CN109672227B - 一种电力系统经济运行调度方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种电力系统经济运行调度方法，包括如下步骤：首先计算第i个发电机在第k次循环的一致性变量值和上一次触发的一致性变量值的误差；然后引入触发函数，并判断误差是否使得触发函数满足触发条件，即选择发电机之间信息传输的时刻；接着根据发电机成本函数计算一致性变量的初始值；之后通过一致性变量值计算发电机功率，判断发电机功率是否在发电机额定功率范围内；然后计算功率偏差；最后判断功率偏差是否在功率误差范围内，一致性变量达成一致，每台发电机按照计算所得的功率运行，发电机发电功率成本最低；事件触发通信策略的引入在通信资源受限或不稳定的情况下，减少了信息传输的次数，对系统能够保持有效的运行有巨大的作用。

Description

一种电力系统经济运行调度方法
技术领域
本发明涉及一种电力系统经济运行调度的方法，尤其涉及一种考虑发电机约束的电力系统经济运行调度方法，属于通信领域。
背景技术
发电机之间的通信资源往往是按照时间周期通信策略，但是这种周期采样的对象输出是按固定时间间隔进行传输的。虽然从系统分析和设计的角度来看，时间采样有一定的优越性，但从资源配置的角度看，时间采样也存在着不足。当系统没有受到任何扰动，或者系统受到轻微扰动但还在一种理想的状态下运行时，如果按固定时间间隔来执行控制任务，就会造成计算资源的浪费。特别的，当执行信号需要在无线网络中传输时，势必会増加网络通道中的数据传输量，增加网络负载，造成网络带宽资源不必要的使用。事实上，通信网络的带宽会不可避免的受限。
因此，提供一种能对信息传输的时刻进行选择的控制策略，就成为本领域技术人员亟待解决的问题，当没有任何扰动施予系统时，即系统在一种理想的状态下运行时，控制器不执行控制任务，只有当系统收到某种扰动导致系统的某些持定性能指标偏离预期状态时，控制器才执行控制任务，这样就在保障系统具有一定性能的前提下，降低了控制信号的更新频率，也就减少了通信网络中的数据传输量，也就降低了网络负载,在通信资源有限的情况下，可使系统的信号传输更加可靠和稳定。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的上述缺陷，提供一种电力系统经济运行调度方法，与之前传统的采用时间周期采样通信策略的考虑发电机约束的分布式一致性电力系统经济运行调度方法相比较，本发明使用了事件触发的通信策略，使得系统在通信资源有限或者不稳定的情况下，发电机仍然能够进行有效的运行，在发电机进行通信的时候，使用一个事件触发函数来作为判断条件，以此来选择传输信息的时刻。
本发明的技术解决方案是：
一种电力系统经济运行调度方法，包括如下步骤：
S1：计算第i个发电机在第k次循环的一致性变量值和上一次触发的一致性变量值的误差δi(k)；
S2：引入触发函数fi(k)，并判断步骤S1中误差δi(k)是否使得触发函数fi(k)满足触发条件；
S3：根据发电机成本函数计算一致性变量的初始值λi，并根据步骤S2中的触发条件进行发电机之间的通信，其中λ1为领导者；
S4：通过步骤S3中得到的一致性变量值λi计算发电机功率，根据发电机额定功率范围的处理规则判断发电机功率是否在发电机额定功率范围内，如果在发电机额定功率范围内，则将当前的功率值作为计算值，如果在发电机额定功率范围外，则将额定功率的最大值或者最小值作为计算值；
S5：计算功率偏差ΔP，ΔP＝∑i＝1..NPi-PD，ΔP为功率偏差，PD为总功率需求，Pi为第i台发电机的发电功率；
S6：判断功率偏差ΔP是否在功率误差范围内，如果ΔP在功率误差内，则一致性变量达成一致，每台发电机按照计算所得的功率运行，则成本发电功率最低；如果ΔP不在功率误差范围内，则根据ΔP的值来增加或减小领导者λ1的值，即选择出传输信息的时刻；
所述步骤S6中领导者λ1的更新协议为：
Figure GDA0003569976700000021
且当功率偏差ΔP为“0”时为跟随者更新协议；
所述跟随者更新协议为：
Figure GDA0003569976700000031
优选地，所述步骤S1中的误差δi(k)的表达式为：
Figure GDA0003569976700000032
其中，
Figure GDA0003569976700000033
为第i个发电机第k次循环的上一次触发的一致性变量值。
优选地，所述步骤S2中触发函数fi(k)的表达式为：fi(k)＝δi(k)-h，其中h为一个常数。
优选地，所述步骤S2中的触发条件为：当触发函数fi(k)满足fi(k)＞0时，事件触发，邻居发电机从发电机i获得其触发时刻的状态的一致性变量值；当触发函数fi(k)满足fi(k)＜0时，事件不触发，发电机i不会将一致性变量值传递给邻居发电机，邻居发电机保持上一次从i发电机获得的一致性变量值。
优选地，所述步骤S4中发电机额定功率范围的处理规则为：
Figure GDA0003569976700000034
本发明提供了一种电力系统经济运行调度方法，其优点为：
本发明中提出了时间触发通信策略来取代传统的时间周期通信策略，只有当发电机满足事件触发条件的时候，发电机才把触发时刻的状态传递给邻居发电机，即当使用了事件触发通信策略之后，发电机之间的信息传递只在事件触发时刻传递。事件触发通信策略的引入在通信资源受限或者不稳定的情况下，减少了信息传输的次数，对系统能够保持有效的运行有巨大的作用。
以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是本发明的发电机组之间的通信拓扑；
图3是本发明的一致性变量变化图。
具体实施方式
一种电力系统经济运行调度方法，包括如下步骤：
S1：计算第i个发电机在第k次循环的一致性变量值和上一次触发的一致性变量值的误差δi(k)，误差δi(k)的表达式为：
Figure GDA0003569976700000041
其中，
Figure GDA0003569976700000042
为第i个发电机第k次循环的上一次触发的一致性变量值。
S2：引入触发函数fi(k)，并判断步骤S1中误差δi(k)是否使得触发函数fi(k)满足触发条件；其中，触发函数fi(k)的表达式为：fi(k)＝δi(k)-h，h为一个常数；触发条件为：当触发函数fi(k)满足fi(k)＞0时，事件触发，邻居发电机从发电机i获得其触发时刻的状态的一致性变量值；当触发函数fi(k)满足fi(k)＜0时，事件不触发，发电机i不会将一致性变量值传递给邻居发电机，邻居发电机保持上一次从i发电机获得的一致性变量值。
S3：根据发电机成本函数计算一致性变量的初始值λi，并根据步骤S2中的触发条件进行发电机之间的通信，其中λ1为领导者；
S4：通过步骤S3中得到的一致性变量值λi计算发电机功率，根据发电机额定功率范围的处理规则判断发电机功率是否在发电机额定功率范围内，如果在发电机额定功率范围内，则将当前的功率值作为计算值，如果在发电机额定功率范围外，则将额定功率的最大值或者最小值作为计算值；
发电机额定功率范围的处理规则为：
Figure GDA0003569976700000051
S5：计算功率偏差ΔP，ΔP＝∑i＝1..NPi-PD，ΔP为功率偏差，PD为总功率需求，Pi为第i台发电机的发电功率；
S6：判断功率偏差ΔP是否在功率误差范围内，如果ΔP在功率误差内，则一致性变量达成一致，每台发电机按照计算所得的功率运行，则成本发电功率最低；如果ΔP不在功率误差范围内，则根据ΔP的值来增加或减小领导者λ1的值，即选择出传输信息的时刻。该功率误差的范围为电力系统能够接受的总功率需求的误差，该功率误差领导者λ1的更新协议为：
Figure GDA0003569976700000052
且当功率偏差ΔP为“0”时为跟随者更新协议；跟随者更新协议为：
Figure GDA0003569976700000053
以下用具体实施例进一步说明本发明中电力系统经济运行调度方法：
本发明以一个5发电组系统为例，发电机组之间的通信拓扑如图2所示。设置系统参数：发电机组个数N＝5，总功率需求为PD＝850MW；
S1：计算第i个发电机在第k次循环的一致性变量值和上一次触发的一致性变量值的误差δi(k)，误差δi(k)的表达式为：
Figure GDA0003569976700000054
其中，
Figure GDA0003569976700000055
为第i个发电机第k次循环的上一次触发的一致性变量值。
S2：引入触发函数fi(k)，并判断步骤S1中误差δi(k)是否使得触发函数fi(k)满足触发条件；触发函数fi(k)的表达式为：fi(k)＝δi(k)-h，其中h为一个常数；触发条件为：当触发函数fi(k)满足fi(k)＞0时，事件触发，邻居发电机从发电机i获得其触发时刻的状态的一致性变量值；当触发函数fi(k)满足fi(k)＜0时，事件不触发，发电机i不会将一致性变量值传递给邻居发电机，邻居发电机保持上一次从i发电机获得的一致性变量值。
在本实施例中，引入的触发函数fi(k)的初始函数为：
Figure GDA0003569976700000061
其中Pi为第i台发电机的发电功率，ai、bi、ci为第i台发电机的成本系数。
参数如下表所示：
发电机 a<sub>i</sub> b<sub>i</sub> c<sub>i</sub> P<sub>i</sub>
1 350 7.55 0.001462 150
2 600 7.45 0.00194 250
3 268 7.8 0.00362 100
4 560 7.72 0.001452 250
5 178 7.8 0.00482 50
S3：根据发电机成本函数计算一致性变量的初始值λi，一致性变量的变化图如图3所示，并根据步骤S2中的触发条件进行发电机之间的通信，其中λ1为领导者；
Figure GDA0003569976700000062
S4：通过步骤S3中得到的一致性变量值λi计算发电机功率，其中，一致性变量值λi为：
Figure GDA0003569976700000063
并根据发电机额定功率范围的处理规则判断发电机功率是否在发电机额定功率范围内，如果在发电机额定功率范围内，则将当前的功率值作为计算值，如果在发电机额定功率范围外，则将额定功率的最大值或者最小值作为计算值；发电机额定功率范围的处理规则为：
Figure GDA0003569976700000071
S5：计算功率偏差ΔP，ΔP＝∑i＝1..NPi-PD，ΔP为功率偏差，PD为总功率需求，Pi为第i台发电机的发电功率；
S6：判断功率偏差ΔP是否在功率误差范围内，如果ΔP在功率误差内，则一致性变量达成一致，每台发电机按照计算所得的功率运行，则成本发电功率最低；如果ΔP不在功率误差范围内，则根据ΔP的值来增加或减小领导者λ1的值，即选择出传输信息的时刻。该功率误差的范围为电力系统能够接受的总功率需求的误差，在本发明的技术方案中，功率误差为“1”；领导者λ1的更新协议为：
Figure GDA0003569976700000072
且当功率偏差ΔP为“0”时为跟随者更新协议；跟随者更新协议为：
Figure GDA0003569976700000073
其中λtj(k)为发电机j最近一次触发时刻的值，
Figure GDA0003569976700000074
L为发电机组之间的通信拓扑的Laplacian矩阵，其中初始L矩阵为：
Figure GDA0003569976700000075
综上所述，事件触发通信策略与传统时间周期采样通信策略相比较，事件触发通信策略可以有效的减少通信资源的浪费，使得系统在通信资源有限或者不稳定的情况下，仍然能够保证有效的运行。
应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。

Claims (5)

1.一种电力系统经济运行调度方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：计算第i个发电机在第k次循环的一致性变量值和上一次触发的一致性变量值的误差δi(k)；
S2：引入触发函数fi(k)，并判断步骤S1中的误差δi(k)是否使得触发函数fi(k)满足触发条件；
S3：根据发电机成本函数计算一致性变量的初始值λi，并根据步骤S2中的触发条件进行发电机之间的通信，其中λ1为领导者；
S4：通过步骤S3中得到的一致性变量值λi计算发电机功率，根据发电机额定功率范围的处理规则判断发电机功率是否在发电机额定功率范围内，如果在发电机额定功率范围内，则将当前的功率值作为计算值，如果在发电机额定功率范围外，则将额定功率的最大值或者最小值作为计算值；
S5：计算功率偏差ΔP，ΔP＝∑i＝1...NPi-PDΔP为功率偏差，PD为总功率需求，Pi为第i台发电机的发电功率；
S6：判断功率偏差ΔP是否在功率误差范围内，如果ΔP在功率误差内，则一致性变量达成一致，每台发电机按照计算所得的功率运行，则发电机的发电功率成本最低；如果ΔP不在功率误差范围内，则根据ΔP的值来增加或减小领导者λ1的值，即选择出传输信息的时刻；
所述步骤S6中领导者λ1的更新协议为：
Figure FDA0003595778050000011
且当功率偏差ΔP为“0”时为跟随者更新协议；
所述跟随者更新协议为：
Figure FDA0003595778050000012
其中，
Figure FDA0003595778050000013
L为发电机组之间的通信拓扑的Laplacian矩阵，其中初始L矩阵为：
Figure FDA0003595778050000021
2.根据权利要求1所述的一种电力系统经济运行调度方法，其特征在于：所述步骤S1中的误差δi(k)的表达式为：
Figure FDA0003595778050000022
其中，
Figure FDA0003595778050000023
为第i个发电机第k次循环的上一次触发的一致性变量值。
3.根据权利要求1所述的一种电力系统经济运行调度方法，其特征在于：所述步骤S2中触发函数fi(k)的表达式为：fi(k)＝δi(k)-h，其中h为一个常数。
4.根据权利要求1所述的一种电力系统经济运行调度方法，其特征在于：所述步骤S2中的触发条件为：当触发函数fi(k)满足fi(k)＞0时，事件触发，邻居发电机从发电机i获得其触发时刻的状态的一致性变量值；当触发函数fi(k)满足fi(k)＜0时，事件不触发，发电机i不会将一致性变量值传递给邻居发电机，邻居发电机保持上一次从i发电机获得的一致性变量值。
5.根据权利要求1所述的一种电力系统经济运行调度方法，其特征在于：所述步骤S4中发电机额定功率范围的处理规则为：
Figure FDA0003595778050000024
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