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1、10申请公布号CN101982917A43申请公布日20110302CN101982917ACN101982917A21申请号201010509246322申请日20101017H02J3/0020060171申请人华中电网有限公司地址430077湖北省武汉市武昌区徐东大街47号申请人华中科技大学72发明人陈金富奚江惠刘超李勇洪峰姜曼徐友平74专利代理机构武汉荆楚联合知识产权代理有限公司42215代理人王健54发明名称用于电网调度的可用输电能力的计算方法57摘要本发明公开了一种用于电网调度的可用输电能力的计算方法，涉及电力系统的运行与调度。本方法是一种改进的连续潮流法。本方法依赖连续潮流法，以。
2、当前状态为初始点，通过步长控制，每前进一个新的状态点，均校验N1后热稳定约束、暂态稳定约束及工程应用中的节点电压约束，如不满足要求则变更步长，更新预测点，利用牛顿迭代确定新状态点，直到最后两个状态点间断面功率差满足收敛条件为止。本发明的优点是所建立的可用输电能力计算模型准确、灵活，考虑的约束条件及计算模型可以根据用户需要选取；对各种约束的处理方法较准确，保证可用输电能力计算的合理性；可以应用于大型互联电网的可用输电能力计算。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书4页说明书10页附图1页CN101982919A1/4页21用于电网调度的可用输电能力的计算方法，其。
3、特征在于，该方法包含下列步骤A）在有MN1个节点的电网中，其中PQ节点M个，PV节点N个，平衡节点1个何仰赞等，电力系统分析下武汉华中科技大学出版社,2002年PP5253；将MN1个节点分为A、B两个区域，A区域有N1个发电机组，B区域有N2个发电机组，A区域与B区域间所有输电线路的集合称为输电断面，输电断面的有功功率由A区域流向B区域；B）对步骤A）电网进行初值设定设定各节点的发电机有功功率、无功功率，其中如果第J个节点没有发电机则赋值0；设定各节点的负荷有功功率、无功功率，其中如果第J个节点没有负荷则赋值0；电网的潮流结果收敛于，为节点相角向量，为第J个节点的相角，为节点电压向量，为第J。
4、个节点的电压，为节点有功功率向量，为第J个节点的有功功率，为节点无功功率向量，为第J个节点的无功功率，表示第K个运行状态点的参数，当K0时表示初始运行状态点；为输电断面的可用输电能力；C）令；给步长STEP赋值，0001STEP02；M表示迭代次数，给最多迭代次数赋值，1530；给收敛判据无穷小数赋值，000000100001；给节点电压约束向量和赋值，为第J个节点的最低电压约束，095PU10PU，为第J个节点的最高电压约束，10PU105PU；根据各输电线路的实际状况给电网输电线路有功功率热极限向量赋值，为第I条输电线路的有功功率热极限，N为电网输电线路总数；D）令K0，取步骤B）中潮流结。
5、果，再令，这五个参数构成步骤A）中电网的初始运行状态；E）引入方程组（1）和第J个节点发电机有功功率的表达式（2）（1）权利要求书CN101982917ACN101982919A2/4页3（2）其中为常规潮流雅克比子阵，为第J个节点为发电机节点时发电机的有功功率；计算方程式（1）得到的改变量；计算方程式（3）得到；（3）F）将步骤E）中结果代入方程式（4）得到，方程式（4）中表示第J节点与第I节点间的电导，表示第J节点与第I节点间的电纳，表示第J节点与第I节点间的相角差；将代入迭代方程（5）进行迭代计算；G）当迭代次数，迭代计算收敛时，令KK1，得到五个参数，这五个参数构成第一运行状态点，进行。
6、步骤H）；当迭代次数，迭代计算仍不收敛时，如果步长STEP大于，令，返回步骤E）；如果步长STEP小于，停止计算，输出五个参数，这些参数可以用于电网的运行调度；H）当电网运行状态参数同时满足暂态稳定约束；N1后的热稳定约束，为电网中任意一条输电线路退出运行后第J条线路的有功功率；以及节点电压约束时，进行步骤I）；权利要求书CN101982917ACN101982919A3/4页4否则，如果步长STEP大于，令，返回步骤E）；如果步长STEP小于，停止计算，输出五个参数，这些参数可以用于电网的运行调度；I）引入方程组（6）（6）其中为第MNP个元素为1，其余全为0的列向量，P为的下标，表示追踪方。
7、向，当时，当时，；计算方程式（6）得到的改变量；计算方程式（3）得到；J将步骤I）中结果代入方程式（4）得到；将代入迭代方程（7）进行迭代计算；K）当迭代次数，迭代计算收敛时，令KK1，得到五个参数，这五个参数构成第K运行状态点，进行步骤L）；当迭代次数，迭代计算仍不收敛时，如果步长STEP大于，令，返回步骤I）；如果步长STEP小于，停止计算，输出五个参数，这些参数可以用于电网的运行调度；L）当电网运行状态参数同时满足暂态稳定约束；N1后的热稳定约束，为电网中任意一条输电线路退出运行后第J条线路的有功功率；以及节点电压约束时，进行步骤M）；否则，如果步长STEP大于，令，返回步骤I）；如果步。
8、长STEP小于，输出五个参数，这些参数可以用于电网的运行调度；M）当，且时，进行步骤I）；当，且时，输出五个参数，这些参数可以用于电网的运行权利要求书CN101982917ACN101982919A4/4页5调度；当，且步长STEP大于时，令，返回步骤J）；当，且步长STEP小于时，输出五个参数，这些参数可以用于电网的运行调度。权利要求书CN101982917ACN101982919A1/10页6用于电网调度的可用输电能力的计算方法技术领域0001本发明涉及电网调度，尤其涉及用于电网调度的可用输电能力的计算方法。背景技术0002由于我国电力资源分布不均匀，长距离大容量输电在我国占有很大的比例；。
9、加之用电负荷逐年上涨，使得电网某些地方已经运行在其安全极限的边缘；另外，各种自然灾害的发生，让接近极限的电网更加危机重重。因此，在电网极限运行方式下，电网可用输电能力的计算是保证电网安全可靠运行的基础，在电网可用输电能力的约束条件下，采用合理的调度方法，不但能兼顾各方利益，还能保证电网运行的经济性。0003可用输电能力ATCAVAILABLETRANSFERCAPABILITY是指在确保电网安全运行和保证电力交易不变的情况下电网中由一个区域还能再向另一个区域输送多少电能。0004ATC是确保电网安全可靠运行的重要信息，准确的计算ATC是保证电网安全可靠运行的前提。现有的ATC计算方法有采用连续。
10、潮流法来确定ATC的方法，这类方法一般采用的模型为负荷变化模型，但这类模型并不能反应实时的调度需求；同时考虑的不等式约束一般不能或仅能考虑暂态稳定约束，考虑的约束条件不是很全面，因此求出的ATC不能完全保证准确性。0005电力系统潮流计算是进行电力系统稳态运行分析的一项基本计算，它是研究和分析电力系统的基础。在电力系统规划设计和现有电力系统运行方式的研究中，需要利用潮流计算来定量地分析比较供电方案或运行方式的合理性、可靠性和经济性。潮流计算的结果称为潮流结果。为方便计算潮流计算数据和潮流结果一般采用标幺值表示，用PU表示。0006常规潮流雅克比子阵是指潮流计算中雅克比矩阵的子阵，分别用、表示，。
11、在潮流方程确定后，这些子阵的求解方法是唯一确定的。电力系统分析（下册）何仰赞，温增银。在潮流计算中需要进行一种迭代计算，所谓迭代计算是指一种求解高维方程组的方法，这种方法通过不断求解方程解的改变量来修正方程近似解直到无限接近真实解为止，其中计算方程解的改变量的方程称为迭代方程。0007连续潮流法是一种计算电压稳定用到的方法，它可以跟踪潮流结果的轨迹，从一个初始运行状态出发，逐步增加研究区域间的送受电量，直到静态电压稳定极限或是设备出现过负荷，即系统的临界最大潮流运行状态点。运行状态点是指包含五个参数确定的一个电网运行状态，为节点相角向量，为第J个节点的相角，为节点电压向量，为第J个节点的电压，。
12、为节点有功功率向量，为第J个节点的有功功率，为节点无功功率向量，为第J个节点的说明书CN101982917ACN101982919A2/10页7无功功率，其中各节点的发电机有功功率、无功功率，其中如果第J个节点没有发电机则赋值0；各节点的负荷有功功率、无功功率，其中如果第J个节点没有负荷则赋值0；为输电断面的可用输电能力；这五个参数的上标表示运行状态点，表示第K个运行状态点的参数，当K0时表示初始运行状态点。0008电力系统暂态稳定性是指电网受到大的扰动后，各个同步电机能否继续保持同步运行的能力，在电力计算中常用暂态稳定约束来描述。暂态稳定分析的计算方法一般用隐式梯形积分法，暂态稳定分析模块是。
13、利用计算机自动进行暂态稳定分析的程序模块。发明内容0009本发明的目的是提供一种用于电网调度的可用输电能力的计算方法。该方法是对电网指定输电断面输电极限的计算，所得到的潮流运行参数和断面可用输电能力值可用于电力系统的规划、运行、调度使用。本发明的优点是模型准确、灵活，约束条件的考虑较为全面，处理方法合理、准确，保证了结果的可靠性，可应用于大型互联电网的调度。0010为实现上述目的，本发明采用如下技术方案用于电网调度的可用输电能力的计算方法，该方法包含下列步骤A）在有MN1个节点的电网中，其中PQ节点M个，PV节点N个，平衡节点1个何仰赞等，电力系统分析下武汉华中科技大学出版社,2002年PP5。
14、253；将MN1个节点分为A、B两个区域，A区域有N1个发电机组，B区域有N2个发电机组，A区域与B区域间所有输电线路的集合称为输电断面，输电断面的有功功率由A区域流向B区域；B）对步骤A）电网进行初值设定设定各节点的发电机有功功率、无功功率，其中如果第J个节点没有发电机则赋值0；设定各节点的负荷有功功率、无功功率，其中如果第J个节点没有负荷则赋值0；电网的潮流结果收敛于，为节点相角向量，为第J个节点的相角，为节点电压向量，为第J个节点的电压，为节点有功功率向量，为第J个节点的有功功率，为节点无功功率向量，为第J个节点的无功功率，表示第K个运行状态点的参数，当K0时表示初始运行状态点；为输电断。
15、面的可用输电能力；C）令；给步长STEP赋值，0001STEP02；M表示迭代次数，给最多迭代次数赋值，1530；给收敛判据无穷小数赋值，000000100001；给节点电压约束向量和赋值，说明书CN101982917ACN101982919A3/10页8，为第J个节点的最低电压约束，095PU10PU，为第J个节点的最高电压约束，10PU105PU；根据各输电线路的实际状况给电网输电线路有功功率热极限向量赋值，为第I条输电线路的有功功率热极限，N为电网输电线路总数；D）令K0，取步骤B）中潮流结果，再令，这五个参数构成步骤A）中电网的初始运行状态；E）引入方程组（1）和第J个节点发电机有功功。
16、率的表达式（2）（1）（2）其中为常规潮流雅克比子阵，为第J个节点为发电机节点时发电机的有功功率；计算方程式（1）得到的改变量；计算方程式（3）得到；（3）F）将步骤E）中结果代入方程式（4）得到，方程式（4）中表示第J节点与第I节点间的电导，表示第J节点与第I节点间的电纳，表示第J节点与第I节点间的相角差；将代入迭代方程说明书CN101982917ACN101982919A4/10页9（5）进行迭代计算；G）当迭代次数，迭代计算收敛时，令KK1，得到五个参数，这五个参数构成第一运行状态点，进行步骤H）；当迭代次数，迭代计算仍不收敛时，如果步长STEP大于，令，返回步骤E）；如果步长STEP小。
17、于，停止计算，输出五个参数，这些参数可以用于电网的运行调度；H）当电网运行状态参数同时满足暂态稳定约束；N1（电力行业的专有名词，表示对电力系统中每一个元件进行逐一开断）后的热稳定约束，为电网中任意一条输电线路退出运行后第J条线路的有功功率；以及节点电压约束时，进行步骤I）；否则，如果步长STEP大于，令，返回步骤E）；如果步长STEP小于，停止计算，输出五个参数，这些参数可以用于电网的运行调度；I）引入方程组（6）（6）其中为第MNP个元素为1，其余全为0的列向量，P为的下标，表示追踪方向，当时，当时，；计算方程式（6）得到的改变量；计算方程式（3）得到；J将步骤I）中结果代入方程式（4）得。
18、到；将代入迭代方程（7）进行迭代计算；说明书CN101982917ACN101982919A5/10页10K）当迭代次数，迭代计算收敛时，令KK1，得到五个参数，这五个参数构成第K运行状态点，进行步骤L）；当迭代次数，迭代计算仍不收敛时，如果步长STEP大于，令，返回步骤I）；如果步长STEP小于，停止计算，输出五个参数，这些参数可以用于电网的运行调度；L）当电网运行状态参数同时满足暂态稳定约束；N1后的热稳定约束，为电网中任意一条输电线路退出运行后第J条线路的有功功率；以及节点电压约束时，进行步骤M）；否则，如果步长STEP大于，令，返回步骤I）；如果步长STEP小于，输出五个参数，这些参数。
19、可以用于电网的运行调度；M）当，且时，进行步骤I）；当，且时，输出五个参数，这些参数可以用于电网的运行调度；当，且步长STEP大于时，令，返回步骤J）；当，且步长STEP小于时，输出五个参数，这些参数可以用于电网的运行调度。0011本发明的优点是1、所建立的可用输电能力计算模型准确、灵活，考虑的约束条件及计算模型在原则上可以根据需要选取；2、对各种约束的处理方法较准确，保证可用输电能力计算的合理性；3、本发明得到的五个参数，给出了一种到达输电断面输电功率警戒值的调度方法，调度人员是要以此为警戒线来合理的安排调度计划，其结果可以应用于大型互联电网的调度。附图说明0012图1为8机36节点系统。0。
20、013具体实施方式下面结合附图，对本发明作进一步的说明。0014实施例一用于电网调度的可用输电能力的计算方法，该方法包含下列步骤A）在有MN1个节点的电网中，其中PQ节点M个，PV节点N个，平衡节点1个何仰说明书CN101982917ACN101982919A6/10页11赞等，电力系统分析下武汉华中科技大学出版社,2002年PP5253；将MN1个节点分为A、B两个区域，A区域有N1个发电机组，B区域有N2个发电机组，A区域与B区域间所有输电线路的集合称为输电断面，输电断面的有功功率由A区域流向B区域；B）对步骤A）电网进行初值设定设定各节点的发电机有功功率、无功功率，其中如果第J个节点没有。
21、发电机则赋值0；设定各节点的负荷有功功率、无功功率，其中如果第J个节点没有负荷则赋值0；电网的潮流结果收敛于，为节点相角向量，为第J个节点的相角，为节点电压向量，为第J个节点的电压，为节点有功功率向量，为第J个节点的有功功率，为节点无功功率向量，为第J个节点的无功功率，表示第K个运行状态点的参数，当K0时表示初始运行状态点；为输电断面的可用输电能力；C）令；给步长STEP赋值，0001STEP02；M表示迭代次数，给最多迭代次数赋值，1530；给收敛判据无穷小数赋值，000000100001；给节点电压约束向量和赋值，为第J个节点的最低电压约束，095PU10PU，为第J个节点的最高电压约束，。
22、10PU105PU；根据各输电线路的实际状况给电网输电线路有功功率热极限向量赋值，为第I条输电线路的有功功率热极限，N为电网输电线路总数；D）令K0，取步骤B）中潮流结果，再令，这五个参数构成步骤A）中电网的初始运行状态；E）引入方程组（1）和第J个节点发电机有功功率的表达式（2）（1）说明书CN101982917ACN101982919A7/10页12（2）其中为常规潮流雅克比子阵，为第J个节点为发电机节点时发电机的有功功率；计算方程式（1）得到的改变量；计算方程式（3）得到；（3）F）将步骤E）中结果代入方程式（4）得到，方程式（4）中表示第J节点与第I节点间的电导，表示第J节点与第I节点。
23、间的电纳，表示第J节点与第I节点间的相角差；将代入迭代方程（5）进行迭代计算；G）当迭代次数，迭代计算收敛时，令KK1，得到五个参数，这五个参数构成第一运行状态点，进行步骤H）；当迭代次数，迭代计算仍不收敛时，如果步长STEP大于，令，返回步骤E）；如果步长STEP小于，停止计算，输出五个参数，这些参数可以用于电网的运行调度；H）当电网运行状态参数同时满足暂态稳定约束；N1后的热稳定约束，为电网中任意一条输电线路退出运行后第J条线路的有功功率；以及节点电压约束时，进行步骤I）；说明书CN101982917ACN101982919A8/10页13否则，如果步长STEP大于，令，返回步骤E）；如果。
24、步长STEP小于，停止计算，输出五个参数，这些参数可以用于电网的运行调度；I）引入方程组（6）（6）其中为第MNP个元素为1，其余全为0的列向量，P为的下标，表示追踪方向，当时，当时，；计算方程式（6）得到的改变量；计算方程式（3）得到；J将步骤I）中结果代入方程式（4）得到；将代入迭代方程（7）进行迭代计算；K）当迭代次数，迭代计算收敛时，令KK1，得到五个参数，这五个参数构成第K运行状态点，进行步骤L）；当迭代次数，迭代计算仍不收敛时，如果步长STEP大于，令，返回步骤I）；如果步长STEP小于，停止计算，输出五个参数，这些参数可以用于电网的运行调度；L）当电网运行状态参数同时满足暂态稳定。
25、约束；N1后的热稳定约束，为电网中任意一条输电线路退出运行后第J条线路的有功功率；以及节点电压约束时，进行步骤M）；否则，如果步长STEP大于，令，返回步骤I）；如果步长STEP小于，输出五个参数，这些参数可以用于电网的运行调度；M）当，且时，进行步骤I）；当，且时，输出五个参数，这些参数可以用于电网的运行说明书CN101982917ACN101982919A9/10页14调度；当，且步长STEP大于时，令，返回步骤J）；当，且步长STEP小于时，输出五个参数，这些参数可以用于电网的运行调度。0015实施例二由图1可知，该系统是中国电力科学院8机36节点系统（颜伟，交直流系统的动态无功优化，电。
26、力系统自动化，2009年第10期）。其中PQ节点为M32个，PV节点为N3个，平衡节点1个；该系统的网络接线图如图1。如图1所示进行分区，区域一有发电机3台，区域二有发电机5台，计算区域一到区域二的可用输电能力。0016按中国电力科学院8机36节点系统的结构参数和运行参数初始化电网结构及初始潮流结果。STEP01，20，0000001；08PU，105PU；4赋值，为第I条输电线路的有功功率，N33；采用实施例一的方法，对该基本方式进行可用输电能力计算，当K7时，即第7个运行状态点时计算结束，得到可用输电能力35191，此时的潮流结果如表1。0017表1极限状态点各节点数据节点名称电压相角有功。
27、出力无功出力负荷有功负荷无功BUS908072227642400376221BUS2081338710448383202836000100BUS1008080672658220000BUS1108306823612940000BUS5108080672658220000BUS220993827492818002265169BUS3145976342988159918800BUS23080989327897900287144BUS2409909796790450000BUS110053877100BUS1208547075314970000BUS15000000BUS14085621252640。
28、80000BUS5208590115257910000BUS1308725146560050000BUS1708639087037740000BUS617041300159538591700BUS1608847217084760010224BUS1908857785234970008640662BUS40912098493370647287070000800BUS180890714771939004322BUS5095668372473317395833400400BUS200906612626840007190474BUS210906373542168000705说明书CN101982917。
29、ACN101982919A10/10页15BUS3009884674012830000BUS7134262922508875500BUS8134154330611909400BUS5008907147719390000上表中未给出的节点为带有小支路的节点，程序中合并了小支路。由上面的计算结果表明，这种ATC计算方法可以有效的计算到输电极限点，避免了常规潮流在极限点雅克比矩阵奇异而无法计算的问题，同时还可以方便的考虑多种约束，可见该方法在计算ATC的问题上是正确的。0018本实施例即为针对一个标准电力系统中的指定输电断面，通过本发明方法计算后，得到合理可用输电能力和潮流结果，其结果可用于该电网的运行调度。说明书CN101982917ACN101982919A1/1页16图1说明书附图CN101982917A。