CN110932281B - 一种基于电网准稳态灵敏度的多断面协同校正方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于电网准稳态灵敏度的多断面协同校正方法和系统，所述方法和系统基于准稳态发电机转移分布因子计算所述发电机的准稳态综合灵敏度，以确定进行多断面协调校正的控制发电机集合，再根据以调整成本最低为目标函数，断面总潮流、支路潮流、机组调整出力为约束条件的多断面协同校正模型，计算每个发电机组对支路的出力调整量，在所述校正后支路不存在越限支路的前提下，输出所述调整方案，实现电力系统潮流对多个断面的协同安全控制。所述方法和系统以出力调整最低为目标函数，通过计算发电机的综合灵敏度时综合考虑其对多个断面的综合影响，从而使选出的控制发电机集合能够对多个断面协同控制。

Description

一种基于电网准稳态灵敏度的多断面协同校正方法和系统

技术领域

本发明涉及电力电网领域,并且更具体地，涉及一种基于电网准稳态灵敏度的多断面协同校正方法和系统。

背景技术

线路过载跳闸会引发大规模潮流转移的大停电事故，从而造成巨大的经济损失和严重的社会影响。过载支路跳闸后，潮流往往较多地转移到与其具有相同负荷或者相同电源的输电断面。如果此时输电断面总功率接近运行极限，很容易造成连锁过载跳闸。因此，采取有效的安全校正措施消除支路过载及控制输电断面总潮流值对降低大停电事故风险及提高电力系统的安全稳定水平具有重要的意义。

电力系统有功安全校正的控制措施主要有调整发电机出力、调整移相器、网络切换，切除负荷等。有功安全校正方法主要有灵敏度方法和优化规划方法。灵敏度方法具有计算速度快，控制变量少的优点，但是精度不高。优化规划方法计算复杂，控制变量多且存在收敛性问题，在线应用困难。

有方法提出了断面潮流定向控制，能够对断面总潮流及断面内各支路潮流进行较精确控制，但只能适用于单割集断面系统；有方法提出节点对断面的综合灵敏度概念，确定了控制节点操作顺序，该方法能消除断面内支路过载且使调整量较小；有方法将节点对断面的综合灵敏度拓展到了断面内的正常支路，能够降低校正后产生新的支路过载的风险，但其计算综合灵敏度时也仅考虑了节点对单断面潮流的影响，所述方法仅适用于对单断面潮流进行校正。

调整多个输电断面功率至指定值对研究区域交换能力、调度计划校核、自动发电控制、电力市场等问题都有非常重要的意义。有方法提出多断面潮流校正，但需要求解系统潮流存在收敛性问题，对多断面的协同控制问题没有较好地解决。安全校正问题的控制目标通常要求控制成本低。上述方法一般把调整量小作为目标函数，忽视了控制的经济性，很可能造成控制经济成本过高使算法不实用。

因此，需要一种技术，在进行多断面潮流校正时，不仅考虑出力调整量的大小，还要考虑控制的经济性，实现控制的经济性和调整量的平衡。

发明内容

为了解决现有多断面潮流校正技术中，对多断面的协同控制以及控制经济性考虑不充分的技术问题，本发明提供一种基于电网准稳态灵敏度的多断面协同校正方法，所述方法包括：

步骤1、采集电网基态情况下输电断面潮流及过载、重载支路信息，并生成输电断面集合T和过载及超载支路集合OL；

步骤2、根据输电断面潮流确定电网中发电机组的准稳态发电机转移分布因子；

步骤3、根据发电机组的准稳态发电机转移分布因子,电网过载、重载支路信息,输电断面集合T和过载及超载支路集合OL确定电网发电机组的综合灵敏度系数，并将发电机组按照所述综合灵敏度系数从大到小的顺序进行排序，选取综合灵敏度系数大于预先设置的灵敏度系数阈值的发电机组，生成控制发电机组集合Q＝{q₁,q₂,...q_m}；

步骤4、根据预先设置的电网多断面协同校正模型，基于输电断面集合T和过载及超载支路集合OL计算所述控制发电机组集合中各发电机组出力调整量；

步骤5、当所述发电机组出力调整量无解时，令m＝m+1，从按照所述综合灵敏度系数从大到小的顺序进行排序的序列中选取前m个发电机组，并生成控制发电机组集合Q＝{q₁,q₂,...q_m}后，返回步骤4；

步骤6、当所述发电机组出力调整量有解时，根据所述发电机组出力调整量计算校正后支路的有功潮流值，并比较所述校正后支路的有功潮流值和支路最大有功潮流值，确定所述校正后支路是否为越限支路；

步骤7、当所述校正后支路存在越限支路时，将所述支路加入过载及超载支路集合OL，并返回步骤4；当所述校正后支路全部不是越限支路时，按照确定的发电机组出力调整量进行电网发电机组的调整。

进一步地，所述根据输电断面潮流确定电网中发电机组的准稳态发电机转移分布因子包括：

计算电网发电机组转移分布因子，其计算公式为：

式中：

为机组i注入功率改变△P_i时支路k有功潮流改变量；X是直流潮流中B₀的逆矩阵，m,n是支路k两端母线号，x_k是支路k的电抗值，B₀是以1/x_k为支路导纳建立的节点导纳矩阵；G_k-i的物理含义为机组i注入有功功率增加一个单位时，支路k上有功功率改变量；

根据电网发电机组转移分布因子计算电网准稳态发电机组转移分布因子，其计算公式为：

式中，

为电网准稳态发电机组转移分布因子系数矩阵；G_k-G为发电机组转移分布因子系数矩阵，F_u是考虑准稳态响应的变换矩阵；I_G为n_G×n_G阶单位矩阵，其中n_G为发电机组台数；α_G为n_G台发电机组承担不平衡功率的承担系数矩矢量，α_G和1_G均为n_G×1维的全1列矢量，且α_i是矢量α_G的第i个元素。

进一步地，所述根据发电机组的准稳态发电机转移分布因子,电网过载、重载支路信息,输电断面集合T和过载及超载支路集合OL确定电网发电机组的综合灵敏度系数包括：

计算第i台发电机组对输电断面t的灵敏度S_t-i,其计算公式为：

式中，β_k为支路k的权重；

为矩阵

中的元素，

分别为支路k的最大有功潮流、当前有功潮流，

为线路的负载率；OL为电网全部过载及重载支路集合，所述重载支路是线路负载率大于设定的负载率阈值的支路，S_t-i的物理含义为节点i注入功率增加一个单位时，断面t加权潮流改变量；

根据第i台发电机组对输电断面t的灵敏度S_t-i计算第i台发电机组的综合灵敏度，其计算公式为：

式中，T为输电断面集合，L为过载及超载支路集合OL中，去除输电断面集合T中的过载及重载支路后的过载及重载支路集合。

进一步地，所述根据预先设置的电网多断面协同校正模型，基于输电断面集合T和过载及超载支路集合OL计算所述控制发电机组集合中各发电机组出力调整量是指在满足电网运行的约束条件的前提下，通过调整发电机出力使系统总运行成本增加最少，所述多断面协同校正模型的计算公式为：

其中：

0≤P_i ^k≤(P_i,max-P_i,min)/N (10)

式中，a_i、b_i、c_i是发电机的成本系数，

为调整后机组i出力值，△P_i为机组i的实际调整量；

为调整前机组i的出力，P_i,min，P_i,max分别为机组最小、最大出力值；

为机组在第k段分段线的斜率；P_i ^k为机组i在第k段的出力；

分别为机组i第k段最小、最大出力值；

所述约束条件包括：

△P＝F_u△P⁽⁰⁾ (15)

式中,△P_i ⁽⁰⁾为机组i调整量；

为输电断面t有功潮流上限；T为输电断面集合，Q为进行多断面协同校正时的控制发电机组集合，式(12)表示输电断面总有功潮流值小于限值；式(13)表示调整后消除支路过载及防止重载支路成为新的过载支路；式(14)表示各机组调整量的上下限；式(15)表示了发电机调整量△P⁽⁰⁾和调整不平衡量按承担系数α_G在机组间分配后发电机实际调整量△P之间的关系。

进一步地，所述当所述发电机组出力调整量有解时，根据所述发电机组出力调整量计算校正后支路的有功潮流值，并比较所述校正后支路的有功潮流值和支路最大有功潮流值，确定所述校正后支路是否为越限支路包括：

根据求解的发电机组出力调整量计算校正后支路的有功潮流值，其计算公式为：

式中，

为校正后支路k有功潮流值，

为校正前支路k有功潮流值，Q为进行多断面协同校正时的控制发电机组集合，△P_i ⁽⁰⁾为机组i调整量，

为机组i对支路k的准稳态发电机转移分布因子；

当校正后支路k有功潮流值

不小于支路k的最大有功潮流值时，确定支路k为越限支路，当校正后支路k有功潮流值

小于支路k的最大有功潮流值时，确定支路k不是越限支路。

根据本发明的另一方面，本发明提供一种基于电网准稳态灵敏度的多断面协同校正系统，所述系统包括：

数据采集单元，其用于采集电网基态情况下输电断面潮流及过载、重载支路信息，并生成输电断面集合T和过载及超载支路集合OL；

分布因子单元，其用于根据输电断面潮流确定电网中发电机组的准稳态发电机转移分布因子；

控制发电机组单元，其用于根据发电机组的准稳态发电机转移分布因子,电网过载、重载支路信息,输电断面集合T和过载及超载支路集合OL确定电网发电机组的综合灵敏度系数，并将发电机组按照所述综合灵敏度系数从大到小的顺序进行排序，选取综合灵敏度系数大于预先设置的灵敏度系数阈值的发电机组，生成控制发电机组集合Q＝{q₁,q₂,…q_m}；

出力调整单元，其用于根据预先设置的电网多断面协同校正模型，基于输电断面集合T和过载及超载支路集合OL计算所述控制发电机组集合中各发电机组出力调整量；

发电机组调整单元，其用于当所述发电机组出力调整量无解时，令m＝m+1，从按照控制发电机组单元中所述发电机组的综合灵敏度系数从大到小的顺序进行排序的序列中选取前m个发电机组，并生成控制发电机组集合Q＝{q₁,q₂,…q_m}后，返回出力调整单元；

越限支路单元，其用于当所述发电机组出力调整量有解时，根据所述发电机组出力调整量计算校正后支路的有功潮流值，并比较所述校正后支路的有功潮流值和支路最大有功潮流值，确定所述校正后支路是否为越限支路；

调整方案输出单元，其用于当所述校正后支路存在越限支路时，将所述支路加入过载及超载支路集合OL，并返回出力调整单元；当所述校正后支路全部不是越限支路时，按照确定的发电机组出力调整量进行电网发电机组的调整。

进一步地，所述分布因子单元包括：

第一因子单元，其用于计算电网发电机组转移分布因子，其计算公式为：

式中：

为机组i注入功率改变△P_i时支路k有功潮流改变量；X是直流潮流中B₀的逆矩阵，m,n是支路k两端母线号，x_k是支路k的电抗值，B₀是以1/x_k为支路导纳建立的节点导纳矩阵；G_k-i的物理含义为机组i注入有功功率增加一个单位时，支路k上有功功率改变量；

第二因子单元，其用于根据电网发电机组转移分布因子计算电网准稳态发电机组转移分布因子，其计算公式为：

式中，

为电网准稳态发电机组转移分布因子系数矩阵；G_k-G为发电机组转移分布因子系数矩阵，F_u是考虑准稳态响应的变换矩阵；I_G为n_G×n_G阶单位矩阵，其中n_G为发电机组台数；α_G为n_G台发电机组承担不平衡功率的承担系数矩矢量，α_G和1_G均为n_G×1维的全1列矢量，且α_i是矢量α_G的第i个元素。

进一步地，所述控制发电机组单元根据发电机组的准稳态发电机转移分布因子,电网过载、重载支路信息,输电断面集合T和过载及超载支路集合OL确定电网发电机组的综合灵敏度系数包括：

计算第i台发电机组对输电断面t的灵敏度S_t-i,其计算公式为：

式中，β_k为支路k的权重；

为矩阵

中的元素，

分别为支路k的最大有功潮流、当前有功潮流，

为线路的负载率；OL为电网全部过载及重载支路集合，所述重载支路是线路负载率大于设定的负载率阈值的支路，S_t-i的物理含义为节点i注入功率增加一个单位时，断面t加权潮流改变量；

根据第i台发电机组对输电断面t的灵敏度S_t-i计算第i台发电机组的综合灵敏度，其计算公式为：

式中，T为输电断面集合，L为过载及超载支路集合OL中，去除输电断面集合T中的过载及重载支路后的过载及重载支路集合。

进一步地，所述出力调整单元根据预先设置的电网多断面协同校正模型，基于输电断面集合T和过载及超载支路集合OL计算所述控制发电机组集合中各发电机组出力调整量是指在满足电网运行的约束条件的前提下，通过调整发电机出力使系统总运行成本增加最少，所述多断面协同校正模型的计算公式为：

其中：

0≤P_i ^k≤(P_i,max-P_i,min)/N (10)

式中，a_i、b_i、c_i是发电机的成本系数，

为调整后机组i出力值，△P_i为机组i的实际调整量；

为调整前机组i的出力，P_i,min，P_i,max分别为机组最小、最大出力值；

为机组在第k段分段线的斜率；P_i ^k为机组i在第k段的出力；

分别为机组i第k段最小、最大出力值；

所述约束条件包括：

△P＝F_u△P⁽⁰⁾ (15)

式中,△P_i ⁽⁰⁾为机组i调整量；

为输电断面t有功潮流上限；T为输电断面集合，Q为进行多断面协同校正时的控制发电机组集合，式(12)表示输电断面总有功潮流值小于限值；式(13)表示调整后消除支路过载及防止重载支路成为新的过载支路；式(14)表示各机组调整量的上下限；式(15)表示了发电机调整量△P⁽⁰⁾和调整不平衡量按承担系数α_G在机组间分配后发电机实际调整量△P之间的关系。

进一步地，所述越限支路单元包括：

潮流计算单元，其用于根据求解的发电机组出力调整量计算校正后支路的有功潮流值，其计算公式为：

式中，

为校正后支路k有功潮流值，

为校正前支路k有功潮流值，Q为进行多断面协同校正时的控制发电机组集合，△P_i ⁽⁰⁾为机组i调整量，

为机组i对支路k的准稳态发电机转移分布因子；

越限确定单元，其用于当校正后支路k有功潮流值

不小于支路k的最大有功潮流值时，确定支路k为越限支路，当校正后支路k有功潮流值

小于支路k的最大有功潮流值时，确定支路k不是越限支路。

本发明技术方案提供一种基于电网准稳态灵敏度的多断面协同校正方法和系统，所述方法和系统基于发电机转移分布因子计算准稳态发电机转移分布因子，并基于所述准稳态发电机转移分布因子计算发电机对电网每条支路的准稳态灵敏度，根据所述发电机对电网每条支路的准稳态灵敏度计算所述发电机的准稳态综合灵敏度，然后基于所述发电机组综合灵敏度确定进行多断面协调校正的控制发电机集合，再根据以调整成本最低为目标函数，断面总潮流、支路潮流、机组调整出力为约束条件的多断面协同校正模型，计算每个发电机组对支路的出力调整量，在所述校正后支路不存在越限支路的前提下，输出所述调整方案，实现电力系统潮流对多个断面的协同安全控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明能对多断面总潮流及过载支路潮流进行有效控制，且计算速度快；本发明得到的控制方案不因平衡节点的改变而改变；本发明计算发电机的综合灵敏度时综合考虑其对多个断面的综合影响，从而使选出的控制发电机集合能够对多个断面协同控制；将重载支路考虑进支路约束，能够极大降低校正后出现新的越限支路的可能。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为根据本发明优选实施方式的基于电网准稳态灵敏度的多断面协同校正方法的流程图；

图2为根据本发明优选实施方式的基于电网准稳态灵敏度的多断面协同校正系统的结构示意图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为根据本发明优选实施方式的基于电网准稳态灵敏度的多断面协同校正方法的流程图。如图1所示，本优选实施方式所述的基于电网准稳态灵敏度的多断面协同校正方法100从步骤101开始。

在步骤101，采集电网基态情况下输电断面潮流及过载、重载支路信息，并生成输电断面集合T和过载及超载支路集合OL。

在步骤102，根据输电断面潮流确定电网中发电机组的准稳态发电机转移分布因子。

在步骤103，根据发电机组的准稳态发电机转移分布因子,电网过载、重载支路信息,输电断面集合T和过载及超载支路集合OL确定电网发电机组的综合灵敏度系数，并将发电机组按照所述综合灵敏度系数从大到小的顺序进行排序，选取综合灵敏度系数大于预先设置的灵敏度系数阈值的发电机组，生成控制发电机组集合Q＝{q₁,q₂,…q_m}。所述发电机组综合灵敏度系数计算，其目的是从所有可控发电机中选择对消除支路越限和防止调整后出现新的越限支路的最有利的发电机组集合。

在步骤104，根据预先设置的电网多断面协同校正模型，基于输电断面集合T和过载及超载支路集合OL计算所述控制发电机组集合中各发电机组出力调整量。

在步骤105，当所述发电机组出力调整量无解时，令m＝m+1，从按照所述综合灵敏度系数从大到小的顺序进行排序的序列中选取前m个发电机组，并生成控制发电机组集合Q＝{q₁,q₂,…q_m}后，返回步骤104。

在步骤106，当所述发电机组出力调整量有解时，根据所述发电机组出力调整量计算校正后支路的有功潮流值，并比较所述校正后支路的有功潮流值和支路最大有功潮流值，确定所述校正后支路是否为越限支路。

在步骤107，当所述校正后支路存在越限支路时，将所述支路加入过载及超载支路集合OL，并返回步骤104；

在步骤108，当所述校正后支路全部不是越限支路时，按照确定的发电机组出力调整量进行电网发电机组的调整。

优选地，所述根据输电断面潮流确定电网中发电机组的准稳态发电机转移分布因子包括：

计算电网发电机组转移分布因子，其计算公式为：

式中：

为机组i注入功率改变△P_i时支路k有功潮流改变量；X是直流潮流中B₀的逆矩阵，m,n是支路k两端母线号，x_k是支路k的电抗值，B₀是以1/x_k为支路导纳建立的节点导纳矩阵；G_k-i的物理含义为机组i注入有功功率增加一个单位时，支路k上有功功率改变量；

根据电网发电机组转移分布因子计算电网准稳态发电机组转移分布因子，其计算公式为：

式中，

为电网准稳态发电机组转移分布因子系数矩阵；G_k-G为发电机组转移分布因子系数矩阵，F_u是考虑准稳态响应的变换矩阵；I_G为n_G×n_G阶单位矩阵，其中n_G为发电机组台数；α_G为n_G台发电机组承担不平衡功率的承担系数矩矢量，α_G和1_G均为n_G×1维的全1列矢量，且α_i是矢量α_G的第i个元素。

优选地，所述根据发电机组的准稳态发电机转移分布因子,电网过载、重载支路信息,输电断面集合T和过载及超载支路集合OL确定电网发电机组的综合灵敏度系数包括：

计算第i台发电机组对输电断面t的灵敏度S_t-i,其计算公式为：

式中，β_k为支路k的权重；

为矩阵

中的元素，

分别为支路k的最大有功潮流、当前有功潮流，

为线路的负载率；OL为电网全部过载及重载支路集合，所述重载支路是线路负载率大于设定的负载率阈值的支路，S_t-i的物理含义为节点i注入功率增加一个单位时，断面t加权潮流改变量；

根据第i台发电机组对输电断面t的灵敏度S_t-i计算第i台发电机组的综合灵敏度，其计算公式为：

式中，T为输电断面集合，L为过载及超载支路集合OL中，去除输电断面集合T中的过载及重载支路后的过载及重载支路集合。

优选地，所述根据预先设置的电网多断面协同校正模型，基于输电断面集合T和过载及超载支路集合OL计算所述控制发电机组集合中各发电机组出力调整量是指在满足电网运行的约束条件的前提下，通过调整发电机出力使系统总运行成本增加最少，所述多断面协同校正模型的计算公式为：

其中：

0≤P_i ^k≤(P_i,max-P_i,min)/N (10)

式中，a_i、b_i、c_i是发电机的成本系数，

为调整后机组i出力值，△P_i为机组i的实际调整量；

为调整前机组i的出力，P_i,min，P_i,max分别为机组最小、最大出力值；

为机组在第k段分段线的斜率；P_i ^k为机组i在第k段的出力；

分别为机组i第k段最小、最大出力值；

所述约束条件包括：

△P＝F_u△P⁽⁰⁾ (15)

式中,△P_i ⁽⁰⁾为机组i调整量；

为输电断面t有功潮流上限；T为输电断面集合，Q为进行多断面协同校正时的控制发电机组集合，式(12)表示输电断面总有功潮流值小于限值；式(13)表示调整后消除支路过载及防止重载支路成为新的过载支路；将重载支路考虑进支路约束，极大降低了校正后出现新的越限支路的可能，式(14)表示各机组调整量的上下限；式(15)表示了发电机调整量△P⁽⁰⁾和调整不平衡量按承担系数α_G在机组间分配后发电机实际调整量△P之间的关系。

优选地，所述当所述发电机组出力调整量有解时，根据所述发电机组出力调整量计算校正后支路的有功潮流值，并比较所述校正后支路的有功潮流值和支路最大有功潮流值，确定所述校正后支路是否为越限支路包括：

根据求解的发电机组出力调整量计算校正后支路的有功潮流值，其计算公式为：

式中，

为校正后支路k有功潮流值，

为校正前支路k有功潮流值，Q为进行多断面协同校正时的控制发电机组集合，△P_i ⁽⁰⁾为机组i调整量，

为机组i对支路k的准稳态发电机转移分布因子；

当校正后支路k有功潮流值

不小于支路k的最大有功潮流值时，确定支路k为越限支路，当校正后支路k有功潮流值

小于支路k的最大有功潮流值时，确定支路k不是越限支路。

图2为根据本发明优选实施方式的基于电网准稳态灵敏度的多断面协同校正系统的结构示意图。如图2所示，本优选实施方式所述的基于电网准稳态灵敏度的多断面协同校正系统200包括：

数据采集单元201，其用于采集电网基态情况下输电断面潮流及过载、重载支路信息，并生成输电断面集合T和过载及超载支路集合OL。

分布因子单元202，其用于根据输电断面潮流确定电网中发电机组的准稳态发电机转移分布因子。

控制发电机组单元203，其用于根据发电机组的准稳态发电机转移分布因子,电网过载、重载支路信息,输电断面集合T和过载及超载支路集合OL确定电网发电机组的综合灵敏度系数，并将发电机组按照所述综合灵敏度系数从大到小的顺序进行排序，选取综合灵敏度系数大于预先设置的灵敏度系数阈值的发电机组，生成控制发电机组集合Q＝{q₁,q₂,…q_m}。

出力调整单元204，其用于根据预先设置的电网多断面协同校正模型，基于输电断面集合T和过载及超载支路集合OL计算所述控制发电机组集合中各发电机组出力调整量。

发电机组调整单元205，其用于当所述发电机组出力调整量无解时，令m＝m+1，从按照控制发电机组单元中所述发电机组的综合灵敏度系数从大到小的顺序进行排序的序列中选取前m个发电机组，并生成控制发电机组集合Q＝{q₁,q₂,...q_m}后，返回出力调整单元204。

越限支路单元206，其用于当所述发电机组出力调整量有解时，根据所述发电机组出力调整量计算校正后支路的有功潮流值，并比较所述校正后支路的有功潮流值和支路最大有功潮流值，确定所述校正后支路是否为越限支路。

调整方案输出单元207，其用于当所述校正后支路存在越限支路时，将所述支路加入过载及超载支路集合OL，并返回出力调整单元204；当所述校正后支路全部不是越限支路时，按照确定的发电机组出力调整量进行电网发电机组的调整。

优选地，所述分布因子单元202包括：

第一因子单元221，其用于计算电网发电机组转移分布因子，其计算公式为：

式中：

为机组i注入功率改变△P_i时支路k有功潮流改变量；X是直流潮流中B₀的逆矩阵，m,n是支路k两端母线号，x_k是支路k的电抗值，B₀是以1/x_k为支路导纳建立的节点导纳矩阵；G_k-i的物理含义为机组i注入有功功率增加一个单位时，支路k上有功功率改变量；

第二因子单元222，其用于根据电网发电机组转移分布因子计算电网准稳态发电机组转移分布因子，其计算公式为：

式中，

为电网准稳态发电机组转移分布因子系数矩阵；G_k-G为发电机组转移分布因子系数矩阵，F_u是考虑准稳态响应的变换矩阵；I_G为n_G×n_G阶单位矩阵，其中n_G为发电机组台数；α_G为n_G台发电机组承担不平衡功率的承担系数矩矢量，α_G和1_G均为n_G×1维的全1列矢量，且α_i是矢量α_G的第i个元素。

优选地，所述控制发电机组单元203根据发电机组的准稳态发电机转移分布因子,电网过载、重载支路信息,输电断面集合T和过载及超载支路集合OL确定电网发电机组的综合灵敏度系数包括：

计算第i台发电机组对输电断面t的灵敏度S_t-i,其计算公式为：

式中，β_k为支路k的权重；

为矩阵

中的元素，

分别为支路k的最大有功潮流、当前有功潮流，

为线路的负载率；OL为电网全部过载及重载支路集合，所述重载支路是线路负载率大于设定的负载率阈值的支路，S_t-i的物理含义为节点i注入功率增加一个单位时，断面t加权潮流改变量；

根据第i台发电机组对输电断面t的灵敏度S_t-i计算第i台发电机组的综合灵敏度，其计算公式为：

式中，T为输电断面集合，L为过载及超载支路集合OL中，去除输电断面集合T中的过载及重载支路后的过载及重载支路集合。

优选地，所述出力调整单元204根据预先设置的电网多断面协同校正模型，基于输电断面集合T和过载及超载支路集合OL计算所述控制发电机组集合中各发电机组出力调整量是指在满足电网运行的约束条件的前提下，通过调整发电机出力使系统总运行成本增加最少，所述多断面协同校正模型的计算公式为：

其中：

0≤P_i ^k≤(P_i,max-P_i,min)/N (10)

式中，a_i、b_i、c_i是发电机的成本系数，

为调整后机组i出力值，△P_i为机组i的实际调整量；

为调整前机组i的出力，P_i,min，P_i,max分别为机组最小、最大出力值；

为机组在第k段分段线的斜率；P_i ^k为机组i在第k段的出力；

分别为机组i第k段最小、最大出力值；

所述约束条件包括：

△P＝F_u△P⁽⁰⁾ (15)

式中,△P_i ⁽⁰⁾为机组i调整量；

为输电断面t有功潮流上限；T为输电断面集合，Q为进行多断面协同校正时的控制发电机组集合，式(12)表示输电断面总有功潮流值小于限值；式(13)表示调整后消除支路过载及防止重载支路成为新的过载支路；式(14)表示各机组调整量的上下限；式(15)表示了发电机调整量△P⁽⁰⁾和调整不平衡量按承担系数α_G在机组间分配后发电机实际调整量△P之间的关系。

优选地，所述越限支路单元206包括：

潮流计算单元，其用于根据求解的发电机组出力调整量计算校正后支路的有功潮流值，其计算公式为：

式中，

为校正后支路k有功潮流值，

为校正前支路k有功潮流值，Q为进行多断面协同校正时的控制发电机组集合，△P_i ⁽⁰⁾为机组i调整量，

为机组i对支路k的准稳态发电机转移分布因子；

越限确定单元，其用于当校正后支路k有功潮流值

不小于支路k的最大有功潮流值时，确定支路k为越限支路，当校正后支路k有功潮流值

小于支路k的最大有功潮流值时，确定支路k不是越限支路。

本发明所述基于电网准稳态灵敏度的多断面协同校正系统对电网进行多断面协同控制的方法与本发明所述基于电网准稳态灵敏度的多断面协同校正方法采用的步骤相同，并且达到的技术效果也相同，此处不再赘述。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于电网准稳态灵敏度的多断面协同校正方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1、采集电网基态情况下输电断面潮流及过载、重载支路信息，并生成输电断面集合T和过载及超载支路集合OL；

步骤2、根据输电断面潮流确定电网中发电机组的准稳态发电机转移分布因子；

步骤3、根据发电机组的准稳态发电机转移分布因子,电网过载、重载支路信息,输电断面集合T和过载及超载支路集合OL确定电网发电机组的综合灵敏度系数，并将发电机组按照所述综合灵敏度系数从大到小的顺序进行排序，选取综合灵敏度系数大于预先设置的灵敏度系数阈值的发电机组，生成控制发电机组集合Q＝{q₁,q₂,…q_m}；

步骤4、根据预先设置的电网多断面协同校正模型，基于输电断面集合T和过载及超载支路集合OL计算所述控制发电机组集合中各发电机组出力调整量；

步骤5、当所述发电机组出力调整量无解时，令m＝m+1，从按照所述综合灵敏度系数从大到小的顺序进行排序的序列中选取前m个发电机组，并生成控制发电机组集合Q＝{q₁,q₂,…q_m}后，返回步骤4；

步骤6、当所述发电机组出力调整量有解时，根据所述发电机组出力调整量计算校正后支路的有功潮流值，并比较所述校正后支路的有功潮流值和支路最大有功潮流值，确定所述校正后支路是否为越限支路；

步骤7、当所述校正后支路存在越限支路时，将所述支路加入过载及超载支路集合OL，并返回步骤4；当所述校正后支路全部不是越限支路时，按照确定的发电机组出力调整量进行电网发电机组的调整。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据输电断面潮流确定电网中发电机组的准稳态发电机转移分布因子包括：

计算电网发电机组转移分布因子，其计算公式为：

式中：

为机组i注入功率改变△P_i时支路k有功潮流改变量；X是直流潮流中B₀的逆矩阵，m,n是支路k两端母线号，x_k是支路k的电抗值，B₀是以1/x_k为支路导纳建立的节点导纳矩阵；G_k-i的物理含义为机组i注入有功功率增加一个单位时，支路k上有功功率改变量；

根据电网发电机组转移分布因子计算电网准稳态发电机组转移分布因子，其计算公式为：

式中，

为电网准稳态发电机组转移分布因子系数矩阵；G_k-G为发电机组转移分布因子系数矩阵，F_u是考虑准稳态响应的变换矩阵；I_G为n_G×n_G阶单位矩阵，其中n_G为发电机组台数；α_G为n_G台发电机组承担不平衡功率的承担系数矩矢量，α_G和1_G均为n_G×1维的全1列矢量，且α_i是矢量α_G的第i个元素。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据发电机组的准稳态发电机转移分布因子,电网过载、重载支路信息,输电断面集合T和过载及超载支路集合OL确定电网发电机组的综合灵敏度系数包括：

计算第i台发电机组对输电断面t的灵敏度S_t-i,其计算公式为：

式中，β_k为支路k的权重；

为矩阵

中的元素，

分别为支路k的最大有功潮流、当前有功潮流，

为线路的负载率；OL为电网全部过载及重载支路集合，所述重载支路是线路负载率大于设定的负载率阈值的支路，S_t-i的物理含义为节点i注入功率增加一个单位时，断面t加权潮流改变量；

根据第i台发电机组对输电断面t的灵敏度S_t-i计算第i台发电机组的综合灵敏度，其计算公式为：

式中，T为输电断面集合，L为过载及超载支路集合OL中，去除输电断面集合T中的过载及重载支路后的过载及重载支路集合。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据预先设置的电网多断面协同校正模型，基于输电断面集合T和过载及超载支路集合OL计算所述控制发电机组集合中各发电机组出力调整量是指在满足电网运行的约束条件的前提下，通过调整发电机出力使系统总运行成本增加最少，所述多断面协同校正模型的计算公式为：

其中：

0≤P_i ^k≤(P_i,max-P_i,min)/N (10)

式中，a_i、b_i、c_i是发电机的成本系数，P_i＝P_i ⁰+△P_i为调整后机组i出力值，△P_i为机组i的实际调整量；P_i ⁰为调整前机组i的出力，P_i,min，P_i,max分别为机组最小、最大出力值；r_i ^k为机组在第k段分段线的斜率；P_i ^k为机组i在第k段的出力；

分别为机组i第k段最小、最大出力值；

所述约束条件包括：

△P＝F_u△P⁽⁰⁾ (15)

式中,△P_i ⁽⁰⁾为机组i调整量；

为输电断面t有功潮流上限；T为输电断面集合，Q为进行多断面协同校正时的控制发电机组集合，式(12)表示输电断面总有功潮流值小于限值；式(13)表示调整后消除支路过载及防止重载支路成为新的过载支路；式(14)表示各机组调整量的上下限；式(15)表示了发电机调整量△P⁽⁰⁾和调整不平衡量按承担系数α_G在机组间分配后发电机实际调整量△P之间的关系。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述当所述发电机组出力调整量有解时，根据所述发电机组出力调整量计算校正后支路的有功潮流值，并比较所述校正后支路的有功潮流值和支路最大有功潮流值，确定所述校正后支路是否为越限支路包括：

根据求解的发电机组出力调整量计算校正后支路的有功潮流值，其计算公式为：

式中，

为校正后支路k有功潮流值，

为校正前支路k有功潮流值，Q为进行多断面协同校正时的控制发电机组集合，△P_i ⁽⁰⁾为机组i调整量，

为机组i对支路k的准稳态发电机转移分布因子；

当校正后支路k有功潮流值

不小于支路k的最大有功潮流值时，确定支路k为越限支路，当校正后支路k有功潮流值

小于支路k的最大有功潮流值时，确定支路k不是越限支路。

6.一种基于电网准稳态灵敏度的多断面协同校正系统，其特征在于，所述系统包括：

数据采集单元，其用于采集电网基态情况下输电断面潮流及过载、重载支路信息，并生成输电断面集合T和过载及超载支路集合OL；

分布因子单元，其用于根据输电断面潮流确定电网中发电机组的准稳态发电机转移分布因子；

控制发电机组单元，其用于根据发电机组的准稳态发电机转移分布因子,电网过载、重载支路信息,输电断面集合T和过载及超载支路集合OL确定电网发电机组的综合灵敏度系数，并将发电机组按照所述综合灵敏度系数从大到小的顺序进行排序，选取综合灵敏度系数大于预先设置的灵敏度系数阈值的发电机组，生成控制发电机组集合Q＝{q₁,q₂,…q_m}；

出力调整单元，其用于根据预先设置的电网多断面协同校正模型，基于输电断面集合T和过载及超载支路集合OL计算所述控制发电机组集合中各发电机组出力调整量；

发电机组调整单元，其用于当所述发电机组出力调整量无解时，令m＝m+1，从按照控制发电机组单元中所述发电机组的综合灵敏度系数从大到小的顺序进行排序的序列中选取前m个发电机组，并生成控制发电机组集合Q＝{q₁,q₂,...q_m}后，返回出力调整单元；

越限支路单元，其用于当所述发电机组出力调整量有解时，根据所述发电机组出力调整量计算校正后支路的有功潮流值，并比较所述校正后支路的有功潮流值和支路最大有功潮流值，确定所述校正后支路是否为越限支路；

调整方案输出单元，其用于当所述校正后支路存在越限支路时，将所述支路加入过载及超载支路集合OL，并返回出力调整单元；当所述校正后支路全部不是越限支路时，按照确定的发电机组出力调整量进行电网发电机组的调整。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述分布因子单元包括：

第一因子单元，其用于计算电网发电机组转移分布因子，其计算公式为：

式中：

为机组i注入功率改变△P_i时支路k有功潮流改变量；X是直流潮流中B₀的逆矩阵，m,n是支路k两端母线号，x_k是支路k的电抗值，B₀是以1/x_k为支路导纳建立的节点导纳矩阵；G_k-i的物理含义为机组i注入有功功率增加一个单位时，支路k上有功功率改变量；

第二因子单元，其用于根据电网发电机组转移分布因子计算电网准稳态发电机组转移分布因子，其计算公式为：

式中，

为电网准稳态发电机组转移分布因子系数矩阵；G_k-G为发电机组转移分布因子系数矩阵，F_u是考虑准稳态响应的变换矩阵；I_G为n_G×n_G阶单位矩阵，其中n_G为发电机组台数；α_G为n_G台发电机组承担不平衡功率的承担系数矩矢量，α_G和1_G均为n_G×1维的全1列矢量，且α_i是矢量α_G的第i个元素。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制发电机组单元根据发电机组的准稳态发电机转移分布因子,电网过载、重载支路信息,输电断面集合T和过载及超载支路集合OL确定电网发电机组的综合灵敏度系数包括：

计算第i台发电机组对输电断面t的灵敏度S_t-i,其计算公式为：

式中，β_k为支路k的权重；

为矩阵

中的元素，

分别为支路k的最大有功潮流、当前有功潮流，

为线路的负载率；OL为电网全部过载及重载支路集合，所述重载支路是线路负载率大于设定的负载率阈值的支路，S_t-i的物理含义为节点i注入功率增加一个单位时，断面t加权潮流改变量；

根据第i台发电机组对输电断面t的灵敏度S_t-i计算第i台发电机组的综合灵敏度，其计算公式为：

式中，T为输电断面集合，L为过载及超载支路集合OL中，去除输电断面集合T中的过载及重载支路后的过载及重载支路集合。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述出力调整单元根据预先设置的电网多断面协同校正模型，基于输电断面集合T和过载及超载支路集合OL计算所述控制发电机组集合中各发电机组出力调整量是指在满足电网运行的约束条件的前提下，通过调整发电机出力使系统总运行成本增加最少，所述多断面协同校正模型的计算公式为：

其中：

0≤P_i ^k≤(P_i,max-P_i,min)/N (10)

式中，a_i、b_i、c_i是发电机的成本系数，P_i＝P_i ⁰+△P_i为调整后机组i出力值，△P_i为机组i的实际调整量；P_i ⁰为调整前机组i的出力，P_i,min，P_i,max分别为机组最小、最大出力值；r_i ^k为机组在第k段分段线的斜率；P_i ^k为机组i在第k段的出力；

分别为机组i第k段最小、最大出力值；

所述约束条件包括：

△P＝F_u△P⁽⁰⁾ (15)

式中,△P_i ⁽⁰⁾为机组i调整量；

为输电断面t有功潮流上限；T为输电断面集合，Q为进行多断面协同校正时的控制发电机组集合，式(12)表示输电断面总有功潮流值小于限值；式(13)表示调整后消除支路过载及防止重载支路成为新的过载支路；式(14)表示各机组调整量的上下限；式(15)表示了发电机调整量△P⁽⁰⁾和调整不平衡量按承担系数α_G在机组间分配后发电机实际调整量△P之间的关系。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述越限支路单元包括：

潮流计算单元，其用于根据求解的发电机组出力调整量计算校正后支路的有功潮流值，其计算公式为：

式中，

为校正后支路k有功潮流值，

为校正前支路k有功潮流值，Q为进行多断面协同校正时的控制发电机组集合，△P_i ⁽⁰⁾为机组i调整量，

为机组i对支路k的准稳态发电机转移分布因子；

越限确定单元，其用于当校正后支路k有功潮流值

不小于支路k的最大有功潮流值时，确定支路k为越限支路，当校正后支路k有功潮流值

小于支路k的最大有功潮流值时，确定支路k不是越限支路。

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