CN111160808A - 具有参数不确定的分布式事件触发电力系统经济调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有参数不确定的分布式事件触发电力系统经济调度方法，通过设置电力系统的初始参数；通过计算电力系统中发电机输出功率和设定负荷用电总功率得到一致性变量的值；计算发电机输出功率总和与负荷用电总功率的误差；通过事件触发函数判断是否需要进行迭代；利用一致性迭代公式计算下一个状态的一致性变量值；判断发电机输出功率和负荷用电功率是否满足约束条件；定义事件触发函数用于更新控制率；本发明在电力系统经济调度中通过事件触发一致性的方法，可实现电力系统的经济调度，有利于降低电网的运行成本，增大用电产生的效益，从而实现整个电力系统运行的经济效益最大化，且通过事件触发的通讯方式，降低了对通讯的依赖。

Description

具有参数不确定的分布式事件触发电力系统经济调度方法

技术领域

本发明涉及电力系统经济调度领域技术领域，主要涉及一种具有参数不确定的分布式事件触发电力系统经济调度方法。

背景技术

电力系统经济调度的主要目的是在满足用电需求、用电质量以及安全可靠运行的前提下，通过制定各个电站和负荷之间最优分配方案，降低整个电网的能耗，进而使企业获得最大的经济效益。

传统的集中控制方案对通信有很高的要求，导致计算量巨大。目前，传统的集中式框架电网正在向分布式的智能电网转变，分布式算法可以在通讯受限或者不可靠的情况下有效运行，有效利用分散在不同调度中心内的计算和数据资源，减小计算负担，更符合现代电力系统的发展趋势。在一致性的算法上加入事件驱动，可以进一步降低通信要求，大大减少对通信设备的成本投入。因此，研究一种具有参数不确定的分布式事件触发电力系统经济调度方法有一定的意义。

有鉴于此，确有必要提出一种具有参数不确定的分布式事件触发电力系统经济调度方法，以解决上述问题。

发明内容

发明目的：本发明针对上述背景技术中存在的问题，提供了一种参数不确定的分布式事件触发电力系统经济调度方法，在一致性迭代算法的基础上增加事件触发机制，通过将负荷用电效益函数表示为用电功率的二次函数，实现分布式事件触发电力系统经济调度的目的。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种具有参数不确定的分布式事件触发电力系统经济调度方法，包括以下步骤：

步骤1、提供电力系统，并设定系统参数，包括发电机成本函数C_i，初始时间T，时间间隔△t，系统所需迭代次数k_max；其中：

k_max＝T/△t+1

发电机成本系数a_i、b_i和c_i为常数，发电机输出功率的初始值为P_Gi，P_{Gi max}和P_{Gi min}分别表示发电机的最大输出功率和最小输出功率，i表示发电机的序号；

步骤2、所述电力系统包括若干发电机，根据各个发电机输出功率计算各发电机对应的一致性变量值X_i：

步骤3、计算发电机输出功率之和与负荷用电总功率的功率误差ΔP：

ΔP＝∑P_Gi-P_R

其中，P_R为负荷的用电总功率；

步骤4、通过一致性迭代公式计算下一状态的一致性变量值，并根据领导者更新公式和跟随者更新公式进行更新；

步骤5、判断发电机输出功率是否满足约束条件，具体公式如下：

步骤6、设定事件触发函数F_i，判断事件触发函数正负情况；当事件触发函数大于零时，更新控制率，从而控制电力系统的各个一致性变量值趋于一致；

步骤7、不断迭代，直至剩余迭代次数为0，迭代结束。

进一步地，所述步骤4中一致性迭代公式如下：

其中，

是由发电机通信拓扑决定的拉普拉斯矩阵，ω是三角函数，代表不确定函数；X(t_k)表示t_k时间下的一致性变量；

选取其中一个一致性变量的初始值为领导者，并用一致性迭代公式计算下一个状态的一致性变量值X_i(k+1)，i＝1,…6；根据所述步骤3中ΔP的值来增加或减小领导者的值；

领导者更新公式为：

其中，ε为收敛系数；

跟随者更新公式为：

进一步地，所述步骤6中事件触发函数为：

其中，

为正常数，

L_ii为拉氏矩阵

的对角元素；θ_max为三角函数ω幅值的最大值；

当事件触发函数F_i≤0时，控制率保持不变；当事件触发函数F_i>0时，则更新控制率，更新公式如下：

其中控制率U_i是电力系统中状态方程的描述，是外部输入用于控制电力系统的值，使得一致性变量值X_i的各个分量的值趋于一致。

有益效果：本发明具备以下优点：

本发明在电力系统经济调度中通过事件触发的方法，可实现电力系统的经济调度，有利于降低电网的运行成本，增大用电产生的效益，从而实现整个电力系统运行的经济效益最大化，且通过事件触发的通讯方式，降低了对通讯的依赖。

附图说明

图1是本发明所述电力系统经济调度方法的流程图；

图2是本发明实施例中各发电机之间的通信拓扑图；

图3是本发明实施例中各个一致性变量的触发间隔图；

图4是本发明实施例中各个一致性变量变化图；

图5是本发明实施例中各个发电机输出功率的变化图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示的一种具有参数不确定的分布式事件触发电力系统经济调度方法，包括以下步骤：

步骤1、提供电力系统，并设定系统参数，包括发电机成本函数Ci，初始时间T，时间间隔△t，系统所需迭代次数k_max；其中：

k_max＝T/△t+1

发电机成本系数a_i、b_i和c_i为常数，发电机输出功率的初始值为P_Gi，P_{Gi max}和P_{Gi min}分别表示发电机的最大输出功率和最小输出功率，i表示发电机的序号。

步骤2、该电力系统包括若干发电机，根据各个发电机输出功率计算各发电机对应的一致性变量值X_i：

步骤3、计算发电机输出功率之和与负荷用电总功率的功率误差ΔP：

ΔP＝∑P_Gi-P_R

其中，P_R为负荷的用电总功率。

步骤4、通过一致性迭代公式计算下一状态的一致性变量值，并根据领导者更新公式和跟随者更新公式进行更新；

一致性迭代公式如下：

其中，

是由发电机通信拓扑决定的拉普拉斯矩阵，ω是三角函数，代表不确定函数；X(t_k)表示t_k时间下的一致性变量；

选取其中一个一致性变量的初始值为领导者，并用一致性迭代公式计算下一个状态的一致性变量值X_i(k+1)，i＝1,…6；根据所述步骤3中ΔP的值来增加或减小领导者的值；

领导者更新公式为：

其中，ε为收敛系数；

跟随者更新公式为：

领导者/跟随者线程模型是一种经典的线程模型。在该模型中，存在一个领导者线程，用于处理主要的计算逻辑(比如读取数据)，待主要的计算逻辑处理完成后，领导者线程将降级，并且负责选择新的领导者线程。当降级的领导者线程把剩余的计算逻辑完成后，将自动回归线程池，变为跟随者，等待下一次被领导者选中。

步骤5、判断发电机输出功率和负荷用电功率是否满足约束条件；若满足，则将当前的发电机输出功率和负荷用电功率作为计算值；若不满足，则将发电机输出功率和负荷用电功率的最大值或最小值作为计算值，并使发电机输出功率和负荷用电功率满足约束条件；具体公式如下：

步骤6、设定事件触发函数F_i，判断事件触发函数正负情况；当事件触发函数大于零时，更新控制率，从而控制电力系统的各个一致性变量值趋于一致。

事件触发函数如下：

其中，

为正常数，

L_ii为拉氏矩阵

的对角元素；θ_max为三角函数ω幅值的最大值。

当事件触发函数F_i≤0时，控制率保持不变；当事件触发函数F_i>0时，则更新控制率，更新公式如下：

其中控制率U_i是电力系统中状态方程的描述，是外部输入用于控制电力系统的值，使得一致性变量值X_i的各个分量的值趋于一致。

步骤7、不断迭代，直至剩余迭代次数为0，迭代结束。

下面提供一种具体实施例，用于解释本发明提供的电力系统经济调度方法：

以一个具有6台发电机的电力系统为例进行详细说明。6台发电机之间的通信拓扑如图2所示。

首先，设置电力系统参数，如表1所示：

表1

发电机	a<sub>i</sub>	b<sub>i</sub>	c<sub>i</sub>	P<sub>Gi</sub>
					1	550	1.0650	0.0500	50
2	300	5.2950	0.1001	75
					3	75	1.3700	0.1099	100
4	150	1.5000	0.1010	125
					5	200	2.0000	0.9050	150
6	275	2.5000	0.9830	175

时间T＝10s，时间间隔△t＝0.005s,总共需要迭代的次数为：k_max＝T/△t+1＝2001。

则目标优化问题为：MIN∑C_i(P_Gi),i＝1…6。

计算各一致性变量的初始值，并将X₁选取为领导者：

进一步可得：

计算发电机输出功率之和与负荷用电总功率的功率误差ΔP：

ΔP＝P_R-P_G1-P_G2-P_G3-P_G4-P_G5-P_G6

其中P_Gi为第i台发电机的输出功率，P_R为负荷的用电总功率。

并用一致性迭代公式计算下一个状态的一致性变量值X_i(k+1)，i＝1,…6。根据ΔP的值来增加或减小领导者X₁的值。

领导者更新公式为：

跟随者更新公式为：

其中，收敛系数ε＝0.005，X_i为一致性变量值。

不断迭代，最终通过一致性变量值X_i(k+1)计算发电机的输出功率P_Gi。

如图3所示，当位于各个离散点时间时，表示各发电机和负荷之间需要进行通信，位于其他空白时间点则表示各发电机和负荷之间不需要通信。

如图4-图5所示，当各个一致性变量值趋于一致时，则趋于一致的值为一致性变量的最优解，同时各个发电机的输出功率和负荷用电功率趋于各自的值，此时用电效益减去发电成本所得的收益最大。

综上所述，本发明在电力系统经济调度中通过事件触发的方法，可实现电力系统的经济调度，有利于降低电网的运行成本，增大用电产生的效益，从而实现整个电力系统运行的经济效益最大化，且通过事件触发的通讯方式，降低了对通讯的依赖。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种具有参数不确定的分布式事件触发电力系统经济调度方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、提供电力系统，并设定系统参数，包括发电机成本函数C_i，初始时间T，时间间隔△t，系统所需迭代次数k_max；其中：

k_max＝T/△t+1

发电机成本系数a_i、b_i和c_i为常数，发电机输出功率的初始值为P_Gi，P_Gimax和P_Gimin分别表示发电机的最大输出功率和最小输出功率，i表示发电机的序号；

步骤2、所述电力系统包括若干发电机，根据各个发电机输出功率计算各发电机对应的一致性变量值X_i：

步骤3、计算发电机输出功率之和与负荷用电总功率的功率误差ΔP：

ΔP＝∑P_Gi-P_R

其中，P_R为负荷的用电总功率；

步骤4、通过一致性迭代公式计算下一状态的一致性变量值，并根据领导者更新公式和跟随者更新公式进行更新；

步骤5、判断发电机输出功率是否满足约束条件，具体公式如下：

步骤6、设定事件触发函数F_i，判断事件触发函数正负情况；当事件触发函数大于零时，更新控制率，从而控制电力系统的各个一致性变量值趋于一致；

步骤7、不断迭代，直至剩余迭代次数为0，迭代结束。

2.根据权利要求1所述的一种具有参数不确定的分布式事件触发电力系统经济调度方法，其特征在于：所述步骤4中一致性迭代公式如下：

其中，

是由发电机通信拓扑决定的拉普拉斯矩阵，ω是三角函数，代表不确定函数；X(t_k)表示t_k时间下的一致性变量；

选取其中一个一致性变量的初始值为领导者，并用一致性迭代公式计算下一个状态的一致性变量值X_i(k+1)，i＝1,…6；根据所述步骤3中ΔP的值来增加或减小领导者的值；

领导者更新公式为：

其中，ε为收敛系数；

跟随者更新公式为：

3.根据权利要求1所述的一种具有参数不确定的分布式事件触发电力系统经济调度方法，其特征在于：所述步骤6中事件触发函数为：

其中，N为发电机和负载总个数，

为正常数，

L_ii为拉氏矩阵

的对角元素；θ_max为三角函数ω幅值的最大值；

当事件触发函数F_i≤0时，控制率保持不变；当事件触发函数F_i>0时，则更新控制率，更新公式如下：

其中控制率U_i是电力系统中状态方程的描述，是外部输入用于控制电力系统的值，使得一致性变量值X_i的各个分量的值趋于一致。

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