CN112952829B - 电力***节点运行安全性评估方法、装置、电力*** - Google Patents

电力***节点运行安全性评估方法、装置、电力*** Download PDF

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Abstract

本发明提供的电力***节点运行安全性评估方法、装置、电力***，考虑到电力***包含有不同电压等级的网络，并且，不同电压等级网络之间还具有一定的网络拓扑结构，因而在进行节点安全性评估之前，将电网***进行不同电压层级以及不同区域的划分，以便减少计算量，提高实时评估效率；另外，本发明通过优化潮流模型确定每个节点的最大可承载负荷，有利于提高安全评估的准确度，并进一步对安全性相对薄弱的环节采取相关措施，以确保电网的安全稳定运行。

Description

电力***节点运行安全性评估方法、装置、电力***
技术领域
本发明涉及电气自动化技术领域，尤其涉及一种电力***节点运行安全性评估方法、装置、电力***。
背景技术
近年来，电网的安全稳定运行及提供可靠供电已成为电网调度相关部门最关注的内容，保持电网具备充足的供电安全性也是保证社会经济平稳有效运行的有力保障。
现有的能量管理***(EMS)主要依靠调度控制人员对电网运行数据进行粗略的拓扑分析，以完成对电网运行状态的安全评估，进而对运行的电力***进行调度和控制。但是，现有的节点安全评估方法非常考验调度控制人员的专业水平和判断能力，尤其是在针对省级及以上规模大、节点多、电源结构多元化和结构复杂的电网时，由于缺乏科学的评估标准和判断依据，以及缺乏有效的安全性评估手段，因而难以准确评估各节点的供电安全性。
另外，现有技术对于电网的拓扑分析大多只分析一个电压等级的网络或者是将变电站等效成节点，将不同电压等级的网络合并一起进行分析，没有考虑到电网的“区域”特性，造成计算量过大，无法满足调度运行的实时评估要求。
发明内容
本发明的目的旨在至少能解决上述的技术缺陷之一，特别是现有技术中节点安全评估方法难以准确评估各节点的供电安全性，并且计算量过大，无法满足调度运行的实时评估要求的技术缺陷。
本发明提供了一种电力***节点运行安全性评估方法，包括：
将电力***中的网络架构按照电压等级进行分层，得到第一网络架构和第二网络架构，根据所述第一网络架构及对应的电网拓扑结构对所述第二网络架构进行分区，得到不同区域的小型网络架构；
获取所述电力***的运行数据，并根据所述运行数据进行基态潮流计算，若所述基态潮流收敛，则依据所述第一网络架构、所述小型网络架构以及所述运行数据构建优化潮流模型；
利用所述优化潮流模型分别计算所述第一网络架构以及所述小型网络架构中各个节点的最大可承载负荷，并根据所述最大可承载负荷对所述节点的运行安全性进行评估。
可选地，所述第一网络架构为500kV网络架构，所述第二网络架构为220kV网络架构；
根据所述第一网络架构及对应的电网拓扑结构对所述第二网络架构进行分区，得到不同区域的小型网络架构的步骤，包括：
基于所述500kV网络架构及对应的电网拓扑结构，对所述220kV网络架构进行分区，确定不同区域中的多个220kV网络架构构成的小型网络架构。
可选地，所述优化潮流模型包括使节点的可承载负荷能力最大的目标函数和约束条件。
可选地，所述约束条件包括等式约束和不等式约束；
所述等式约束包括潮流约束；所述不等式约束包括可控发电机的有功出力约束和无功出力约束、支路有功功率约束、断面有功功率约束。
可选地，利用所述优化潮流模型计算所述第一网络架构中各个节点的最大可承载负荷的步骤，包括：
将与所述500kV网络架构中的变电站节点对应的220kV变电站作为负载，并结合所述等式约束和所述不等式约束，使用跟踪中心轨迹内点法确定与所述目标函数对应的所述变电站节点的最大可承载负荷。
可选地，利用所述优化潮流模型计算所述小型网络架构中各个节点的最大可承载负荷的步骤，包括：
将与所述220kV网络架构中的变电站节点对应的500kV变电站作为电源，并结合所述等式约束、所述不等式约束、所述500kV变电站的最大可承载负荷，使用所述跟踪中心轨迹内点法确定与所述目标函数对应的所述变电站节点的最大可承载负荷。
可选地，根据所述最大可承载负荷对所述节点的运行安全性进行评估的步骤，包括：
获取所述节点的实时负荷数量，并依据所述节点的最大可承载负荷以及所述实时负荷数量计算所述节点的供电充裕度；
依据所述供电充裕度对所述节点的运行安全性进行评估。
可选地，根据所述最大可承载负荷对所述节点的运行安全性进行评估的步骤之后，还包括：
统计各个节点的供电充裕度，并对供电充裕度最小的节点进行警示操作。
本发明还提供了一种电力***节点运行安全性评估装置，包括：
分层分区模块，用于将电力***中的网络架构按照电压等级进行分层，得到第一网络架构和第二网络架构，根据所述第一网络架构及对应的电网拓扑结构对所述第二网络架构进行分区，得到不同区域的小型网络架构；
模型构建模块，用于获取所述电力***的运行数据，并根据所述运行数据进行基态潮流计算，若所述基态潮流收敛，则依据所述第一网络架构、所述小型网络架构以及所述运行数据构建优化潮流模型；
安全评估模块，用于利用所述优化潮流模型分别计算所述第一网络架构以及所述小型网络架构中各个节点的最大可承载负荷，并根据所述最大可承载负荷对所述节点的运行安全性进行评估。
本发明还提供了一种电力***，所述电力***对各个节点进行运行安全性评估时，执行如上述实施例中任一项所述电力***节点运行安全性评估方法的步骤。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明提供的电力***节点运行安全性评估方法、装置、电力***，包括：将电力***中的网络架构按照电压等级进行分层，得到第一网络架构和第二网络架构，根据所述第一网络架构及对应的电网拓扑结构对第二网络架构进行分区，得到不同区域的小型网络架构；获取所述电力***的运行数据，并根据所述运行数据进行基态潮流计算，若所述基态潮流收敛，则依据所述第一网络架构、所述小型网络架构以及所述运行数据构建优化潮流模型；利用所述优化潮流模型分别计算所述第一网络架构以及所述小型网络架构中各个节点的最大可承载负荷，并根据所述最大可承载负荷对所述节点的运行安全性进行评估。
与现有技术相比，本发明考虑到电力***包含有不同电压等级的网络，并且，不同电压等级网络之间还具有一定的网络拓扑结构，因而在进行节点安全性评估之前，将电网***进行不同电压层级以及不同区域的划分，以便减少计算量，提高实时评估效率；另外，本发明通过优化潮流模型确定每个节点的最大可承载负荷，有利于提高安全评估的准确度，并进一步对安全性相对薄弱的环节采取相关措施，以确保电网的安全稳定运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种电力***节点运行安全性评估的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的节点最大承载量的计算流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种电力***节点运行安全性评估的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像本申请实施例中一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
近年来，电网的安全稳定运行及提供可靠供电已成为电网调度相关部门最关注的内容，保持电网具备充足的供电安全性也是保证社会经济平稳有效运行的有力保障。
现有的能量管理***(EMS)主要依靠调度控制人员对电网运行数据进行粗略的拓扑分析，以完成对电网运行状态的安全评估，进而对运行的电力***进行调度和控制。但是，现有的节点安全评估方法非常考验调度控制人员的专业水平和判断能力，尤其是在针对省级及以上规模大、节点多、电源结构多元化和结构复杂的电网时，由于缺乏科学的评估标准和判断依据，以及缺乏有效的安全性评估手段，因而难以准确评估各节点的供电安全性。
另外，现有技术对于电网的拓扑分析大多只分析一个电压等级的网络或者是将变电站等效成节点，将不同电压等级的网络合并一起进行分析，没有考虑到电网的“区域”特性，造成计算量过大，无法满足调度运行的实时评估要求。
因此，本发明旨在解决现有技术中节点安全评估方法难以准确评估各节点的供电安全性，并且计算量过大，无法满足调度运行的实时评估要求的技术问题，具体技术方案如下：
示意性地，请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种电力***节点运行安全性评估方法的流程示意图，本发明提供了一种电力***节点运行安全性评估方法，具体包括如下步骤：
S110：将电力***中的网络架构按照电压等级进行分层，得到第一网络架构和第二网络架构，根据所述第一网络架构及对应的电网拓扑结构对所述第二网络架构进行分区，得到不同区域的小型网络架构。
本步骤中，由于传统对于电网的拓扑分析大多只分析一个电压等级的网络或者是将变电站等效成节点，将不同电压等级的网络合并一起进行分析，没有考虑到电网的“区域”特性，造成计算量过大，无法满足调度运行的实时评估要求。
因而，本发明相较于传统的节点运行安全性评估，将电网按照不同电压层级以及同一电压层级中又划分出多个区域，以此来减少节点运行安全性评估时的计算量。
举例来说，网省级调管范围一般包括电网500kV和220kV电压等级的网架结构，采用本步骤中的分层分区策略，先将电力***的网络架构分为500kV和220kV两个网络架构，然后再将220kV网络架构进行分区，以得到不同区域的小型网络架构，与传统的简单网络相比具有如下两个特征：
(1)分层性：500kV变电站基本都是220kV网络的“电源”，即电能从500kV网络流向220kV网络，只有在极特殊情况下才出现电能“倒送”的现象，并且，两个电压等级的网络都具有独立性。
因此，在进行节点安全度评估时，将***节点分为500kV网络与220kV网络分别进行计算。在计算500kV网络时，将220kV变电站网络等效为500kV变电站的负荷；计算220kV变电站时，结合500kV网络的计算结果，将500kV变电站考虑为220kV网络的电源，以此降低计算工作量，提升计算速度。
(2)分区性：虽然电网整体上可以看成一个普通网络，各个节点之间通过线路相连接。但实际上，尤其是220kV电网，具有明显的“区域性”，即若干个220kV等级的变电站聚集在某个500kV变电站周围，并大多以该500kV变电站为“电源”，并且这些220kV变电站与其他500kV变电站周围的220kV变电站联系比较少。
基于上述提出的分层分区的评估概念，一方面，在计算500kV变电站时，以负荷的形式考虑220kV节点的影响，而不引入220kV电压等级的网络参与计算，以此来减小计算量；并且，电网中500kV以上等级的节点数量不是很多，因此计算500kV网络时以整体进行计算。
另一方面，220kV节点数量则是500kV节点数量的数倍，并且网络结构更为复杂。在计算220kV电压等级节点的供电安全度时，先将220kV节点进行进一步分区，并基于分区后的小型网络架构分别计算各个区域220kV节点的供电安全度，以此来进一步减少计算量，提升实时评估效率。
需要说明的是，节点运行安全度指标从实时功率平衡与网络拓扑结构强壮型两方面出发，对***各节点(即220kV以上电压等级的变电站)进行运行节点的供电安全度评估。
S120：获取所述电力***的运行数据，并根据所述运行数据进行基态潮流计算，若所述基态潮流收敛，则依据所述第一网络架构、所述小型网络架构以及所述运行数据构建优化潮流模型。
本步骤中，通过步骤S110将电力***中的网络架构按照电压等级进行分层，得到第一网络架构和第二网络架构后，根据第一网络架构及对应的电网拓扑结构对第二网络架构进行分区，得到不同区域的小型网络架构，然后获取电力***的运行数据，并根据该运行数据计算基态潮流，若基态潮流收敛，则构建相应的优化潮流模型。
具体地，进行基态潮流计算之前，需要获取电力***的运行数据，该运行数据为电网运行模型中的模型数据，该模型数据包括但不限于各母线上的电压(幅值及相角)、网络中的功率分布以及功率损耗等。当获取到电力***的运行数据后，可计算基态潮流；进一步地，在该基态潮流收敛的情况下，依据第一网络架构、小型网络架构以及运行数据建立优化潮流模型，通过该优化潮流模型能够确定当前节点供应的最大负荷量。
可以理解的是，电力***潮流计算属于稳态分析范畴，不涉及***元件的动态特性和过渡过程。因此其数学模型不包含微分方程，是一组高阶非线性方程。非线性代数方程组的解法离不开迭代，因此，潮流计算方法首先要求它是能可靠的收敛，并给出正确答案。
S130：利用所述优化潮流模型分别计算所述第一网络架构以及所述小型网络架构中各个节点的最大可承载负荷，并根据所述最大可承载负荷对所述节点的运行安全性进行评估。
本步骤中，通过步骤S120构建优化潮流模型后，可利用该优化潮流模型来计算第一网络架构以及小型网络架构中各个节点的最大可承载负荷，以便根据该最大可承载负荷对节点的运行安全性进行评估。
具体地，优化潮流模型中对各个节点的最大可承载负荷的计算基本上是一个全网优化计算问题。因而，在进行优化潮流计算中，以计算节点的最大可承载负荷为目标，保持其它节点负载不变，通过设置可调节发电机组为控制量，并考虑发电机有功无功约束、节点电压约束和支路功率约束，同时满足潮流方程条件，然后对区域内所有有负荷节点进行扫描就可以得到所有负荷节点的最大可承载量。
示意性地，参见图2，图2为本发明实施例提供的节点最大承载量的计算流程示意图，图2中，首先获取电网运行模型中的模型数据，然后进行潮流计算，并在潮流收敛的情况下，设置线路变压器限值、断面限值，以及可控机组及上下限，以便形成优化潮流模型，并进行优化计算，获得某一节点的最大承载量。
例如，根据前述的500kV与220kV分层分区计算方法，每次计算单一节点最大可承受负荷过程中网络规模不会超过50个节点，因此采用优化潮流计算完全可以满足***实时要求的。
综上所述，本发明建立的一种具有较高***鲁棒性的安全性指标评估算法，能够对电力***的运行安全性进行量化评估，为调度人员与辅助决策单元提供多为感知能力并建立相应的指标体系，并为其提供有效、准确的电网运行安全性评估结果。
在一个实施例中，所述第一网络架构为500kV网络架构，所述第二网络架构为220kV网络架构；步骤S110中根据所述第一网络架构及对应的电网拓扑结构对所述第二网络架构进行分区，得到不同区域的小型网络架构的步骤，可以包括：
基于所述500kV网络架构及对应的电网拓扑结构，对所述220kV网络架构进行分区，确定不同区域中的多个220kV网络架构构成的小型网络架构。
本实施例中，由于电网的“区域”特性，可将电网分为不同电压等级的网络架构，以此来减少节点运行安全性评估时的计算量。
例如，可将电力***的网络架构分为500kV网络架构和220kV网络架构，然后基于500kV网络架构及对应的电网拓扑结构，继续对220kV网络架构进行分区，确定不同区域中的多个220kV网络架构构成的小型网络架构。
具体地，在计算500kV网络时，将220kV变电站网络等效为500kV变电站的负荷；计算220kV变电站时，结合500kV网络的计算结果，将500kV变电站考虑为220kV网络的电源，以此降低计算工作量，提升计算速度。
在一个实施例中，所述优化潮流模型包括使节点的可承载负荷能力最大的目标函数和约束条件。
本实施例中，节点安全度选取的目标函数是节点的可承受能力最大。可表示为：
maxf＝λ
式中λ为节点的最大可承载负荷。
另外，优化潮流模型中还包括有约束条件，该约束条件包括但不限于等式约束和不等式约束。
进一步地，根据目标函数表达式及***约束条件可以看出，在优化潮流计算中需要关注目标函数参数控制变量，因此对于目标函数和等式约束有关于参数λ部分需要重新定义，从理论上仍是一个优化问题，因而在实现过程中有许多特殊的处理。主要的实现细节如下：
(1)稀疏技术的使用：
稀疏技术就是指编制程序时，尽可能避免贮存稀疏矩阵中的零元素和避免对这些零元素进行计算的技术。以便大大的减少了内存占用量和求解时间。
本申请中采用电网的导纳矩阵进行计算，与阻抗矩阵相比，导纳矩阵具有较高的稀疏性，存在很多0元素。在编程时会首先判断该元素是否为0，如果为0则不参与计算，以减少内存占用量和求解时间。
(2)约束条件的选择：
由于实际***可能规模非常大，支路数目也非常多。因此，在优化计算中，并不是所有的支路约束都要加到优化模型中去。这样做可以大大简化优化问题，使得优化计算时间大大减少，并可以提高优化计算的收敛性。通常仅将一组越限或接近越限(例如大于80％线路定额)的支路约束(称为关键约束)引入优化计算中。
另外，在一次调整后，可能引起某些另外的线路越限或即将越限，在此情况下，识别出一个新的关键约束集合，重新进行优化计算，一直到没有任何越限为止。
对于潮流断面约束，原则上与支路约束同样处理，但考虑到***中的断面约束数目一般不会很多，故将所有的潮流断面约束和关键支路约束一起作为关键约束集。关键约束集包括了己经越限和即将越限的支路，而将那些载荷相对较轻的支路排除在外，这样一来既容易获得初始可行解，又可以实现节点最大可承受负荷最优解的目的，以便提高最优潮流算法的性能。
(3)约束限值处理：
对于选定的可控变量，如有功可控机组，如果当前出力值距离其有功出力上限很接近，也就是再稍加出力就可能会达到上限，这类调节的调节量很小，为了避免结果中出现这类调节量很小的调节，在优化计算前就将该类机组的有功出力上限改为其当前出力值。这样避免了一些不必要的微小的调节，使得调节结果更加实用化。
在一个实施例中，所述约束条件包括等式约束和不等式约束；所述等式约束包括潮流约束；所述不等式约束包括可控发电机的有功出力约束和无功出力约束、支路有功功率约束、断面有功功率约束。
本实施例中，优化潮流模型中的约束条件包括等式约束和不等式约束，其中，等式约束包括潮流约束，任何情况下，都必须满足电力***的潮流方程，即发电功率总是与***负荷保持平衡，方程如下：
PGi-(1+λ)PDi＝Ui∑Uj[Gijcos(δi-δj)+Bijsin(δi-δj)]
QGi-(1+λ)QDi＝-Ui∑Uj[Bijcos(δi-δj)-Gijsin(δi-δj)]
其中，等式左侧为某节点流入的有功功率PGi与负荷功率PDi的(1+λ)倍，即最大承受能力；等式右侧为流出该节点的潮流，采用极坐标形式的潮流方程，i表示本节点，j表示与i相关的另一节点(任一)；将流向所有与i相关的节点的潮流求和即可得到总的流出节点i的潮流。
不等式约束包括可控发电机的有功出力约束和无功出力约束、支路有功功率约束、断面有功功率约束，具体如下：
1、可控发电机的有功出力约束
发电机有功功率调整过程中，要受到最大有功功率和最小有功功率的限制。机组的最大发电有功功率一般为发电机有功出力的额定值；最小发电有功功率受技术条件的限制。可控发电机的有功出力的不等式约束表达如下：
PminGi≤PGi≤PmaxGi i∈SG
式中，PminGi——机组i的最大容量下限；PmaxGi——机组i的最小技术出力上限。
2、可控发电机的无功出力约束
发电机无功功率调整过程中，要受到最大无功功率和最小无功功率的限制。可控发电机的有功出力的不等式约束表达如下：
QminGi＜QGi＜QmaxGi i∈SG
式中，QminGi——机组i的最大容量上限；QmaxGi——机组i的最小技术出力下限。
3、支路有功功率约束
发电机功率的调整必然导致支路潮流的改变，改变后的支路功率应当受到该支路上、下限值的约束。
输电线路的功率限值是输电能力的反映，线路的输电能力可能受到多种稳定因素的限制，安全约束调度采用的输电线路限值取决于不同的网络安全标准，如：N-0标准、N-1标准、N-2标准等，不同的安全标准对应着不同的功率极限和不同的运行成本。
支路有功功率约束的不等式约束表达如下：
Pminij≤Pij≤Pmaxij
Figure GDA0003817981710000111
式中，Pminij、Pmaxij分别是支路有功潮流的下限和上限，下式为上式中Pij的具体表示形式，支路表示连接节点i和节点j之间的线路，e和f分别表示电压U在直角坐标系下在x轴和y轴方向上的垂直分量，G和B分别表示电导和电纳。
4、断面有功功率约束：
除了关心输电线潮流是否越限，运行人员有时还希望监控潮流断面。在发生不同类型的短路、断线等故障时，控制断面的有功潮流在安全限值内，可以在一定程度上保证故障发生时电网的暂态稳定性。
断面有功不等式约束表达如下：
Figure GDA0003817981710000121
式中，
Figure GDA0003817981710000122
分别是断面T的有功功率上下限；Pij是断面T中支路ij有功功率；
Figure GDA0003817981710000123
表示断面T的合功率(有方向)。
在一个实施例中，步骤S130中利用所述优化潮流模型计算所述第一网络架构中各个节点的最大可承载负荷的步骤，可以包括：
将与所述500kV网络架构中的变电站节点对应的220kV变电站作为负载，并结合所述等式约束和所述不等式约束，使用跟踪中心轨迹内点法确定与所述目标函数对应的所述变电站节点的最大可承载负荷。
本实施例中，在计算500kV网络时，将220kV变电站网络等效为500kV变电站的负荷；即计算500kV变电站节点时，将同一分区网架内与之相关的220kV变电站作为负荷(PDi，QDi)进行处理，以此降低计算工作量，提升计算速度。
进一步地，在结合等式约束和不等式约束对目标函数进行求解时，可使用跟踪中心轨迹内点法来进行求解。
由于节点安全度指标计算最为核心的部分是节点最大可承载负荷的计算，对于优化类问题，原对偶内点法具有很强的收敛性和很快的计算速度，但是对于大规模实际问题而言，寻找可行初始点往往十分困难。而以下介绍的跟踪中心轨迹内点法只要求在寻优过程中松弛变量和拉格朗日乘子满足简单的大于或小于零的条件，即可替代原来必须在可行域内求解的要求，使计算过程大为简化。
下面进行详细叙述，为了便于讨论，把优化潮流模型简化为以下一般非线性优化模型：
obj.min.f(x) (1)
s.t.h(x)＝0 (2)
Figure GDA0003817981710000131
其中，式(1)为目标函数，是一个非线性函数；式(2)为非线性等式约束条件，式中h(x)＝[h1(x),h2(x),…,hm(x)]T，m为等式约束条件个数；式(3)为不等式约束条件，式中g(x)＝[g1(x),g2(x),…,gr(x)]T，r为等式约束条件个数，上限为
Figure GDA0003817981710000132
下限为g＝[g 1,g 2,…,g r]T。
跟踪中心轨迹内点法基本思路如下,首先将不等式约束式(3)转化为等式约束：
Figure GDA0003817981710000133
其中l，u为松弛变量，l＝[l1,l2,…,lr]T，u＝[u1,u2,…,ur]T，应满足l＞0，u＞0。
这样，原问题变为优化问题A：
Figure GDA0003817981710000134
然后，把目标函数改造为障碍函数，该函数在可行域内应近似于原目标函数f(x)，而在边界时变得很大。因此可得到优化问题B：
Figure GDA0003817981710000135
其中，扰动因子(或称障碍常数)μ＞0；在∑函数中，j＝1表示以j为变量，从1开始进行求和；r表示到r为止进行求和；∑后面的j为变量，整个的意思是对In(lj)的内容，j从1到r的所有情况进行求和。
当li或ui靠近边界时，目标函数趋向于无穷大，因此满足以上障碍目标函数的极小解不可能在边界上找到，只能在满足l＞0，u＞0时才可能得到最优解。这样，通过目标函数的变换把含有不等式限制的优化问题A变成了只含有等式约束的优化问题B，因此可以直接用拉格朗日乘子法求解。
在一个实施例中，步骤S130中利用所述优化潮流模型计算所述小型网络架构中各个节点的最大可承载负荷的步骤，可以包括：
将与所述220kV网络架构中的变电站节点对应的500kV变电站作为电源，并结合所述等式约束、所述不等式约束、所述500kV变电站的最大可承载负荷，使用所述跟踪中心轨迹内点法确定与所述目标函数对应的所述变电站节点的最大可承载负荷。
本实施例中，在计算220kV变电站时，结合500kV网络的计算结果，将500kV变电站考虑为220kV网络的电源，即计算220kV变电站节点时，将其分区网架内与之相连的500kV变电站作为电源(PGi，QGi)进行处理，以此降低计算工作量，提升计算速度。
在一个实施例中，步骤S130中根据所述最大可承载负荷对所述节点的运行安全性进行评估的步骤，包括：
S131：获取所述节点的实时负荷数量，并依据所述节点的最大可承载负荷以及所述实时负荷数量计算所述节点的供电充裕度；
S132：依据所述供电充裕度对所述节点的运行安全性进行评估。
本实施例中，对节点的运行安全性进行评估时，主要依据节点的供电充裕度，因此，节点运行安全度算法计算公式可表示为：
C(i)＝f(Pmax,i,PCur,i)
其中C(i)为节点i的供电安全度评估结果，Pmax,i为节点i在***当前情况下的最大可承载负荷，PCur,i为节点i的实时负荷数量。
本申请所提出的节点运行安全度通过计算实时情况下各个运行节点的供电能力与供电需求的裕量对供电安全度进行评估，结合预先建立的智能调度指标体系，C(i)的计算结果应被归算至0～1区间内，则C(i)的具体表达式为：
Figure GDA0003817981710000151
上述表达式中，
Figure GDA0003817981710000152
表示节点i在实时情况下的供电裕量，并据此影响节点i的供电安全度计算结果。
在一个实施例中，步骤S130中根据所述最大可承载负荷对所述节点的运行安全性进行评估的步骤之后，还可以包括：
S140：统计各个节点的供电充裕度，并对供电充裕度最小的节点进行警示操作。
本实施例中，在计算完每个节点的供电充裕度之后，综合每个节点的供电充裕度指标Ci，建议取其中的最小值，以反映最差情况，对调度人员起到警示作用，同时可按需要显示供电充裕度较低的节点。
在一个实施例中，如图3所示，图3为本发明实施例提供的一种电力***节点运行安全性评估装置的结构示意图；本发明还提供了一种电力***节点运行安全性评估装置，包括分层分区模块110、模型构建模块120、安全评估模块130，具体包括如下：
分层分区模块110，用于将电力***中的网络架构按照电压等级进行分层，得到第一网络架构和第二网络架构，根据所述第一网络架构及对应的电网拓扑结构对所述第二网络架构进行分区，得到不同区域的小型网络架构；
模型构建模块120，用于获取所述电力***的运行数据，并根据所述运行数据进行基态潮流计算，若所述基态潮流收敛，则依据所述第一网络架构、所述小型网络架构以及所述运行数据构建优化潮流模型；
安全评估模块130，用于利用所述优化潮流模型分别计算所述第一网络架构以及所述小型网络架构中各个节点的最大可承载负荷，并根据所述最大可承载负荷对所述节点的运行安全性进行评估。
上述实施例中，考虑到电力***包含有不同电压等级的网络，并且，不同电压等级网络之间还具有一定的网络拓扑结构，因而在进行节点安全性评估之前，将电网***进行不同电压层级以及不同区域的划分，以便减少计算量，提高实时评估效率；另外，本发明通过优化潮流模型确定每个节点的最大可承载负荷，有利于提高安全评估的准确度，并进一步对安全性相对薄弱的环节采取相关措施，以确保电网的安全稳定运行。
在一个实施例中，本发明还提供了一种电力***，所述电力***对各个节点进行运行安全性评估时，执行如上述实施例中任一项所述电力***节点运行安全性评估方法的步骤。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电力***节点运行安全性评估方法，其特征在于，包括：
将电力***中的网络架构按照电压等级进行分层，得到第一网络架构和第二网络架构，根据所述第一网络架构及对应的电网拓扑结构对所述第二网络架构进行分区，得到不同区域的小型网络架构；其中，所述第一网络架构为500kV网络架构，所述第二网络架构为220kV网络架构；
获取所述电力***的运行数据，并根据所述运行数据进行基态潮流计算，若所述基态潮流收敛，则依据所述500kV网络架构、所述小型网络架构以及所述运行数据构建优化潮流模型；
将与所述500kV网络架构中的变电站节点对应的220kV变电站作为负载，利用所述优化潮流模型计算所述500kV网络架构中各个节点的最大可承载负荷，以及，将与所述220kV网络架构中的变电站节点对应的500kV变电站作为电源，利用所述优化潮流模型和所述500kV变电站的最大可承载负荷计算所述小型网络架构中各个节点的最大可承载负荷，并根据所述最大可承载负荷对所述节点的运行安全性进行评估。
2.根据权利要求1所述的电力***节点运行安全性评估方法，其特征在于，所述根据所述第一网络架构及对应的电网拓扑结构对所述第二网络架构进行分区，得到不同区域的小型网络架构的步骤，包括：
基于所述500kV网络架构及对应的电网拓扑结构，对所述220kV网络架构进行分区，确定不同区域中的多个220kV网络架构构成的小型网络架构。
3.根据权利要求1所述的电力***节点运行安全性评估方法，其特征在于，所述优化潮流模型包括使节点的可承载负荷能力最大的目标函数和约束条件。
4.根据权利要求3所述的电力***节点运行安全性评估方法，其特征在于，所述约束条件包括等式约束和不等式约束；
所述等式约束包括潮流约束；所述不等式约束包括可控发电机的有功出力约束和无功出力约束、支路有功功率约束、断面有功功率约束。
5.根据权利要求4所述的电力***节点运行安全性评估方法，其特征在于，利用所述优化潮流模型计算所述500kV网络架构中各个节点的最大可承载负荷的步骤，包括：
结合所述等式约束和所述不等式约束，使用跟踪中心轨迹内点法确定与所述目标函数对应的所述变电站节点的最大可承载负荷。
6.根据权利要求4所述的电力***节点运行安全性评估方法，其特征在于，利用所述优化潮流模型和所述500kV变电站的最大可承载负荷计算所述小型网络架构中各个节点的最大可承载负荷的步骤，包括：
结合所述等式约束、所述不等式约束、所述500kV变电站的最大可承载负荷，使用跟踪中心轨迹内点法确定与所述目标函数对应的所述变电站节点的最大可承载负荷。
7.根据权利要求1所述的电力***节点运行安全性评估方法，其特征在于，根据所述最大可承载负荷对所述节点的运行安全性进行评估的步骤，包括：
获取所述节点的实时负荷数量，并依据所述节点的最大可承载负荷以及所述实时负荷数量计算所述节点的供电充裕度；
依据所述供电充裕度对所述节点的运行安全性进行评估。
8.根据权利要求7所述的电力***节点运行安全性评估方法，其特征在于，根据所述最大可承载负荷对所述节点的运行安全性进行评估的步骤之后，还包括：
统计各个节点的供电充裕度，并对供电充裕度最小的节点进行警示操作。
9.一种电力***节点运行安全性评估装置，其特征在于，包括：
分层分区模块，用于将电力***中的网络架构按照电压等级进行分层，得到第一网络架构和第二网络架构，根据所述第一网络架构及对应的电网拓扑结构对所述第二网络架构进行分区，得到不同区域的小型网络架构；其中，所述第一网络架构为500kV网络架构，所述第二网络架构为220kV网络架构；
模型构建模块，用于获取所述电力***的运行数据，并根据所述运行数据进行基态潮流计算，若所述基态潮流收敛，则依据所述500kV网络架构、所述小型网络架构以及所述运行数据构建优化潮流模型；
安全评估模块，用于将与所述500kV网络架构中的变电站节点对应的220kV变电站作为负载，利用所述优化潮流模型计算所述500kV网络架构中各个节点的最大可承载负荷，以及，将与所述220kV网络架构中的变电站节点对应的500kV变电站作为电源，利用所述优化潮流模型和所述500kV变电站的最大可承载负荷计算所述小型网络架构中各个节点的最大可承载负荷，并根据所述最大可承载负荷对所述节点的运行安全性进行评估。
10.一种电力***，其特征在于：所述电力***对各个节点进行运行安全性评估时，执行如权利要求1至8中任一项所述电力***节点运行安全性评估方法的步骤。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113505457B (zh) * 2021-07-08 2022-12-06 广西大学 一种电网运行极限确定方法和***

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105447618A (zh) * 2015-11-06 2016-03-30 清华大学 一种电力***分区可靠性评估方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101252280B (zh) * 2008-04-08 2013-06-12 昆明理工大学 一种城市电网最大供电能力在线评估方法
CN102810862A (zh) * 2012-08-23 2012-12-05 山东电力集团公司电力科学研究院 特高压受端电网分层分区的方法
CN106875287B (zh) * 2015-12-11 2021-01-15 中国电力科学研究院 一种电力***分区供电能力确定方法
CN109066798B (zh) * 2018-09-17 2021-09-03 阳光电源股份有限公司 一种光伏组件的关断装置
CN109873421A (zh) * 2019-03-29 2019-06-11 国网浙江省电力有限公司 一种省级电网充裕度在线评估方法及***
CN110011301B (zh) * 2019-03-29 2020-09-29 国网浙江省电力有限公司 一种省级电网在线动态分区方法
CN111900719B (zh) * 2020-06-22 2022-01-28 国电南瑞科技股份有限公司 考虑柔性可控负荷的电网充裕度评估方法、装置及***

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105447618A (zh) * 2015-11-06 2016-03-30 清华大学 一种电力***分区可靠性评估方法

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