建内点惩罚函数，并求解所述内点惩罚函数的最优解，以得到配电网的出力分配方案；

运行控制模块，用于根据消除输电阻塞后的出力分配方案控制配电网运行。

优选地，在上述装置中，所述预设约束条件包括以下一项或多项；

每个时段机组输出功率约束；

每个时段用户电力需求约束；

每个机组升降出力速度约束；

每个时段电网功率平衡约束；

线路潮流约束。

优选地，在上述装置中，所述运行控制模块包括：

潮流值计算单元，用于对所述出力分配预案进行潮流计算，以得到各个线路的潮流值；

越限线路判断单元，用于根据所述潮流值计算单元计算得到的潮流值判断是否存在越限线路；

第一运行控制单元，用于在所述越限线路判断单元判断得到的不存在越限线路时，根据所述出力分配方案控制所述配电网运行；

第二运行控制单元，用于在所述越限线路判断单元判断得到的存在越限线路时，调用安全校正阻塞管理方案调整所述出力分配方案，以消除所述越限线路，并根据所述调整后的出力分配方案控制配电网运行。

优选地，在上述装置中，所述越限线路判断单元，具体用于判断是否存在 母线电压越限和／或支路电流越限。

优选地，上述装置还包括：

出清结果生成模块，用于根据所述调整后的出力分配方案，生成每个时段各个机组的发电量以及每个时段用户的用电量。

本发明实施例提供的配电网的运行控制方法及装置，由于内点法的迭代次数不受计算规模的影响，因此不受约束条件增多的影响，所以，本发明实施例在充分考虑了电力系统各种平衡约束、限值约束，在保证电网安全稳定运行的基础上，采用内点法确定了以电力交易的社会成本最小为目标的配电网出力分配方案，并利用消除输电阻塞后的出力分配方案控制配电网运行，实现了配电网安全经济的运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例配电网的运行控制方法的流程示意图之一；

图2为本发明实施例配电网的运行控制方法的流程示意图之二；

图3为本发明实施例配电网的运行控制装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中 的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例是一种在考虑配电网潮流平衡和安全约束的前提下，通过内点法求解以社会成本最小为目标的配电网优化问题，以便控制配电网在优化后的状态下工作。具体地，为了控制配电网的运行，除保证电力资源的优化配置外，还必须考虑电网的安全稳定运行，本发明实施例针对电力市场条件下双边交易的特点，提出了以社会成本最小化为目标、电网安全为约束的配电网控制策略，在此基础上实现配电网安全经济的运行。通过该方法，能充分发挥电力市场优化资源配置作用。

在介绍本发明具体实施例前，首先介绍基于内点法考虑安全约束的配电网运行控制方法的实现步骤，具体如下：

第一步：按照经济学理论，社会成本既考虑了供电者的成本，又考虑了消费者的购电成本，社会成本最小化的市场出清结果是对社会资源的最优化配置，因此首先以社会成本最小为目标建立电力交易模型，同时使该电力交易模型满足各种约束条件，以在实现电力系统潮流平衡的基础上达到社会成本最小化的目的。

第二步：利用该电力交易模型和各个约束条件构建内点惩罚函数，以利用内点法从初始内点出发，沿着最速下降方向，从可行域内部直接趋向最优解，以利用获取的最优解生成配电网的出力分配方案。由于是在可行域内部寻求最优解，故对于大规模电网的优化问题，当约束条件和变量数目增加时，内点法的迭代次数变化比较少，并且可求解兼有等式约束和不等式约束的电网优化问题。

第三步：在得出出力分配方案后，还不能利用该出力分配方案控制配电网运行，还需要考虑机组运行的安全因素，所以进一步需要判断根据该出力分配方案运行的配电网是否会存在线路越限等不安全情况，如果存在越限线路的情况，则需要调用安全校正阻塞管理，来调整上述得到的出力分配方案（即是调整网内机组的出力和用户用电量情况），以消除越限状况，最终利用调整后（即 消除线路越限）的出力分配方案控制配电网安全经济的运行。

为了实现上述功能，下面对本发明的实施例进行具体介绍：

实施例一

参见图1所示，为本发明实施例一提供的配电网的运行控制方法的流程示意图，具体包括：

步骤101：建立以电力交易社会成本最小为目标、影响社会成本的各个预置因素为变量的目标函数，并建立预设约束条件下的约束函数，其中，所述约束函数可以为一个或多个不同的函数。

步骤101中，在建立目标函数（电力交易模型）时，需要考虑各发电机组的发电量、输配电电能损耗、用户侧的用电需求等多个影响社会成本的因素，基于此来建立以社会成本最小为目标的目标函数，假设所述目标函数可为：minf(x1、x2、......xn)，其中，f为社会成本，x1、x2、......xn分别为影响社会成本的各个预置因素。

在实现电力交易社会成本最小的基础上，还应该考虑配电网潮流平衡的约束条件以及用户侧电量需求量等各个方面的约束条件，在满足这些约束条件下控制配电网的运行，以实现电力系统经济稳定的运行。

其中，所述预设约束条件包括以下一项或多项：

1、每个时段机组输出功率约束；

2、每个时段用户电力需求约束；

其中，用户的需求考虑了用户侧的报价，允许低压用户的用电报价。

3、每个机组升降出力速度约束；

4、每个时段电网功率平衡约束；

其中，所述电网功率平衡主要指电力系统无功功率平衡，无功功率平衡的基本要求包括：无功电源发出的无功功率应该大于或等于负载所需的无功功率和网络中的无功损耗之和；需配置一定的无功备用容量；尽量避免通过网络元 件大量的传送无功功率，应分地区分电压级地进行无功功率平衡；必要时应该校验某些设备检修时或故障后运行方式下的无功功率平衡；等等。

5、线路潮流约束。

其中，所述线路潮流约束考虑线路功率、电压、线路上的功率损耗等方面的约束。

步骤102：根据所述目标函数和所述约束函数构建内点惩罚函数，并求解所述内点惩罚函数的最优解，以得到配电网的出力分配方案。

步骤103：根据消除输电阻塞后的出力分配方案控制配电网运行。

电网有若干台发电机组和若干条主要线路，每条线路上的有功潮流取决于电网结构和各发电机组的出力，电网每条线路上的有功潮流的绝对值有一安全限值，限值还具有一定的相对安全裕度，如果各机组出力分配方案使某条线路上的有功潮流的绝对值超出限值，便会出现输电阻塞。只有利用消除输电阻塞的出力分配方案控制配电网运行，才能实现配电网的安全运行。

实施例二

参见图2所示，为本发明实施例二提供的配电网的运行控制方法的流程示意图，具体包括：

步骤201：建立以电力交易社会成本最小为目标、影响社会成本的各个预置因素为变量的目标函数，并建立预设约束条件下的约束函数；

步骤202：根据所述目标函数和所述约束函数构建内点惩罚函数，并求解所述内点惩罚函数的最优解，以得到配电网的出力分配方案；

步骤203：对所述出力分配预案进行潮流计算，以得到各个线路的潮流值。

步骤204：根据所述得到的潮流值判断是否存在越限线路；如果不存在，则执行步骤205，如果存在，则执行步骤206。

步骤204中，在判断是否存在越限线路（电网各母线节点的电压幅值和相 角，以及各支路的功率分布、网络的功率损耗等是否越限）时，具体地，可判断是否存在母线电压越限和／或支路电流越限，以此来判断当前获取的出力分配方案是否满足安全约束条件。

步骤205：根据所述出力分配方案控制所述配电网运行。

步骤206：调用安全校正阻塞管理方案调整所述出力分配方案，以消除所述越限线路，并根据所述调整后的出力分配方案控制配电网运行。

步骤206中，可以对所述出力分配方案进行多次调整，每次调整后，继续执行步骤203，即对电网继续进行潮流计算，以根据计算出的潮流值再次确定是否存在越限线路，如果存在，则继续对出力分配方案进行调整，直到不存在越限线路为止，此时，便可利用调整后的最终出力分配方案控制配电网运行。

进一步地，本发明实施例还包括：根据所述调整后的出力分配方案，生成每个时段各个机组的发电量以及每个时段用户的用电量（即出清电量）。

本发明实施例提供的配电网的运行控制方法，由于内点法的迭代次数不受计算规模的影响，因此不受约束条件增多的影响，所以，本发明实施例在充分考虑了电力系统各种平衡约束、限值约束，在保证电网安全稳定运行的基础上，采用内点法确定了以电力交易的社会成本最小为目标的配电网出力分配方案，并利用消除输电阻塞后的出力分配方案控制配电网运行，实现了配电网安全经济的运行。

实施例三

参见图3，为本发明实施例三提供的配电网的运行控制装置的结构示意图，具体包括：

函数建立模块1，用于建立以电力交易社会成本最小为目标、影响社会成本的各个预置因素为变量的目标函数，并建立预设约束条件下的约束函数；

其中，所述预设约束条件包括以下一项或多项；

每个时段机组输出功率约束；

每个时段用户电力需求约束；

每个机组升降出力速度约束；

每个时段电网功率平衡约束；

线路潮流约束。

方案生成模块2，用于根据所述目标函数和所述约束函数构建内点惩罚函数，并求解所述内点惩罚函数的最优解，以得到配电网的出力分配方案；

运行控制模块3，用于根据消除输电阻塞后的出力分配方案控制配电网运行。

其中，所述运行控制模块包括：

潮流值计算单元，用于对所述出力分配预案进行潮流计算，以得到各个线路的潮流值；

越限线路判断单元，用于根据所述潮流值计算单元计算得到的潮流值判断是否存在越限线路；

其中，所述越限线路判断单元，具体用于判断是否存在母线电压越限和／或支路电流越限。

第一运行控制单元，用于在所述越限线路判断单元判断得到的不存在越限线路时，根据所述出力分配方案控制所述配电网运行；

第二运行控制单元，用于在所述越限线路判断单元判断得到的存在越限线路时，调用安全校正阻塞管理方案调整所述出力分配方案，以消除所述越限线路，并根据所述调整后的出力分配方案控制配电网运行。

此外，所述装置还包括：

出清结果生成模块，用于根据所述调整后的出力分配方案，生成每个时段各个机组的发电量以及每个时段用户的用电量（即出清电量）。

本发明实施例提供的配电网的运行控制装置，由于内点法的迭代次数不受 计算规模的影响，因此不受约束条件增多的影响，所以，本发明实施例在充分考虑了电力系统各种平衡约束、限值约束，在保证电网安全稳定运行的基础上，采用内点法确定了以电力交易的社会成本最小为目标的配电网出力分配方案，并利用消除输电阻塞后的出力分配方案控制配电网运行，实现了配电网安全经济的运行。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法中的全部或部分步骤可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ＲＯＭ／ＲＡＭ、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者诸如媒体网关等网络通信设备，等等）执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种配电网的运行控制方法，其特征在于，包括：

建立以电力交易社会成本最小为目标、影响社会成本的各个预置因素为变量的目标函数，并建立预设约束条件下的约束函数；

根据所述目标函数和所述约束函数构建内点惩罚函数，并求解所述内点惩罚函数的最优解，以得到配电网的出力分配方案；

根据消除输电阻塞后的出力分配方案控制配电网运行；

其中，所述求解所述内点惩罚函数的最优解，以得到配电网的出力分配方案包括：

从初始内点出发，沿着最速下降方向,从可行域内部直接趋向最优解，以利用获取的最优解生成配电网的出力分配方案。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设约束条件包括以下一项或多项；

每个时段机组输出功率约束；

每个时段用户电力需求约束；

每个机组升降出力速度约束；

每个时段电网功率平衡约束；

线路潮流约束。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据消除输电阻塞后的出力分配方案控制配电网运行包括：

对所述出力分配预案进行潮流计算，以得到各个线路的潮流值；

根据所述得到的潮流值判断是否存在越限线路；

如果不存在，则根据所述出力分配方案控制所述配电网运行；

如果存在，则调用安全校正阻塞管理方案调整所述出力分配方案，以消除所述越限线路，并根据所述调整后的出力分配方案控制配电网运行。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述判断是否存在越限线路包括：

判断是否存在母线电压越限和/或支路电流越限。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述调整后的出力分配方案，生成每个时段各个机组的发电量以及每个时段用户的用电量。

6.一种配电网的运行控制装置，其特征在于，包括：

函数建立模块，用于建立以电力交易社会成本最小为目标、影响社会成本的各个预置因素为变量的目标函数，并建立预设约束条件下的约束函数；

方案生成模块，用于根据所述目标函数和所述约束函数构建内点惩罚函数，从初始内点出发，沿着最速下降方向,从可行域内部直接趋向最优解，以利用获取的最优解生成配电网的出力分配方案；

运行控制模块，用于根据消除输电阻塞后的出力分配方案控制配电网运行。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述预设约束条件包括以下一项或多项；

每个时段机组输出功率约束；

每个时段用户电力需求约束；

每个机组升降出力速度约束；

每个时段电网功率平衡约束；

线路潮流约束。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述运行控制模块包括：

潮流值计算单元，用于对所述出力分配预案进行潮流计算，以得到各个线路的潮流值；

越限线路判断单元，用于根据所述潮流值计算单元计算得到的潮流值判断是否存在越限线路；

第一运行控制单元，用于在所述越限线路判断单元判断得到的不存在越限线路时，根据所述出力分配方案控制所述配电网运行；

第二运行控制单元，用于在所述越限线路判断单元判断得到的存在越限线路时，调用安全校正阻塞管理方案调整所述出力分配方案，以消除所述越限线路，并根据所述调整后的出力分配方案控制配电网运行。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述越限线路判断单元，具体用于判断是否存在母线电压越限和/或支路电流越限。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

出清结果生成模块，用于根据所述调整后的出力分配方案，生成每个时段各个机组的发电量以及每个时段用户的用电量。