CN110224407B - 基于线路功率潮流计算的切负荷方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于线路功率潮流计算的切负荷方法，包括获取电网的切负荷用户的数据信息；按照过切阈度计算满足切负荷总量要求的可行切负荷用户负荷组集合；以平均功率潮流波动最小为优化准则计算得到最佳的可行用户负荷组；根据得到的最佳的可行用户负荷组的信息进行电网切负荷操作。本发明充分考虑切负荷操作对电网稳定造成影响，从数据角度分析用户相关用电负荷信息及线路位置信息，按过切阈度计算满足切负荷总量要求的可行用户负荷组集合，以平均功率潮流波动最优为优化指标，实现切负荷操作，因此本发明方法可靠性高，科学合理，且能够有效提高电网稳定性。

Description

基于线路功率潮流计算的切负荷方法

技术领域

本发明具体涉及一种基于线路功率潮流计算的切负荷方法。

背景技术

随着经济技术的发展，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。因此，保证电能的稳定可靠供应，就成为了电力系统的最重要的任务之一。

随着我国远距离高压直流输电技术快速发展，西电东送工程大量建设，东部电网高压直流功率馈入水平提高，直流闭锁等故障导致的功率缺额增大。同时，东部电网大量建设风电和光伏等新能源，使得东部受端电网惯性水平逐渐降低，系统抗功率扰动能力下降。多直流馈入受端电网遭受严重功率缺额，引发系统频率、电压大幅偏移的风险增高，危害系统的安全稳定运行。精准切负荷系统是系统保护的一个重要子系统，是指稳控系统在电网发生故障时，通过延伸至用户的专用通信网络，快速、精准地切除用户侧可中断负荷，可有效地拓展电网故障时的可控资源。因此可通过优化切负荷操作，即以不同的优化目标进行切负荷，来实现降低负荷对系统传输线传输能力的要求，满足能源互联网发展需求。

现有的智能电网的切负荷方法是根据最小过切负荷量进行操作，通常电网侧根据其用户负荷的重要性将用电负荷分级分类，在最小过切负荷的优化模型下，根据用户负荷分类结果，优先选取重要性较小的用户，最终选取符合最小过切条件的用户进行切负荷操作。但是，现有智能电网的切负荷方法较多考虑了电网侧最小过切的问题，虽然其导致的经济补偿较小，但是，目前的方法并未考虑切负荷操作后电网侧潮流波动引起的稳定问题。因此，目前的切负荷操作方法可能影响电网的稳定运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可靠性高、科学合理且能够有效提高电网稳定性的基于线路功率潮流计算的切负荷方法。

本发明提供的这种基于线路功率潮流计算的切负荷方法，包括如下步骤：

S1.获取电网的切负荷用户的数据信息；

S2.按照过切阈度计算满足切负荷总量要求的可行切负荷用户负荷组集合；

S3.以平均功率潮流波动最小为优化准则，计算得到最佳的可行用户负荷组；

S4.根据步骤S3得到的最佳的可行用户负荷组的信息，进行电网切负荷操作。

步骤S1所述的获取电网的切负荷用户的数据信息，具体为获取电网的切负荷用户数目，采集每个切负荷用户所属的若干个可切负荷功率，计算当前周期内每个切负荷用户的可切负荷所对应的连接节点的功率潮流，记录每个切负荷用户的线路位置信息，并计算可切负荷总量。

步骤S2所述的按照过切阈度计算满足切负荷总量要求的可行切负荷用户负荷组集合，具体为采用如下步骤计算满足切负荷总量要求的可行切负荷用户负荷组集合：

A.获取电网当前的紧急切负荷需求总量和过切阈度，并计算最大切负荷响应量；

B.标记可行切负荷用户的负荷组数目，构建含若干个切负荷用户的可行切负荷用户的负荷组，并保证可行切负荷用户的负荷组内的可切负荷总量大于电网当前的紧急切负荷需求总量且小于最大切负荷响应量；

C.所有的可行切负荷用户的负荷组构成可行切负荷用户负荷组集合。

步骤A所述的计算最大切负荷响应量，具体为采用如下公式计算最大切负荷响应量L_max：

L_max＝L₀*(1+β)

式中L₀为电网当前的紧急切负荷需求总量，β为过切阈度。

步骤S3所述的以平均功率潮流波动最小为优化准则，计算得到最佳的可行用户负荷组，具体为采用如下步骤计算得到最佳的可行用户负荷组：、

a.针对步骤S2得到的可行切负荷用户负荷组集合内的每个可行切负荷用户负荷组，按照切负荷操作后，计算该可行切负荷用户负荷组内每个可切负荷对应的连接线路节点的功率潮流，并计算各个连接线路节点的功率潮流差值；

b.以可行切负荷用户负荷组所连接线路节点的平均功率潮流波动值最小为目标，计算得到当前周期内某时刻的电网紧急切负荷的最佳的可行切负荷用户负荷组。

步骤b所述的平均功率潮流波动值，具体为采用如下公式计算平均功率潮流波动值

式中k为当前可行切负荷用户负荷组内的负荷总数，i为当前可行切负荷用户负荷组内的负荷序号，Δf_i ^p为功率潮流差值且Δf_i ^p＝f_i ^p-f_i，f_i ^p为可行切负荷用户负荷组内可切负荷i对应的连接线路节点的功率潮流，f_i为未切负荷时当前周期内切负荷用户的可切负荷i所对应的连接节点的功率潮流。

本发明提供的这种基于线路功率潮流计算的切负荷方法，充分考虑切负荷操作对电网稳定造成影响，从数据角度分析用户相关用电负荷信息及线路位置信息，按过切阈度计算满足切负荷总量要求的可行用户负荷组集合，以平均功率潮流波动最优为优化指标，实现切负荷操作，因此本发明方法可靠性高，科学合理，且能够有效提高电网稳定性。

附图说明

图1为本发明方法的方法流程示意图。

图2为本发明方法的典型应用场景示意图。

具体实施方式

如图1所示为本发明方法的方法流程示意图。

具体实施例应用场景为一个含典型应用场景如图2所示，某地区电网的紧急切负荷系统包含切负荷控制主站、切负荷控制终端、N个紧急切负荷用户以及若干用户负荷。该系统中切负荷主站通过通信通道与上级切负荷控制中心和下级切负荷控制终端进行信息交换，切负荷主站通过通信通道向上接收电网的切负荷信息和命令，向下负责向切负荷终端下发切负荷操作命令，本发明方法作为切负荷控制策略部署在切负荷主站控制模块内；切负荷终端对切负荷用户进行控制。当切负荷主站得到上级切负荷控制中心的紧急切负荷命令，则通过切负荷主站控制模块计算获取可行用户负荷组集合，并计算获得最佳可行用户负荷组信息，然后下发到相应待切用户对应的切负荷终端实现切负荷操作。

本发明提供的这种基于线路功率潮流计算的切负荷方法，包括如下步骤：

S1.获取电网的切负荷用户的数据信息；具体为获取电网的切负荷用户数目N(取值为1～200)，采集每个切负荷用户所属的若干个可切负荷功率，计算当前周期内每个切负荷用户的可切负荷所对应的连接节点的功率潮流，记录每个切负荷用户的线路位置信息，并计算可切负荷总量；

S2.按照过切阈度计算满足切负荷总量要求的可行切负荷用户负荷组集合；具体为采用如下步骤计算满足切负荷总量要求的可行切负荷用户负荷组集合：

A.获取电网当前的紧急切负荷需求总量和过切阈度，并计算最大切负荷响应量；具体为采用如下公式计算最大切负荷响应量L_max：

L_max＝L₀*(1+β)

式中L₀为电网当前的紧急切负荷需求总量，β为过切阈度且一般取值为2％～20％；

B.标记可行切负荷用户的负荷组数目，构建含若干个切负荷用户的可行切负荷用户的负荷组，并保证可行切负荷用户的负荷组内的可切负荷总量大于电网当前的紧急切负荷需求总量且小于最大切负荷响应量；

C.所有的可行切负荷用户的负荷组构成可行切负荷用户负荷组集合；

S3.以平均功率潮流波动最小为优化准则，计算得到最佳的可行用户负荷组；具体为采用如下步骤计算得到最佳的可行用户负荷组：、

a.针对步骤S2得到的可行切负荷用户负荷组集合内的每个可行切负荷用户负荷组，按照切负荷操作后，计算该可行切负荷用户负荷组内每个可切负荷对应的连接线路节点的功率潮流，并计算各个连接线路节点的功率潮流差值；

b.以可行切负荷用户负荷组所连接线路节点的平均功率潮流波动值最小为目标，计算得到当前周期内某时刻的电网紧急切负荷的最佳的可行切负荷用户负荷组；具体为采用如下公式计算平均功率潮流波动值

式中k为当前可行切负荷用户负荷组内的负荷总数，i为当前可行切负荷用户负荷组内的负荷序号，Δf_i ^p为功率潮流差值且Δf_i ^p＝f_i ^p-f_i，f_i ^p为可行切负荷用户负荷组内可切负荷i对应的连接线路节点的功率潮流，f_i为未切负荷时当前周期内切负荷用户的可切负荷i所对应的连接节点的功率潮流；

S4.根据步骤S3得到的最佳的可行用户负荷组的信息，进行电网切负荷操作。

以下结合一个具体实施例，对本发明方法进行进一步说明：

设电网紧急切负荷系统包含N＝5个切负荷用户(N的取值范围为1～200)，采集获取每个用户n(0≤n≤N)所辖的m个可切负荷功率

(m≥0，单位为MW)，计算当前周期内每个用户可切负荷q(0≤q≤N*m)对应连接节点功率潮流，获取每个用户n的线路位置信息Q_n，按照公式

计算可切负荷总量L_S＝68.2MW，如表1所示：

表1某天No.18:00电网切负荷用户数据采集信息

设当前周期内某时刻电网紧急切负荷需求总量为L₀＝20.5MW(满足L₀≤L_S)和过切阈度为β＝4％(取值范围为2％～20％)，按公式L_max＝L₀*(1+β)计算最大切负荷响应总量为L_max；标记可行用户负荷组数目为C，构建含k个用户负荷的可行用户负荷组p(0≤p≤C)，使得可行用户负荷组p内多个用户负荷总量满足大于L₀和小于L_max＝21.54MW条件；所有可行用户负荷组p构成可行用户负荷组集合JSet＝{1,2,...,p,...,C}，结果如表2所示

表2 No.18:00电网切负荷可行用户负荷组集合JSet

以可行用户负荷组连接线路节点的平均功率潮流波动差值

最小为优化目标，计算得到当前周期内某时刻电网紧急切负荷的最优可行用户负荷组p_opt＝2，结果如表3所示：

表3 No.18:00电网切负荷优化结果

对于当前周期内某时刻电网紧急切负荷操作，切负荷控制主站依据计算获得的最优可行用户负荷组p_opt＝2，向该可行用户负荷组内包含的k＝4个用户负荷控制终端下发切负荷命令，启动对应用户及对应负荷：用户1：水泥磨I段、用户2：#1破碎机、用户3：南区厂房K2、用户5：办公楼用电进行切负荷操作，实现紧急切负荷功能。

完成上述步骤后，当前周期的切负荷计算结束。然后，系统重复上述步骤，开始下一个周期的切负荷计算。

Claims (5)

1.一种基于线路功率潮流计算的切负荷方法，包括如下步骤：

S1.获取电网的切负荷用户的数据信息；

S2.按照过切阈度计算满足切负荷总量要求的可行切负荷用户负荷组集合；

S3.以平均功率潮流波动最小为优化准则，计算得到最佳的可行用户负荷组；具体为采用如下步骤计算得到最佳的可行用户负荷组：

a.针对步骤S2得到的可行切负荷用户负荷组集合内的每个可行切负荷用户负荷组，按照切负荷操作后，计算该可行切负荷用户负荷组内每个可切负荷对应的连接线路节点的功率潮流，并计算各个连接线路节点的功率潮流差值；

b.以可行切负荷用户负荷组所连接线路节点的平均功率潮流波动值最小为目标，计算得到当前周期内某时刻的电网紧急切负荷的最佳的可行切负荷用户负荷组；

S4.根据步骤S3得到的最佳的可行用户负荷组的信息，进行电网切负荷操作。

2.根据权利要求1所述的基于线路功率潮流计算的切负荷方法，其特征在于步骤S1所述的获取电网的切负荷用户的数据信息，具体为获取电网的切负荷用户数目，采集每个切负荷用户所属的若干个可切负荷功率，计算当前周期内每个切负荷用户的可切负荷所对应的连接节点的功率潮流，记录每个切负荷用户的线路位置信息，并计算可切负荷总量。

3.根据权利要求2所述的基于线路功率潮流计算的切负荷方法，其特征在于步骤S2所述的按照过切阈度计算满足切负荷总量要求的可行切负荷用户负荷组集合，具体为采用如下步骤计算满足切负荷总量要求的可行切负荷用户负荷组集合：

A.获取电网当前的紧急切负荷需求总量和过切阈度，并计算最大切负荷响应量；

B.标记可行切负荷用户的负荷组数目，构建含若干个切负荷用户的可行切负荷用户的负荷组，并保证可行切负荷用户的负荷组内的可切负荷总量大于电网当前的紧急切负荷需求总量且小于最大切负荷响应量；

C.所有的可行切负荷用户的负荷组构成可行切负荷用户负荷组集合。

4.根据权利要求3所述的基于线路功率潮流计算的切负荷方法，其特征在于步骤A所述的计算最大切负荷响应量，具体为采用如下公式计算最大切负荷响应量L_max：

L_max＝L₀*(1+β)

式中L₀为电网当前的紧急切负荷需求总量，β为过切阈度。

5.根据权利要求1所述的基于线路功率潮流计算的切负荷方法，其特征在于步骤b所述的平均功率潮流波动值，具体为采用如下公式计算平均功率潮流波动值

式中k为当前可行切负荷用户负荷组内的负荷总数，i为当前可行切负荷用户负荷组内的负荷序号，Δf_i ^p为功率潮流差值且Δf_i ^p＝f_i ^p-f_i，f_i ^p为可行切负荷用户负荷组内可切负荷i对应的连接线路节点的功率潮流，f_i为未切负荷时当前周期内切负荷用户的可切负荷i所对应的连接节点的功率潮流。

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