CN111628528B - 风电参与系统恢复的潮流越限消除方法及装置 - Google Patents

风电参与系统恢复的潮流越限消除方法及装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种风电参与系统恢复的潮流越限消除方法及装置，包括：基于风电场的数量及风电出力特性，建立多场景下风电出力的不确定集；基于线路综合操作代价最小的目标策略以及满足风电出力多场景集的第一约束条件，建立调整模型；基于预设的求解器对所述不确定集对应的调整模型进行分层求解，通过求解计及直流潮流约束的调整模型，得到满足所述风电场在多场景下潮流越限消除的电网恢复方案；基于风电出力多场景集的第二约束条件，从所述电网恢复方案中选取最优电网恢复方案。从而使得风电接入电网发生潮流越限等安全问题时，可以快速、准确地提供一种风电参与系统恢复的潮流越限消除方案，提高电力系统的恢复效率。

Description

风电参与系统恢复的潮流越限消除方法及装置
技术领域
本申请涉及电力系统技术领域，具体而言，涉及一种风电参与系统恢复的潮流越限消除方法及装置。
背景技术
近年来，风电以其清洁以及资源丰富的优势受到国内外的高度重视。由于风电具有一定的不确定性，在为人们带来益处的同时，也带来了诸多挑战，尤其是在发生大停电等事故之后，对于电力系统的恢复过程，存在一些尚未解决的难题。
目前构建的网架大多为辐射状形式，系统网架薄弱，在发生大停电等事故之后，若在没有预估的情况下将风电接入至电网中，其不确定性容易引发诸如潮流越限等系统安全性问题，影响整个电力系统的恢复过程，甚至引发二次事故，具有极大的安全隐患。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例的目的在于提供风电参与系统恢复的潮流越限消除方法及装置，通过优化在大停电之后风电参与系统恢复方案，使得风电接入电网发生潮流越限等安全问题时，可以快速、准确地提供一种风电参与系统恢复的潮流越限消除方案，提高电力系统的恢复效率。
第一方面，本申请实施例提供了一种风电参与系统恢复的潮流越限消除方法，所述方法包括：
基于风电场的数量及风电出力特性，建立多场景下风电出力的不确定集；
基于线路综合操作代价最小的目标策略以及满足风电出力多场景集的第一约束条件，建立调整模型；
基于预设的求解器对所述不确定集对应的调整模型进行分层求解，通过求解计及直流潮流约束的调整模型，得到满足所述风电场在多场景下潮流越限消除的电网恢复方案；
基于风电出力多场景集的第二约束条件，从所述电网恢复方案中选取最优电网恢复方案。
第二方面，本申请实施例还提供一种风电参与系统恢复的潮流越限消除装置，所述装置包括：第一建立模块、第二建立模块、求解模块以及选取模块，其中：
第一建立模块，用于基于风电场的数量及风电出力特性，建立多场景下风电出力的不确定集；
第二建立模块，用于基于线路综合操作代价最小的目标策略以及满足风电出力多场景集的第一约束条件，建立调整模型；
求解模块，用于基于预设的求解器对所述不确定集对应的调整模型进行分层求解，通过求解计及直流潮流约束的调整模型，得到满足所述风电场在多场景下潮流越限消除的电网恢复方案；
选取模块，用于基于风电出力多场景集的第二约束条件，从所述电网恢复方案中选取最优电网恢复方案。
第三方面，本申请实施例还提供一种计算机设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当计算机设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行上述第一方面、或第一方面中任一种可能的实施方式中的步骤。
第四方面，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述第一方面、或第一方面中任一种可能的实施方式中的步骤。
本申请实施例提供的风电参与系统恢复的潮流越限消除方法及装置，使得当风电接入电网发生潮流越限等安全问题时，可以快速、准确地提供一种越限消除的恢复方案，提高电力系统的恢复效率，保证恢复进程顺利进行。
为使本申请的上述目的、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申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1示出了本申请实施例所提供的一种风电参与系统恢复的潮流越限消除方法的流程图；
图2示出了本申请实施例所提供的建立多场景下风电出力的不确定集的流程图；
图3示出了本申请实施例所提供的确定所述线路综合操作代价的流程图；
图4示出了本申请实施例所提供的选取最优电网恢复方案的方法的流程图；
图5示出了本申请实施例所提供的一种风电参与系统恢复的潮流越限消除装置的示意图；
图6示出了本申请实施例所提供的另一种风电参与系统恢复的潮流越限消除装置的示意图；
图7示出了本申请实施例所提供的一种计算机设备的示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
考虑到目前构建的网架大多为辐射状形式，系统网架薄弱，在发生大停电等事故之后，若在没有预估的情况下将风电接入至电网中，其不确定性容易引发诸如潮流越限等系统安全性问题，影响整个电力系统的恢复过程，甚至引发二次事故，具有极大的安全隐患。
本申请实施例提供的风电参与系统恢复的潮流越限消除方法及装置，使得风电接入电网发生潮流越限等安全问题时，可以快速、准确地提供一种风电参与系统恢复的潮流越限消除方案，提高电力系统的恢复效率，保证恢复进程顺利进行。
针对以上方案所存在的缺陷，均是发明人在经过实践并仔细研究后得出的结果，因此，上述问题的发现过程以及下文中本申请针对上述问题所提出的解决方案，都应该是发明人在本申请过程中对本申请做出的贡献。
下面将结合本申请中附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
本公开实施例所提供的风电参与系统恢复的潮流越限消除方法的执行主体一般为具有一定计算能力的计算机设备，该计算机设备例如包括：终端设备或服务器或其它处理设备，终端设备可以为用户设备(User Equipment，UE)、移动设备、用户终端、终端、蜂窝电话、无绳电话、个人数字处理(Personal Digital Assistant，PDA)、手持设备、计算设备、车载设备、可穿戴设备等。在一些可能的实现方式中，该风电参与系统恢复的潮流越限消除方法可以通过处理器调用存储器中存储的计算机可读指令的方式来实现。
下面以执行主体为终端设备为例对本公开实施例提供的风电参与系统恢复的潮流越限消除方法加以说明。
实施例一
参见图1所示，为本申请实施例一提供的风电参与系统恢复的潮流越限消除方法的流程图，所述方法包括步骤S101～S104，其中：
S101：基于风电场的数量及风电出力特性，建立多场景下风电出力的不确定集；
S102：基于线路综合操作代价最小的目标策略以及满足风电出力多场景集的第一约束条件，建立调整模型；
S103：基于预设的求解器对所述不确定集对应的调整模型进行分层求解，通过求解计及直流潮流约束的调整模型，得到满足所述风电场在多场景下潮流越限消除的电网恢复方案；
S104：基于风电出力多场景集的第二约束条件，从所述电网恢复方案中选取最优电网恢复方案。
本申请实施例提供的风电参与系统恢复的潮流越限消除方法，使得风电接入电网发生潮流越限等安全问题时，可以快速、准确地提供一种风电参与系统恢复的潮流越限消除方案，提高电力系统的恢复效率。
下面分别对上述S101～S103分别加以详细说明。
一：在上述S101中，根据设定的风电场数量及对应的风电出力特性，建立多场景下风电出力的不确定集，其中，多场景下风电出力的不确定集的构建是为了包含风电场所有出力情况。
请参阅图2，图2为本申请实施例所提供的建立多场景下风电出力的不确定集的流程图。所述建立多场景下风电出力的不确定集的具体方法包括步骤S1011～S1012，其中：
S1011：根据所述风电场数量，确定包括所述风电出力特性的多个极限场景；
S1012：基于所述风电场的功率信息及所述风电场之间相关性信息，从多个极限场景中选取满足设定条件的极限场景，作为所述多场景下风电出力的不确定集。
下面分别对上述S1011～S1012分别加以详细说明。
在上述S1011中，依据风电场数量确定极限场景个数。
其中，当风电场出力处于边界极限值时，该场景为极限场景，极限场景的数目随风电场数量的增加而成指数增长。
示例性的，设定风电场的出力为随机变量，风电场数为2时，极限场景为22，风电场出力的不确定集为二维集合；当风电场数为n时，极限场景数为2n，此时风电场出力的不确定集为n维空间几何体。不确定集的构建是为了包含风电场所有出力情况。不确定集合越小，所包含场景数越少，通过鲁棒优化得到的最优解的可信度越低。
由于极限场景具有典型代表性，单个风电场的不确定集合，如式(1)所示：
Figure BDA0002551074020000071
其中，
Figure BDA0002551074020000072
为在场景s下风电场w的不确定出力集合；
Figure BDA0002551074020000073
和
Figure BDA0002551074020000074
分别表示在场景s下，风电场w在t时刻的预测出力值、最低出力值和最高出力值。
此外，单个风电场的不确定集合等价于在置信水平α下的机会约束，如式(2)所示：
Figure BDA0002551074020000075
其中，Pr()表示某种情况下的概率，α为置信水平。
在上述S1012中，由于并非所述极限场景都满足设定条件，由此，需要基于所述风电场的功率信息及所述风电场之间相关性信息，从多个极限场景中选取满足设定条件的极限场景，作为所述多场景下风电出力的不确定集。
其中，由于多个风电场在时空上均有一定的相关性，因此本申请中利用相关性系数指标r表征某两个风电场出力之间的相关程度，如式(3)所示,进而构成了各风电场出力的相关系数矩阵R，如式(4)所示：
Figure BDA0002551074020000076
Figure BDA0002551074020000077
其中，r12表示风电场1和风电场2出力的相关系数；n为风电场数量；T为所截取考虑的时间尺度；P1,t和P2,t分别表示风电场1和风电场2在t时刻的出力；
Figure BDA0002551074020000078
和
Figure BDA0002551074020000079
分别表示风电场1和风电场2在T时间内出力均值。
当单个风电场的功率预测均值、功率预测标准差及风电场之间的出力相关系数矩阵已知时，可借鉴有关研究对于不确定集合的构建方法，得到在置信水平α下的随机变量的出力上下限值。
具体的，首先计算风电场群出力的期望值和方差，如式(5)所示：
Figure BDA0002551074020000081
其中，
Figure BDA0002551074020000082
和
Figure BDA0002551074020000083
分别表示风电场群出力的均值和方差；
Figure BDA0002551074020000084
和
Figure BDA0002551074020000085
表示在场景s下，风电场w的均值和标准差；r表示各风电场之间的相关系数。
之后，假设风电出力的概率密度函数是单峰的，故而不同的置信水平下，风电出力的概率边界值也是不同的。
示例性的，当0≤α≤1/3时，风电场出力的上下限值，如式(6)所示：
Figure BDA0002551074020000086
当1/3≤α≤1时，风电场出力的上下限值如式(7)所示：
Figure BDA0002551074020000087
最后，基于得到风电场出力的上下限值，对上述步骤得到的单个风电场的不确定集合进行筛选，构建多场景下风电出力的不确定集。
二、在上述S102中，基于以线路综合操作代价最小为目标的目标策略以及满足风电出力多场景集的第一约束条件，建立上述步骤中的调整模型。
为加快系统恢复进程，本申请将待恢复线路是否投入及待恢复节点是否带电作为控制变量，构建环形网络，缓解潮流越限负担。本申请中，定义综合操作代价的概念，建立以最小化综合操作代价为目标的网架结构灵活调整模型。
其中，所述线路综合操作代价包括新投入线路充电无功、线路操作代价和线路合环操作代价。
具体的，线路合环操作代价的定义如下：
借鉴电网络理论中有关树的概念，即在树中，连支数＝树支数-节点数+1。由一条连支构成的回路称为基本回路，而独立环的个数与基本回路数相等，则线路合环操作代价的解析表达式，如式(8)所示：
Figure BDA0002551074020000091
其中，c为线路多回通道的编号；zijc为控制变量，表征线路i-j-c是否投入，投入为1，未投入为0；mi为另一控制变量，表示节点i是否恢复供电，已恢复为1，未恢复为0；Lun为待恢复线路集合，Nun为未带电节点集合。
请参阅图3，图3为本申请实施例所提供的确定所述线路综合操作代价的流程图。所述确定所述线路综合操作代价的具体方法包括步骤S1021～S1022，其中：
S1021：根据所述新投入线路充电无功、所述线路操作代价、所述线路合环操作代以及预设的权重系数，确定所述新投入线路充电无功、线路操作代价和线路合环操作代价的加权和值；
S1022：将所述加权和值确定为所述线路综合操作代价。
下面分别对上述S1021～S1022分别加以详细说明。
在上述S1021中，综合操作代价定义f为以下三部分目标的加权和：新投入线路充电无功、线路合环操作代价和线路操作代价，如式(9)所示。
Figure BDA0002551074020000092
其中，zijc为控制变量，表征线路i-j-c是否投入，bijc表示线路i-j-c上的充电电纳；k1、k2分别为加权系数，Lun表示待恢复线路集合。
具体的，调整模型(目标函数)中的k1为新投入线路充电无功对应的加权系数(也即权重系数)，k2为线路合环操作代价的加权系数(也即权重系数)；其中，k1和k2可以相同，也可以不同。
此外，由于线路合环操作相比线路充电操作更复杂，故而在恢复的中后期，随着系统无功进相能力的增强，系数k1会随之降低。
在上述S1022中，将所述加权和值，即步骤S1021中得到的f确定为所述线路综合操作代价。
除了确定所述线路综合操作代价，还需要确定满足风电出力多场景集的第一约束条件，具体的，第一约束条件包括：
节点功率平衡约束集、线路交流潮流约束集、线路潮流传输约束集、机组出力约束集、电压相角约束集、风电出力约束集、控制变量约束集、节点和线路对应约束集、合闸角差约束集。
下面分别对每一种第一约束条件进行解释。
(1)节点功率平衡约束集：
Figure BDA0002551074020000101
Figure BDA0002551074020000102
其中，L表示线路，Lto和Lfrom分别表示流出线路和流入线路集合，N为带电节点集合，T为所截取考虑的时间尺度，S表示风电场景的集合，G表示机组，W表示风电场，
Figure BDA0002551074020000103
和
Figure BDA0002551074020000104
表示在场景s下线路i-j-c在t时刻的有功功率和无功功率，
Figure BDA0002551074020000105
和
Figure BDA0002551074020000106
表示在场景s下机组g在t时刻发出的有功功率和无功功率，
Figure BDA0002551074020000107
表示在场景s下风电场w在t时刻提供的有功预测功率；Pd,t和Qd,t表示节点在t时刻的有功负荷和无功负荷。
(2)线路交流潮流约束集：
Figure BDA0002551074020000111
Figure BDA0002551074020000112
其中，L表示线路，T为所截取考虑的时间尺度，S表示风电场景的集合，
Figure BDA0002551074020000113
和
Figure BDA0002551074020000114
表示在场景s下线路i-j-c在t时刻的有功功率和无功功率，zijc为控制变量，表征线路i-j-c是否投入，
Figure BDA0002551074020000115
和
Figure BDA0002551074020000116
分别表示场景s下，节点i和j在t时刻的电压值，θset表示合闸角系统同步检测继电器合闸角设定值；
Figure BDA00025510740200001124
表示在场景s下，在t时刻节点i和节点j的相角差，gijc为线路i-j-c的电导，bijc表示线路i-j-c上的充电电纳。
(3)线路潮流传输约束集：
Figure BDA0002551074020000117
Figure BDA0002551074020000118
其中，L表示线路，T为所截取考虑的时间尺度，S表示风电场景的集合，zijc为控制变量，表征线路i-j-c是否投入，
Figure BDA0002551074020000119
和
Figure BDA00025510740200001110
表示流过线路i-j-c的有功功率最小值和最大值，
Figure BDA00025510740200001111
和
Figure BDA00025510740200001112
表示流过线路i-j-c的无功功率最小值和最大值。
(4)机组出力约束集：
Figure BDA00025510740200001113
Figure BDA00025510740200001114
Figure BDA00025510740200001115
Figure BDA00025510740200001116
其中，G表示机组，GBS为黑启动机组集合，T为所截取考虑的时间尺度，S表示风电场景的集合，
Figure BDA00025510740200001117
和
Figure BDA00025510740200001118
表示在场景s下机组g在t时刻发出的有功功率和无功功率，
Figure BDA00025510740200001119
和
Figure BDA00025510740200001120
表示黑启动机组有功出力的最小值和最大值，
Figure BDA00025510740200001121
和
Figure BDA00025510740200001122
表示黑启动机组无功出力的最小值和最大值，
Figure BDA00025510740200001123
表示非黑启动机组出力的固定值。
(5)电压相角约束集：
Figure BDA0002551074020000121
Figure BDA0002551074020000122
其中，N为带电节点集合，T为所截取考虑的时间尺度，S表示风电场景的集合，
Figure BDA0002551074020000123
表示场景s下，节点i在t时刻的电压值，
Figure BDA0002551074020000124
表示在场景s下，在t时刻节点i的相角，
Figure BDA0002551074020000125
和
Figure BDA0002551074020000126
表示节点i电压的最小值和最大值，
Figure BDA0002551074020000127
和
Figure BDA0002551074020000128
表示节点i相角的最小值和最大值。
(6)风电出力约束集：
Figure BDA0002551074020000129
其中，Cw表示风电场w的装机容量，
Figure BDA00025510740200001210
表示在场景s下风电场w在t时刻提供的有功预测功率，
Figure BDA00025510740200001211
和
Figure BDA00025510740200001212
分别表示在场景s下，风电场w在t时刻的最低出力和最高出力。
(7)控制变量约束集：
Figure BDA00025510740200001213
Figure BDA00025510740200001214
其中，zijc为控制变量，表征线路i-j-c是否投入，Lun和Len表示未恢复线路和已恢复线路集合，J为允许投入的线路数量。
(8)节点和线路对应约束集：
Figure BDA00025510740200001215
Figure BDA00025510740200001216
Figure BDA00025510740200001217
其中，zijc为控制变量，表征线路i-j-c是否投入，N表示所有节点集合，M为极大的常数。
(9)合闸角差约束集：
Figure BDA00025510740200001218
其中，θset表示合闸角系统同步检测继电器合闸角设定值，
Figure BDA00025510740200001219
表示在场景s下，在t时刻节点i和节点j的相角差，Len表示和已恢复线路集合。
由于风电场接入电网的位置不同，消除潮流越限时预期风电场出力也不相同。当风电场接入受端电网时，预期的风电出力越接近最低出力限值时场景越恶劣；当风电场所接入电网的送受端不易区分时，最恶劣场景下的风电场预期出力也是无法确定的。因此，本申请构建风电出力的多场景集，求得网架结构恢复调整模型的相对最优解。随着约束条件的增加，网架结构调整的最优解集不会比之前的解集更优，但是却可以应对各种风电出力不确定的场景，避免引发二次停电事故。其中，以最小化综合操作代价为目标，同时计及交流潮流约束等多种约束的网架结构恢复调整模型是典型的MINIP模型。
具体的，在确定线路综合操作代价最小的目标策略以及满足风电出力多场景集的第一约束条件后，建立目标函数，如式(29)所示：
Figure BDA0002551074020000131
其中，f为目标函数，bijc表示线路i-j-c上的充电电纳，k1、k2分别为加权系数，zijc为控制变量，表征线路i-j-c是否投入，mi表示节点i是否恢复供电，Lun表示待恢复线路集合；Nun表示未带点节点集合。
三、在上述S103中，基于预设的求解器对上述步骤中确定的所述不确定集对应的调整模型进行分层求解，通过求解计及直流潮流约束的调整模型，从而得到满足所述风电场在多场景下潮流越限消除的多个电网恢复方案。
四、在上述S104中，基于设定的与所述多场景下风电出力的不确定集对应的第二约束条件，从多个电网恢复方案中选取最优电网恢复方案。
本申请中，为提高求解效率，采用分层思想简化求解电网恢复方案。具体的，上层建立计及直流潮流约束的多场景混合整数规划(Mixed-integer Programming,MIP)模型，下层通过合闸角差约束和交流潮流约束对上层网架进行校核，即先求得上层计及直流潮流约束的MIP模型的最优线路投运集合后，再进行下层的交流潮流和合闸角差约束校验，从而解决非线性规划(Nonlinear Programming，NLP)问题。
具体的，上层模型，即计及直流潮流约束的多场景混合整数规划MIP模型中，包括以下约束条件：
节点有功功率平衡约束集、线路直流潮流约束集、线路有功潮流传输约束集、机组有功出力约束集、节点相角约束集、风电出力约束集、控制变量约束集、节点和线路对应约束集、不可行割线性约束。
下面分别对每一种第一约束条件进行解释。
(1)节点有功功率平衡约束集：
Figure BDA0002551074020000141
其中，L表示线路，Lto和Lfrom分别表示流出线路和流入线路集合，N为带电节点集合，T为所截取考虑的时间尺度，S表示风电场景的集合，G表示机组，W表示风电场，
Figure BDA0002551074020000142
表示在场景s下线路i-j-c在t时刻的有功功率，
Figure BDA0002551074020000143
表示在场景s下机组g在t时刻发出的有功功率，
Figure BDA0002551074020000144
表示在场景s下风电场w在t时刻提供的有功预测功率；Pd,t表示节点在t时刻的有功负荷。
(2)线路直流潮流约束集：
Figure BDA0002551074020000145
Figure BDA0002551074020000146
其中，L表示线路，T为所截取考虑的时间尺度，S表示风电场景的集合，
Figure BDA0002551074020000147
表示在场景s下线路i-j-c在t时刻的有功功率，zijc为控制变量，表征线路i-j-c是否投入，
Figure BDA0002551074020000148
和
Figure BDA0002551074020000149
分别表示场景s下，节点i和j在t时刻的相角值，xijc为线路i-j-c的电抗，M为一数值较大的正数。
(3)线路有功潮流传输约束集：
Figure BDA0002551074020000151
其中，L表示线路，T为所截取考虑的时间尺度，S表示风电场景的集合，zijc为控制变量，表征线路i-j-c是否投入，
Figure BDA0002551074020000152
表示在场景s下线路i-j-c在t时刻的有功功率，
Figure BDA0002551074020000153
和
Figure BDA0002551074020000154
表示流过线路i-j-c的有功功率最小值和最大值。
(4)机组有功出力约束集：
Figure BDA0002551074020000155
Figure BDA0002551074020000156
其中，G表示机组，GBS为黑启动机组集合，T为所截取考虑的时间尺度，S表示风电场景的集合，
Figure BDA0002551074020000157
表示在场景s下机组g在t时刻发出的有功功率，
Figure BDA0002551074020000158
和
Figure BDA0002551074020000159
表示黑启动机组有功出力的最小值和最大值，
Figure BDA00025510740200001510
表示非黑启动机组出力的固定值。
(5)节点相角约束集：
Figure BDA00025510740200001511
其中，N为带电节点集合，T为所截取考虑的时间尺度，S表示风电场景的集合，
Figure BDA00025510740200001512
表示在场景s下，在t时刻节点i的相角，
Figure BDA00025510740200001513
和
Figure BDA00025510740200001514
表示节点i相角的最小值和最大值。
(6)风电出力约束集：
Figure BDA00025510740200001515
其中，Cw表示风电场w的装机容量，
Figure BDA00025510740200001516
表示在场景s下风电场w在t时刻提供的有功预测功率，
Figure BDA00025510740200001517
和
Figure BDA00025510740200001518
分别表示在场景s下，风电场w在t时刻的最低出力和最高出力。
(7)控制变量约束集：
Figure BDA00025510740200001519
Figure BDA00025510740200001520
其中，zijc为控制变量，表征线路i-j-c是否投入，Lun和Len表示未恢复线路和已恢复线路集合，J为允许投入的线路数量。
(8)节点和线路对应约束集：
Figure BDA0002551074020000161
Figure BDA0002551074020000162
Figure BDA0002551074020000163
其中，zijc为控制变量，表征线路i-j-c是否投入，N表示所有节点集合，M为极大的常数。
(9)不可行割线性约束为：
Figure BDA0002551074020000164
其中，El表示前l次迭代中某次迭代通过直流潮流模型求得的待恢复线路集合；Kl为一动态集合，首次迭代时，Kl＝Ф，之后的迭代为Kl＝Kl-1∪El-1。
在通过上层模型后，通过下层模型对多个电网恢复方案进行校验，其中，下层模型中包含第二约束条件。
其中，第二约束条件包括交流潮流约束条件和合闸角差约束条件。交流潮流约束条件可考察线路是否出现工频过电压问题以及机组进行能力。合闸角差约束条件中已恢复节点的电压相角与系统的有功分布相关，因而线路充电前后已恢复节点的电压相角认为是不变的，故采用线路充电前所得到的电压相角作为线路合环操作的校核条件。
请参阅图4，4为本申请实施例所提供的选取最优电网恢复方案的方法的流程图。所述选取最优电网恢复方案的具体方法包括步骤S1041～S1043，其中：
S1041：基于所述交流潮流约束条件，分别对每个所述电网恢复方案进行交流潮流约束验证；
S1042：获取通过所述交流潮流约束验证的备选电网恢复方案，并基于所述合闸角差约束条件，对所述备选电网恢复方案进行合闸角差约束验证；
S1043：获取通过所述合闸角差约束验证的目标备选电网恢复方案，并确认所述目标备选电网恢复方案为所述最优电网恢复方案。
其中，交流潮流方程为：
Figure BDA0002551074020000171
Figure BDA0002551074020000172
其中，
Figure BDA0002551074020000173
表示备选电网恢复方案中的投入线路集合；
Figure BDA0002551074020000174
表示在场景s下线路i-j-c在t时刻的有功功率和无功功率；bijc和gijc为线路i-j-c的电纳和电导；
Figure BDA0002551074020000175
表示在场景s下，在t时刻节点i和节点j的相角差；
Figure BDA0002551074020000176
和
Figure BDA00025510740200001720
分别表示场景s下，节点i和j在t时刻的电压值。
所述交流潮流约束条件包括固定网架下的线路潮流传输约束集：
Figure BDA0002551074020000178
Figure BDA0002551074020000179
其中，
Figure BDA00025510740200001710
表示备选电网恢复方案中的投入线路集合，
Figure BDA00025510740200001711
和
Figure BDA00025510740200001712
表示在场景s下线路i-j-c在t时刻的有功功率和无功功率，
Figure BDA00025510740200001713
和
Figure BDA00025510740200001714
表示流过线路i-j-c的有功功率最小值和最大值，
Figure BDA00025510740200001715
和
Figure BDA00025510740200001716
表示流过线路i-j-c无有功功率最小值和最大值；
所述合闸角差约束条件包括：
Figure BDA00025510740200001717
其中，θset表示合闸角系统同步检测继电器合闸角设定值，
Figure BDA00025510740200001718
表示在场景s下，节点i和节点j的相角及二者间的相角差，
Figure BDA00025510740200001719
表示在场景s下，第l次迭代后的已确定恢复节点集合。
此外，所述方法还包括：
若所述电网恢复方案不满足所述交流潮流约束条件，则删除所述电网恢复方案；
若所述电网恢复方案满足所述交流潮流约束条件，但不满足所述合闸角差约束条件，则删除所述电网恢复方案。
具体的，若电网恢复方案均通过交流潮流约束条件和合闸角差约束条件的校验，则迭代终止，病输出最优的环网恢复方案，否则将未通过的解集从解空间去除，不断迭代，求得最优解。
基于同一发明构思，本申请实施例中还提供了与风电参与系统恢复的潮流越限消除方法对应的风电参与电力系统恢复的装置，由于本申请实施例中的装置解决问题的原理与本申请实施例上述风电参与系统恢复的潮流越限消除方法相似，因此装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
实施例二
参照图5、6所示，图5为本申请实施例二提供的一种风电参与系统恢复的潮流越限消除装置的示意图，图6为本申请实施例二提供的另一种风电参与系统恢复的潮流越限消除装置的示意图，该装置包括：第一建立模块510、第二建立模块520、求解模块530以及选取模块540，其中：
第一建立模块510，用于基于风电场的数量及风电出力特性，建立多场景下风电出力的不确定集；
第二建立模块520，用于基于线路综合操作代价最小的目标策略以及满足风电出力多场景集的第一约束条件，建立调整模型；
求解模块530，用于基于预设的求解器对所述不确定集对应的调整模型进行分层求解，通过求解计及直流潮流约束的调整模型，得到满足所述风电场在多场景下潮流越限消除的电网恢复方案；
选取模块540，用于基于风电出力多场景集的第二约束条件，从所述电网恢复方案中选取最优电网恢复方案。
本申请实施例提供的风电参与系统恢复的潮流越限消除装置，使得风电接入电网发生潮流越限等安全问题时，可以快速、准确地提供一种风电参与系统恢复的潮流越限消除方案，提高电力系统的恢复效率。
一种可能的实施方式中，所述第一建立模块510，在基于风电场的数量及风电出力特性，建立多场景下风电出力的不确定集时，包括：
根据所述风电场数量，确定包括所述风电出力特性的多个极限场景；
基于所述风电场的功率信息及所述风电场之间相关性信息，从多个极限场景中选取满足设定条件的极限场景，作为所述多场景下风电出力的不确定集。
第一建立模块，用于基于风电场的数量及风电出力特性，建立多场景下风电出力的不确定集；
第二建立模块，用于基于线路综合操作代价最小的目标策略以及满足风电出力多场景集的第一约束条件，建立调整模型；
求解模块，用于基于预设的求解器对所述不确定集对应的调整模型进行分层求解，通过求解计及直流潮流约束的调整模型，得到满足所述风电场在多场景下潮流越限消除的电网恢复方案；
选取模块，用于基于风电出力多场景集的第二约束条件，从所述电网恢复方案中选取最优电网恢复方案。
一种可选实施方式中，所述第一建立模块包括：
根据所述风电场数量，确定包括所述风电出力特性的多个极限场景；
基于所述风电场的功率信息及所述风电场之间相关性信息，从多个极限场景中选取满足设定条件的极限场景，作为所述多场景下风电出力的不确定集。
一种可选实施方式中，所述线路综合操作代价包括新投入线路充电无功、线路操作代价和线路合环操作代价；
所述第二建立模块在确定所述线路综合操作代价时，包括：
根据所述新投入线路充电无功、所述线路操作代价、所述线路合环操作代以及预设的权重系数，确定所述新投入线路充电无功、线路操作代价和线路合环操作代价的加权和值；
将所述加权和值确定为所述线路综合操作代价。
一种可选实施方式中，所述第二建立模块包括：
基于线路综合操作代价最小的目标策略以及满足风电出力多场景集的第一约束条件，建立与网架结构相对应的目标函数：
Figure BDA0002551074020000201
其中，f为目标函数，bijc表示线路i-j-c上的充电电纳，k1、k2分别为加权系数，zijc为控制变量，表征线路i-j-c是否投入，mi表示节点i是否恢复供电，Lun表示待恢复线路集合；Nun表示未带点节点集合。
一种可选实施方式中，所述满足风电出力多场景集的第一约束条件包括以下至少一种：
节点功率平衡约束集、线路交流潮流约束集、线路潮流传输约束集、机组出力约束集、电压相角约束集、风电出力约束集、控制变量约束集、节点和线路对应约束集、合闸角差约束集。
一种可选实施方式中，所述第二约束条件包括交流潮流约束条件和合闸角差约束条件；
所述基于风电出力多场景集的第二约束条件，从所述电网恢复方案中选取最优电网恢复方案，包括：
基于所述交流潮流约束条件，分别对每个所述电网恢复方案进行交流潮流约束验证；
获取通过所述交流潮流约束验证的备选电网恢复方案，并基于所述合闸角差约束条件，对所述备选电网恢复方案进行合闸角差约束验证；
获取通过所述合闸角差约束验证的目标备选电网恢复方案，并确认所述目标备选电网恢复方案为所述最优电网恢复方案。
其中，所述交流潮流约束条件包括交流潮流约束集和线路潮流传输约束集，所述交流潮流约束条件包括：
Figure BDA0002551074020000211
Figure BDA0002551074020000212
Figure BDA0002551074020000213
Figure BDA0002551074020000214
其中，
Figure BDA0002551074020000215
表示备选电网恢复方案中的投入线路集合；
Figure BDA0002551074020000216
表示在场景s下线路i-j-c在t时刻的有功功率和无功功率；bijc和gijc为线路i-j-c的电纳和电导；
Figure BDA0002551074020000217
表示在场景s下，在t时刻节点i和节点j的相角差；
Figure BDA00025510740200002115
和
Figure BDA0002551074020000219
分别表示场景s下，节点i和j在t时刻的电压值；
Figure BDA00025510740200002110
和
Figure BDA00025510740200002111
表示流过线路i-j-c的有功功率最小值、最大值以及无功功率的最小值和最大值。
所述合闸角差约束条件包括：
Figure BDA00025510740200002112
其中，θset表示合闸角系统同步检测继电器合闸角设定值；
Figure BDA00025510740200002113
表示在场景s下，节点i和节点j的相角及二者间的相角差；
Figure BDA00025510740200002114
表示在场景s下，第l次迭代后的已确定恢复节点集合。
一种可选实施方式中，第一删除模块以及第二删除模块；
所述第一删除模块，用于若所述电网恢复方案不满足所述交流潮流约束条件，则删除所述电网恢复方案；
所述第二删除模块，用于若所述电网恢复方案满足所述交流潮流约束条件，但不满足所述合闸角差约束条件，则删除所述电网恢复方案。
一种可能的实施方式中，如图6所示，所述装置还包括：第一删除模块550以及第二删除模块560；
所述第一删除模块550，用于若所述电网恢复方案不满足所述交流潮流约束条件，则删除所述电网恢复方案；
所述第二删除模块560，用于若所述电网恢复方案满足所述交流潮流约束条件，但不满足所述合闸角差约束条件，则删除所述电网恢复方案。
关于装置中的各模块的处理流程、以及各模块之间的交互流程的描述可以参照上述方法实施例中的相关说明，这里不再详述。
实施例三
对应于图1中的风电参与系统恢复的潮流越限消除方法，本申请实施例还提供了一种计算机设备700，如图7所示，为本申请实施例提供的计算机设备700的结构示意图，包括：
处理器71、存储器72、和总线73；存储器72用于存储执行指令，包括内存721和外部存储器722；这里的内存721也称内存储器，用于暂时存放处理器71中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器722交换的数据，处理器71通过内存721与外部存储器722进行数据交换，当所述计算机设备700运行时，所述处理器71与所述存储器72之间通过总线73通信，使得所述处理器71在用户态执行以下指令：
基于风电场的数量及风电出力特性，建立多场景下风电出力的不确定集；
基于线路综合操作代价最小的目标策略以及满足风电出力多场景集的第一约束条件，建立调整模型；
基于预设的求解器对所述不确定集对应的调整模型进行分层求解，通过求解计及直流潮流约束的调整模型，得到满足所述风电场在多场景下潮流越限消除的电网恢复方案；
基于风电出力多场景集的第二约束条件，从所述电网恢复方案中选取最优电网恢复方案。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述方法实施例中所述的风电参与系统恢复的潮流越限消除方法的步骤。
上述指令的具体执行过程可以参考本申请实施例中所述的风电参与系统恢复的潮流越限消除方法的步骤，此处不再赘述。
本申请实施例所提供的风电参与系统恢复的潮流越限消除方法的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行上述方法实施例中所述的风电参与系统恢复的潮流越限消除方法的步骤，具体可参见上述方法实施例，在此不再赘述。
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。在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请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，本申请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)执行本申请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(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、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，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请揭露的技术范围内，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申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种风电参与系统恢复的潮流越限消除方法，其特征在于，所述方法包括：
基于风电场的数量及风电出力特性，建立多场景下风电出力的不确定集；
基于线路综合操作代价最小的目标策略以及满足风电出力多场景集的第一约束条件，建立调整模型；
基于预设的求解器对所述不确定集对应的调整模型进行分层求解，通过求解计及直流潮流约束的调整模型，得到满足所述风电场在多场景下潮流越限消除的电网恢复方案；
基于风电出力多场景集的第二约束条件，从所述电网恢复方案中选取最优电网恢复方案；
所述基于线路综合操作代价最小的目标策略以及满足风电出力多场景集的第一约束条件，建立调整模型，包括：
基于线路综合操作代价最小的目标策略以及满足风电出力多场景集的第一约束条件，建立与网架结构相对应的目标函数：
Figure FDA0003287543670000011
其中，f为目标函数，bijc表示线路i-j-c上的充电电纳，k1、k2分别为加权系数，zijc为控制变量，表征线路i-j-c是否投入，mi表示节点i是否恢复供电，Lun表示待恢复线路集合；Nun表示未恢复节点集合。
2.根据权利要求1所述的风电参与系统恢复的潮流越限消除方法，其特征在于，所述基于风电场的数量及风电出力特性，建立多场景下风电出力的不确定集，包括：
根据所述风电场数量，确定包括所述风电出力特性的多个极限场景；
基于所述风电场的功率信息及所述风电场之间相关性信息，从多个极限场景中选取满足设定条件的极限场景，作为所述多场景下风电出力的不确定集。
3.根据权利要求1所述的风电参与系统恢复的潮流越限消除方法，其特征在于，所述线路综合操作代价包括新投入线路充电无功、线路操作代价和线路合环操作代价；
确定所述线路综合操作代价，包括：
根据所述新投入线路充电无功、所述线路操作代价、所述线路合环操作代价以及预设的权重系数，确定所述新投入线路充电无功、线路操作代价和线路合环操作代价的加权和值；
将所述加权和值确定为所述线路综合操作代价。
4.根据权利要求1所述的风电参与系统恢复的潮流越限消除方法，其特征在于，所述满足风电出力多场景集的第一约束条件包括以下至少一种：
节点功率平衡约束集、线路交流潮流约束集、线路潮流传输约束集、机组出力约束集、电压相角约束集、风电出力约束集、控制变量约束集、节点和线路对应约束集、合闸角差约束集。
5.根据权利要求1所述的风电参与系统恢复的潮流越限消除方法，其特征在于，所述第二约束条件包括交流潮流约束条件和合闸角差约束条件；
所述基于风电出力多场景集的第二约束条件，从所述电网恢复方案中选取最优电网恢复方案，包括：
基于所述交流潮流约束条件，分别对每个所述电网恢复方案进行交流潮流约束验证；
获取通过所述交流潮流约束验证的备选电网恢复方案，并基于所述合闸角差约束条件，对所述备选电网恢复方案进行合闸角差约束验证；
获取通过所述合闸角差约束验证的目标备选电网恢复方案，并确认所述目标备选电网恢复方案为所述最优电网恢复方案；
其中，所述交流潮流约束条件包括交流潮流约束集和线路潮流传输约束集，所述交流潮流约束条件包括：
Figure FDA0003287543670000031
Figure FDA0003287543670000032
Figure FDA0003287543670000033
Figure FDA0003287543670000034
其中，
Figure FDA0003287543670000035
表示备选电网恢复方案中的投入线路集合；
Figure FDA0003287543670000036
表示在场景s下线路i-j-c在t时刻的有功功率和无功功率；bijc和gijc为线路i-j-c的电纳和电导；
Figure FDA0003287543670000037
表示在场景s下，在t时刻节点i和节点j的相角差；
Figure FDA0003287543670000038
和
Figure FDA0003287543670000039
分别表示场景s下，节点i和j在t时刻的电压值；
Figure FDA00032875436700000310
和
Figure FDA00032875436700000311
表示流过线路i-j-c的有功功率最小值、最大值以及无功功率的最小值和最大值；L表示线路；T表示所截取考虑的时间尺度；S表示风电场景的集合；
所述合闸角差约束条件包括：
Figure FDA00032875436700000312
其中，θset表示合闸角系统同步检测继电器合闸角设定值；
Figure FDA00032875436700000313
分别表示在场景s下，节点i和节点j的相角；
Figure FDA00032875436700000314
表示在场景s下，第l次迭代后的已确定恢复节点集合。
6.根据权利要求5所述的风电参与系统恢复的潮流越限消除方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述电网恢复方案不满足所述交流潮流约束条件，则删除所述电网恢复方案；
若所述电网恢复方案满足所述交流潮流约束条件，但不满足所述合闸角差约束条件，则删除所述电网恢复方案。
7.一种风电参与系统恢复的潮流越限消除装置，其特征在于，所述装置包括：
第一建立模块，用于基于风电场的数量及风电出力特性，建立多场景下风电出力的不确定集；
第二建立模块，用于基于线路综合操作代价最小的目标策略以及满足风电出力多场景集的第一约束条件，建立调整模型；
求解模块，用于基于预设的求解器对所述不确定集对应的调整模型进行分层求解，通过求解计及直流潮流约束的调整模型，得到满足所述风电场在多场景下潮流越限消除的电网恢复方案；
选取模块，用于基于风电出力多场景集的第二约束条件，从所述电网恢复方案中选取最优电网恢复方案；
所述第二建立 模块在用于基于线路综合操作代价最小的目标策略以及满足风电出力多场景集的第一约束条件，建立调整模型时，所述第二建立 模块用于：
基于线路综合操作代价最小的目标策略以及满足风电出力多场景集的第一约束条件，建立与网架结构相对应的目标函数：
Figure FDA0003287543670000041
其中，f为目标函数，bijc表示线路i-j-c上的充电电纳，k1、k2分别为加权系数，zijc为控制变量，表征线路i-j-c是否投入，mi表示节点i是否恢复供电，Lun表示待恢复线路集合；Nun表示未恢复节点集合。
8.一种计算机设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当计算机设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如权利要求1至6任意一项所述的风电参与系统恢复的潮流越限消除方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1至6任意一项所述的风电参与系统恢复的潮流越限消除方法的步骤。
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