CN109713677B - 电网最优潮流模型建立方法、装置及电子设备 - Google Patents

电网最优潮流模型建立方法、装置及电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电网最优潮流模型建立方法、装置及电子设备，涉及电网调度的技术领域，采用获取所述VSC‑HVDC电网的结构参数；根据所述VSC‑HVDC电网的结构参数确定所述VSC‑HVDC电网的安全指标函数和约束条件；对所述VSC‑HVDC电网的安全指标函数进行经济量化得到所述VSC‑HVDC电网的综合成本函数；根据所述综合成本函数和约束条件建立所述VSC‑HVDC电网的最优潮流模型的方式，通过对电网线路中各组成的安全指标函数进行经济量化加入最优潮流基本模型中，达到了权衡安全性和经济性的目的，从而实现了在满足电网安全性能的前提下降低经济成本的技术效果。

Description

电网最优潮流模型建立方法、装置及电子设备
技术领域
本发明涉及电网调度技术领域，尤其是涉及一种电网最优潮流模型建立方法、装置及电子设备。
背景技术
随着柔性直流输电技术在新能源并网、远距离输电、构建大规模交直流电网等方面得到广泛运用，传统针对交流电网的安全约束最优潮流问题越来越多地将VSC-HVDC(Voltage Source Converter-Based HVDC，电压源换流器型直流输电)考虑进来。针对安全约束最优潮流问题目前存在两大类方法：预防性安全约束最优潮流和校正型安全约束最优潮流。这两类方法均将安全约束条件下发电机组的成本之和作为目标函数进行优化处理。由于安全性和经济性对VSC-HVDC电网来说，常常是互相矛盾的两个目标，两者很难同时满足，尤其是安全性的重要性无法与经济性统一度量，给电网的调度工作造成很大影响。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供电网最优潮流模型建立方法、装置及电子设备，以解决现有技术中存在由于安全性和经济性对VSC-HVDC电网来说，常常是互相矛盾的两个目标，两者很难同时满足，尤其是安全性的重要性无法与经济性统一度量，给电网的调度工作造成很大影响的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种电网最优潮流模型建立方法，应用于VSC-HVDC电网中，包括：
获取所述VSC-HVDC电网的结构参数；
根据所述VSC-HVDC电网的结构参数确定所述VSC-HVDC电网的安全指标函数和约束条件；
对所述VSC-HVDC电网的安全指标函数进行经济量化得到所述VSC-HVDC电网的综合成本函数；
根据所述综合成本函数和约束条件建立所述VSC-HVDC电网的最优潮流模型。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述VSC-HVDC电网的结构参数包括线路组成参数和设备参数，根据所述VSC-HVDC电网的结构参数确定所述VSC-HVDC电网的安全指标函数和约束条件的步骤包括：
根据所述线路组成参数确定所述VSC-HVDC电网线路上各线路组成对应的所述VSC-HVDC电网的安全指标函数；
根据所述设备参数确定所述约束条件。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述约束条件包括：功率约束条件、电压约束条件以及机组约束条件。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，对所述VSC-HVDC电网的安全指标函数进行经济量化得到所述VSC-HVDC电网的综合成本函数的步骤包括：
选取所述线路上各线路组成对应的所述安全指标函数中的最小值为所述线路的性能成本值；
对所述性能成本值进行经济量化得到所述线路的成本函数；
将每条所述线路的成本函数进行加和运算得到所述综合成本函数。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述VSC-HVDC电网的最优潮流模型包括：
Figure GDA0002792697030000031
Figure GDA0002792697030000032
CS＝CS1+CS2
其中，CS1表示综合成本函数，M为电网中电路的总数，CS2表示电网中机组发电成本，c0、cli、cqi分别表示机组i发电成本的常数、线性和二次项，PGi是机组i的有功出力，NG是发电机数目，CS表示所述VSC-HVDC电网的最优潮流模型。
第二方面，本发明实施例还提供一种电网最优潮流模型建立装置，包括：
获取模块，用于获取VSC-HVDC电网的结构参数，所述VSC-HVDC电网的结构参数包括线路组成参数和设备参数；
确定模块，用于根据所述VSC-HVDC电网的结构参数确定所述VSC-HVDC电网的安全指标函数和约束条件；
经济量化模块，用于对所述VSC-HVDC电网的安全指标函数进行经济量化得到所述VSC-HVDC电网的综合成本函数；
建立模块，用于根据所述综合成本函数和约束条件建立所述VSC-HVDC电网的最优潮流模型。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述确定模块包括：
第一确定单元，用于根据所述线路组成参数确定所述VSC-HVDC电网线路上各线路组成对应的所述VSC-HVDC电网的安全指标函数；
第二确定单元，用于根据设备参数确定所述约束条件。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述经济量化模块包括：
选取单元，用于选取线路上各线路组成对应的所述安全指标函数中的最小值为所述线路的性能成本值；
经济量化单元，对所述性能成本值进行经济量化得到所述线路的成本函数；
运算单元，用于将每条所述线路的成本函数进行加和运算得到所述综合成本函数。
第三方面，本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面所述的方法的步骤。
第四方面，本发明实施例还提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行第一方面所述方法。
在本发明实施例中，采用获取所述VSC-HVDC电网的结构参数；根据所述VSC-HVDC电网的结构参数确定所述VSC-HVDC电网的安全指标函数和约束条件；对所述VSC-HVDC电网的安全指标函数进行经济量化得到所述VSC-HVDC电网的综合成本函数；根据所述综合成本函数和约束条件建立所述VSC-HVDC电网的最优潮流模型的方式，通过对电网线路中各组成的安全指标函数进行经济量化加入最优潮流基本模型中，达到了权衡安全性和经济性的目的，进而解决了现有技术中由于安全性和经济性对VSC-HVDC电网来说，常常是互相矛盾的两个目标，两者很难同时满足，尤其是安全性的重要性无法与经济性统一度量，给电网的调度工作造成很大影响的技术问题，从而实现了在满足电网安全性能的前提下降低经济成本的技术效果。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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方式，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为本发明实施例提供的一种电网最优潮流模型建立方法流程图；
图2为本发明实施例提供的基于步骤S102的方法流程图；
图3为本发明实施例提供的基于步骤S103的方法流程图；
图4为本发明实施例提供的一种电网最优潮流模型建立模块示意图。
图标：
01-获取模块；02-确定模块；03-经济量化模块；04-建立模块。
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，下面将结合附图对本发明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。
根据本发明实施例，提供了一种电网最优潮流模型建立方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图1是根据本发明实施例的电网最优潮流模型建立方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S101，获取VSC-HVDC电网的结构参数；
在本发明实施例中，电网的结构参数即电网的物理属性，针对于不同的网络结构会出现不同的安全隐患，例如VSC-HVDC接入负载后，所带来的直流线路N-1故障、换流变N-1故障以及换流阀的N-1故障，安全因素影响集合为：{交流线路N-1故障、主变N-1故障、母线N-1故障、直流线路N-1故障、换流变N-1故障、换流阀的N-1故障}，具体需要评估的故障形式依据实际的电网结构参数而定，现有技术中由于安全性和经济性对VSC-HVDC电网来说，常常是互相矛盾的两个目标，两者很难同时满足，尤其是安全性的重要性无法与经济性统一度量，需要建立在保证不出现故障的前提下，调节电网组成，使经济成本降低。
步骤S102，根据VSC-HVDC电网的结构参数确定VSC-HVDC电网的安全指标函数和约束条件；
在本发明实施例中，约束可以条件包括：功率约束条件、电压约束条件以及机组约束条件，约束条件是针对电网最优潮流模型而言，例如传统的约束条件还有建立节点电压上下限约束：
Figure GDA0002792697030000071
其中，V i和
Figure GDA0002792697030000072
分别表示节点i电压幅值的下限及上限；建立机组出力约束，其数学表达式如下：
Figure GDA0002792697030000073
Pgi和Qgi分别指节点i机组的有功和无功出力，具体选用的约束条件可以依据实际电网的线路组成而定，本发明对此不做限定，另外在本发明的又一实施例中，VSC-HVDC电网的结构参数包括线路组成参数和设备参数步骤，基于步骤S102，根据VSC-HVDC电网的结构参数确定VSC-HVDC电网的安全指标函数和约束条件的步骤，如图2所示包括：
步骤S201，根据线路组成参数确定VSC-HVDC电网线路上各线路组成对应的VSC-HVDC电网的安全指标函数；
在本发明实施例中，假设某线路l上有K个设备(包括线路本身)，第i个设备的额定容量为
Figure GDA0002792697030000074
其实际运行功率为Si。则定义其安全指标函数为：
Figure GDA0002792697030000075
步骤S202，根据设备参数确定约束条件；
在本发明实施例中，具体选用的约束条件可以依据实际电网的线路组成而定，即根据设备参数可以确定电路中组成的设备的种类还有性能，具体约束条件的选用本发明对此不做限定。
步骤S103，对VSC-HVDC电网的安全指标函数进行经济量化得到VSC-HVDC电网的综合成本函数；
在本发明实施例中，在计算得到电网的线路中每个设备的安全指标函数之后，利用经济量化的方式建立安全指标函数与成本经济之间的联系，加入最优潮流模型中，实现在满足安全指标的前提下，尽可能降低调度成本的效果，在本发明的又一实施例中，基于步骤S103，对VSC-HVDC电网的安全指标函数进行经济量化得到VSC-HVDC电网的综合成本函数的步骤，如图3所示包括：
步骤S301，选取线路上各线路组成对应的安全指标函数中的最小值为线路的性能成本值；
在本发明实施例中，假设某线路l上有K个设备(包括线路本身)，第i个设备的额定容量为
Figure GDA0002792697030000081
其实际运行功率为Si。则定义其安全指标函数为：
Figure GDA0002792697030000082
计算每个设备的安全性能指标，并求取K个设备安全性能指标的最小值作为该条线路的性能指标值，即：
FL＝min(Fi)
其中i＝1,2,3...K。
步骤S302，对性能成本值进行经济量化得到线路的成本函数；
在本发明实施例中，当对VSC-HVDC电网进行最优潮流计算时需要对其经济量化，即将电网的安全程度用经济货币值表示。量化值根据因安全性能不足造成故障后的经济损失来确定，具体量化思路为：假设因线路l安全性能不足发生事故时造成N万元的损失，则该线路l安全性能指标此时对应经济量化值为：
Cl＝N*(1-Fl)
假设整个VSC-HVDC电网研究网络中有M个线路，则整个研究网络此时由安全性能不足带来的经济损失隐患为：
Figure GDA0002792697030000091
步骤S303，将每条线路的成本函数进行加和运算得到综合成本函数。
在本发明实施例中，假设整个VSC-HVDC电网研究网络中有M个线路，则整个研究网络此时由安全性能不足带来的经济损失隐患为：
Figure GDA0002792697030000092
步骤S104，根据综合成本函数和约束条件建立VSC-HVDC电网的最优潮流模型。
在本发明实施例中，VSC-HVDC电网的最优潮流模型包括：
Figure GDA0002792697030000093
Figure GDA0002792697030000094
CS＝CS1+CS2
其中，CS1表示综合成本函数，M为电网中电路的总数，CS2表示电网中机组发电成本，是电网最优潮流模型中基本需要考虑的一项成本经济指标，c0、cli、cqi分别表示机组i发电成本的常数、线性和二次项，PGi是机组i的有功出力，NG是发电机数目，CS表示VSC-HVDC电网的最优潮流模型。采用获取VSC-HVDC电网的结构参数；根据VSC-HVDC电网的结构参数确定VSC-HVDC电网的安全指标函数和约束条件；对VSC-HVDC电网的安全指标函数进行经济量化得到VSC-HVDC电网的综合成本函数；根据综合成本函数和约束条件建立VSC-HVDC电网的最优潮流模型的方式，通过对电网线路中各组成的安全指标函数进行经济量化加入最优潮流基本模型中，达到了权衡安全性和经济性的目的，进而解决了现有技术中由于安全性和经济性对VSC-HVDC电网来说，常常是互相矛盾的两个目标，两者很难同时满足，尤其是安全性的重要性无法与经济性统一度量，给电网的调度工作造成很大影响的技术问题，从而实现了在满足电网安全性能的前提下降低经济成本的技术效果。
本发明实施例还提供一种电网最优潮流模型建立装置，如图4所示包括：
获取模块01，用于获取VSC-HVDC电网的结构参数，VSC-HVDC电网的结构参数包括线路组成参数和设备参数；
确定模块02，用于根据VSC-HVDC电网的结构参数确定VSC-HVDC电网的安全指标函数和约束条件；
经济量化模块03，用于对VSC-HVDC电网的安全指标函数进行经济量化得到VSC-HVDC电网的综合成本函数；
建立模块04，用于根据综合成本函数和约束条件建立VSC-HVDC电网的最优潮流模型。
本发明实施例提供一种实施方式，其中，确定模块包括：
第一确定单元，用于根据线路组成参数确定VSC-HVDC电网线路上各线路组成对应的VSC-HVDC电网的安全指标函数；
第二确定单元，用于根据设备参数确定约束条件。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，经济量化模块包括：
选取单元，用于选取线路上各线路组成对应的安全指标函数中的最小值为线路的性能成本值；
经济量化单元，对性能成本值进行经济量化得到线路的成本函数；
运算单元，用于将每条线路的成本函数进行加和运算得到综合成本函数。
本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
本发明实施例提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行上述方法。
在本发明实施例中，采用获取所述VSC-HVDC电网的结构参数；根据所述VSC-HVDC电网的结构参数确定所述VSC-HVDC电网的安全指标函数和约束条件；对所述VSC-HVDC电网的安全指标函数进行经济量化得到所述VSC-HVDC电网的综合成本函数；根据所述综合成本函数和约束条件建立所述VSC-HVDC电网的最优潮流模型的方式，通过对电网线路中各组成的安全指标函数进行经济量化加入最优潮流基本模型中，达到了权衡安全性和经济性的目的，进而解决了现有技术中由于安全性和经济性对VSC-HVDC电网来说，常常是互相矛盾的两个目标，两者很难同时满足，尤其是安全性的重要性无法与经济性统一度量，给电网的调度工作造成很大影响的技术问题，从而实现了在满足电网安全性能的前提下降低经济成本的技术效果。本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。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或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种电网最优潮流模型建立方法，其特征在于，应用于VSC-HVDC电网中，包括：
获取所述VSC-HVDC电网的结构参数；
根据所述VSC-HVDC电网的结构参数确定所述VSC-HVDC电网的安全指标函数和约束条件；
对所述VSC-HVDC电网的安全指标函数进行经济量化得到所述VSC-HVDC电网的综合成本函数；
根据所述综合成本函数和约束条件建立所述VSC-HVDC电网的最优潮流模型；
其中，所述VSC-HVDC电网的结构参数包括线路组成参数和设备参数，根据所述VSC-HVDC电网的结构参数确定所述VSC-HVDC电网的安全指标函数和约束条件的步骤包括：
根据所述线路组成参数确定所述VSC-HVDC电网线路上各线路组成对应的所述VSC-HVDC电网的安全指标函数；
根据所述设备参数确定所述约束条件；
其中，所述安全指标函数为：
Figure FDA0002792697020000011
Figure FDA0002792697020000012
为第i个设备的额定容量，Si为第i个设备的实际运行功率；
其中，对所述VSC-HVDC电网的安全指标函数进行经济量化得到所述VSC-HVDC电网的综合成本函数的步骤包括：
选取所述线路上各线路组成对应的所述安全指标函数中的最小值为所述线路的性能成本值；
对所述性能成本值进行经济量化得到所述线路的成本函数；
将每条所述线路的成本函数进行加和运算得到所述综合成本函数；
其中，所述VSC-HVDC电网的最优潮流模型包括：
Figure FDA0002792697020000021
Figure FDA0002792697020000022
CS＝CS1+CS2
其中，CS1表示综合成本函数，M为电网中电路的总数，CS2表示电网中机组发电成本，c0、cli、cqi分别表示机组i发电成本的常数、线性和二次项，PGi是机组i的有功出力，NG是发电机数目，CS表示所述VSC-HVDC电网的最优潮流模型。
2.根据权利要求1所述的电网最优潮流模型建立方法，其特征在于，所述约束条件包括：功率约束条件、电压约束条件以及机组约束条件。
3.一种电网最优潮流模型建立装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取VSC-HVDC电网的结构参数，所述VSC-HVDC电网的结构参数包括线路组成参数和设备参数；
确定模块，用于根据所述VSC-HVDC电网的结构参数确定所述VSC-HVDC电网的安全指标函数和约束条件；
经济量化模块，用于对所述VSC-HVDC电网的安全指标函数进行经济量化得到所述VSC-HVDC电网的综合成本函数；
建立模块，用于根据所述综合成本函数和约束条件建立所述VSC-HVDC电网的最优潮流模型；
其中，所述确定模块包括：
第一确定单元，用于根据所述线路组成参数确定所述VSC-HVDC电网线路上各线路组成对应的所述VSC-HVDC电网的安全指标函数；
第二确定单元，用于根据设备参数确定所述约束条件；
其中，所述安全指标函数为：
Figure FDA0002792697020000031
Figure FDA0002792697020000032
为第i个设备的额定容量，Si为第i个设备的实际运行功率；
其中，所述经济量化模块包括：
选取单元，用于选取线路上各线路组成对应的所述安全指标函数中的最小值为所述线路的性能成本值；
经济量化单元，对所述性能成本值进行经济量化得到所述线路的成本函数；
运算单元，用于将每条所述线路的成本函数进行加和运算得到所述综合成本函数；
其中，所述VSC-HVDC电网的最优潮流模型包括：
Figure FDA0002792697020000033
Figure FDA0002792697020000034
CS＝CS1+CS2
其中，CS1表示综合成本函数，M为电网中电路的总数，CS2表示电网中机组发电成本，c0、cli、cqi分别表示机组i发电成本的常数、线性和二次项，PGi是机组i的有功出力，NG是发电机数目，CS表示所述VSC-HVDC电网的最优潮流模型。
4.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至2任一项所述的方法的步骤。
5.一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，其特征在于，所述程序代码使所述处理器执行所述权利要求1-2任一所述方法。
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Citations (4)

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