一种交直流互联电网的负荷跟踪方法及系统的制作方法
一种交直流互联电网的负荷跟踪方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力调度领域，尤其是一种交直流互联电网的负荷跟踪方法及系统。
【背景技术】
[0002] 电网实际运行中，气象条件及设备状态的不确定性变化，会引起电源输出功率、网 络结构、负荷需求的大幅变化。交直流混联运行的大电网系统在实时调度过程中，经常出现 数百万千瓦的负荷预测偏差及省间计划调整，对于网省协调发电计划调整和网络安全校核 提出了巨大的挑战。
[0003] 传统的节能发电调度技术支持系统在计划制定中最终仅优化到日前调度计划，日 内计划的修改需要依赖调度员的调度经验，缺少科学直观的决策系统必将影响电网的安全 性和经济性。为了保证电网功率的实时平衡，如何保证机组出力计划实时削减功率缺额成 了一个关键问题。
【发明内容】
[0004] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种科学直观、实时和鲁棒性强 的，交直流互联电网的负荷跟踪方法。
[000引本发明的另一目的在于:提供一种科学直观、实时和鲁棒性强的，交直流互联电网 的负荷跟踪系统。
[0006 ]本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：
[0007 ] -种交直流互联电网的负荷跟踪方法，包括W下步骤：
[0008] S1、根据当前检修计划和实时全网拓扑模型生成功率转移因子表；
[0009] S2、确定参与负荷跟踪的机组，并输入基础数据，所述基础数据包括但不限于间歇 性能源的超短期功率预测数据、超短期系统负荷预测数据、机组功率计划、直流线路传输功 率计划和省间联络线功率计划；
[0010] S3、根据输入的基础数据计算功率偏差，然后根据功率转移因子表、输入的基础数 据和计算的功率偏差进行功率交替调整分配，所述功率交替调整分配包括但不限于建立实 时削减功率缺额的动态优化模型和采用分支定界算法求解建立的动态优化模型；
[0011] S4、根据功率交替调整分配的结果滚动计算计划潮流，然后根据潮流断面信息判 断是否满足断面要求；
[001引S5、根据判断的结果将调度计划发布给电网监控系统或输出报警信息。
[0013] 进一步，所述步骤S2,其包括：
[0014] 根据机组参数将机组分为计划机组、负荷跟踪机组和AGC机组Ξ个机组，然后从运 Ξ个机组中选出参与负荷跟踪的机组；
[0015] 输入基础数据，所述基础数据包括超短期系统负荷预测数据、间歇性能源的超短 期功率预测数据、各机组的基本数据及其功率计划、省间联络线功率计划、直流线路传输功 率计划和系统对负荷备用的需求。
[0016] 进一步，所述步骤S3,其包括：
[0017] S31、根据间歇性能源的超短期功率预测数据、超短期系统负荷预测数据、省间联 络线功率计划、直流线路传输功率计划和机组功率计划计算功率偏差；
[0018] S32、判断计算出的功率偏差是否超出死区，若是，则建立实时削减功率缺额的动 态优化模型，并将功率转移因子表与输入的基础数据代入建立的模型中，反之，则结束负荷 跟踪过程；
[0019] S33、采用分支定界算法对建立的动态优化模型进行求解。
[0020] 进一步，所述建立实时削减功率缺额的动态优化模型运一步骤包括：
[0021] a.确定实时削减功率缺额的动态优化模型的目标函数，所述实时削减功率缺额的 动态优化模型的目标函数为F = Fi+F2,其中，Fi为周期时间段内的各机组运行费用函数，F2 为周期时间段内的AGC机组的服务费用函数；
[0022] b.完善实时削减功率缺额的动态优化模型的约束条件。
[0023] 进一步，所述周期时间段内的各机组运行费用函数Fi为：
所述周期 时间段内的AGC机组的服务费用函数F2为：
其中，A Pi = Zi*Ai，i e I，Δ P康示机组i的调整量，A康示机组i的调节步长，Z功机组i的给 定整数变量，C(j)为机组j的购电价格，I和J均为机组的集合，Ji为参与负荷跟踪方法的机 组集合，J2为传统的AGC机组集合，K，和&+分别为机组j和k的上升方向的调节速率，D为AGC 服务的单位费用，At为负荷跟踪周期时间。
[0024] 进一步，所述实时削减功率缺额的动态优化模型的约束条件包括：
[00巧]功率平衡约束，所述功率平衡约束的表达式为
其中，Δ Pi = Zi*Ai，i e I，Δ Pi表示机组i的调整量，A康示机组i的调节步长，Zi为机组i的给定整数 变量，巧日J均为机组的集合，A P为总调整量
为各机组的调整总量，Pdd为AGC的动态 调节死区；
[0026] 备用容量约束，所述备用容量约束的表达式为：
其 中，分别为一个周期时段内机组j的调整能力上限和下限，
P j为机 组j的出力计划，η为机组j的备用，if*"和if""分别为机组j的出力极限最小约束和最大 约束，皆和巧分别为上升方向和下降方向的调节速率；
[0027] 线路传输功率约束，所述线路传输功率约束的表达式为：I化= SFXPinj| <PLmax， 其中，化为线路传输功率，Pinj为节点功率净输入向量，SF为功率转移因子表，PLmax为线路传 输极限；
[0028] 断面极限约束，所述断面极限约束的表达式为：
其中，g为第g条断面。
[0029] 进一步，所述步骤S4,其包括：
[0030] 根据功率交替调整分配得到的调度计划数据和全网拓扑模型滚动计算计划潮流， 所述调度计划数据包括机组功率计划、直流线路传输功率计划和省间联络线功率计划；
[0031] 根据计算的结果判断调度计划数据是否满足断面极限要求，若未出现断面越限的 情况，则通过调度方案，反之，则不通过调度方案。
[0032] 进一步，所述步骤S5，其具体为:若调度方案通过，则将调度计划数据W自动发布 的方式下发给电网监控系统;若调度方案不通过，则发出报警信息。
[0033 ]本发明解决上述技术问题所采取的另一技术方案是：
[0034] -种交直流互联电网的负荷跟踪系统，包括W下模块：
[0035] 生成模块，用于根据当前检修计划和实时全网拓扑模型生成功率转移因子表；
[0036] 初始化模块，用于确定参与负荷跟踪的机组，并输入基础数据，所述基础数据包括 但不限于间歇性能源的超短期功率预测数据、超短期系统负荷预测数据、机组功率计划、直 流线路传输功率计划和省间联络线功率计划；
[0037] 功率交替调整分配模块，用于根据输入的基础数据计算功率偏差，然后根据功率 转移因子表、输入的基础数据和计算的功率偏差进行功率交替调整分配，所述功率交替调 整分配包括但不限于建立实时削减功率缺额的动态优化模型和采用分支定界算法求解建 立的动态优化模型；
[0038] 滚动计算判断模块，用于根据功率交替调整分配的结果滚动计算计划潮流，然后 根据潮流断面信息判断是否满足断面要求；
[0039] 发布输出模块，用于根据判断的结果将调度计划发布给电网监控系统或输出报警 ?目息；
[0040] 所述生成模块的输出端依次通过初始化模块、功率交替调整分配模块和滚动计算 判断模块进而与发布输出模块的输入端连接。
[0041] 进一步，所述功率交替调整分配模块包括：
[0042] 功率偏差计算单元，用于根据间歇性能源的超短期功率预测数据、超短期系统负 荷预测数据、省间联络线功率计划、直流线路传输功率计划和机组功率计划计算功率偏差；
[0043] 建模单元，用于判断计算出的功率偏差是否超出死区，若是，则建立实时削减功率 缺额的动态优化模型，并将功率转移因子表与输入的基础数据代入建立的模型中，反之，贝U 结束负荷跟踪过程；
[0044] 求解单元，用于采用分支定界算法对建立的动态优化模型进行求解；
[004引所述初始化模块的输出端依次通过功率偏差计算单元、建模单元和求解单元进而 与滚动计算判断模块的输入端连接。
[0046]本发明的方法的 有益效果是:根据输入的基础数据计算功率偏差，然后根据功率 转移因子表、输入的基础数据和计算的功率偏差进行功率交替调整分配，并判断功率交替 调整分配的结果是否满足断面要求，输入的基础数据包括间歇性能源的超短期功率预测数 据、超短期系统负荷预测数据、机组功率计划、直流线路传输功率计划和省间联络线功率计 划，综合考虑了直流线路计划传输功率约束、机组功率约束、省间联络线功率约束和断面极 限约束，通过建立的实时削减功率缺额的动态优化模型，来实时削减调度方案与实际运行 的偏差，避免了传统AGC机组自动发电控制的滞后性，降低了气象条件及设备状态的不确定 性变化对电网的冲击作用，鲁棒性强且实时性高，且建立的动态优化模型W间歇性能源的 超短期功率预测数据和超短期系统负荷预测数据等精确的预测数据为依据，使得日内计划 的修改能自动进行，不再需要依赖调度员的调度经验，更加科学直观。进一步，实时削减功 率缺额的动态优化模型的目标函数是针对周期时间段而不仅是对时间点的目标函数，防止 出现部分机组反调的情况，进一步提升了调度方案的鲁棒性。
[0047] 本发明的系统的有益效果是:根据输入的基础数据计算功率偏差，然后根据功率 转移因子表、输入的基础数据和计算的功率偏差进行功率交替调整分配，并判断功率交替 调整分配的结果是否满足断面要求，输入的基础数据包括间歇性能源的超短期功率预测数 据、超短期系统负荷预测数据、机组功率计划、直流线路传输功率计划和省间联络线功率计 划，综合考虑了直流线路计划传输功率约束、机组功率约束、省间联络线功率约束和断面极 限约束，通过建立的实时削减功率缺额的动态优化模型，来实时削减调度方案与实际运行 的偏差，避免了传统AGC机组自动发电控制的滞后性，降低了气象条件及设备状态的不确定 性变化对电网的冲击作用，鲁棒性强且实时性高，且建立的动态优化模型W间歇性能源的 超短期功率预测数据和超短期系统负荷预测数据等精确的预测数据为依据，使得日内计划 的修改能自动进行，不再需要依赖调度员的调度经验，更加科学直观。
【附图说明】
[0048] 图1为本发明一种交直流互联电网的负荷跟踪方法的步骤流程图；
[0049] 图2为本发明一种交直流互联电网的负荷跟踪系统的结构框图；
[0050] 图3为本发明实施例一负荷跟踪方法的流程图；
[0051 ]图4为本发明实施例二功率交替调整分配过程的流程图。
【具体实施方式】
[0052] 参照图1，一种交直流互联电网的负荷跟踪方法，包括W下步骤：
[0053] S1、根据当前检修计划和实时全网拓扑模型生成功率转移因子表；
[0054] S2、确定参与负荷跟踪的机组，并输入基础数据，所述基础数据包括但不限于间歇 性能源的超短期功率预测数据、超短期系统负荷预测数据、机组功率计划、直流线路传输功 率计划和省间联络线功率计划；
[0055] S3、根据输入的基础数据计算功率偏差，然后根据功率转移因子表、输入的基础数 据和计算的功率偏差进行功率交替调整分配，所述功率交替调整分配包括但不限于建立实 时削减功率缺额的动态优化模型和采用分支定界算法求解建立的动态优化模型；
[0056] S4、根据功率交替调整分配的结果滚动计算计划潮流，然后根据潮流断面信息判 断是否满足断面要求；
[0057] S5、根据判断的结果将调度计划发布给电网监控系统或输出报警信息。
[0058] 其中，本发明采用现有的计划潮流算法计算计划潮流。
[0059] 计算计划潮流进一步作为优选的实施方式，所述步骤S2,其包括：
[0060] 根据机组参数将机组分为计划机组、负荷跟踪机组和AGC机组Ξ个机组，然后从运 Ξ个机组中选出参与负荷跟踪的机组；
[0061] 输入基础数据，所述基础数据包括超短期系统负荷预测数据、间歇性能源的超短 期功率预测数据、各机组的基本数据及其功率计划、省间联络线功率计划、直流线路传输功 率计划和系统对负荷备用的需求。
[0062] 进一步作为优选的实施方式，所述步骤S3，其包括：
[0063] S31、根据间歇性能源的超短期功率预测数据、超短期系统负荷预测数据、省间联 络线功率计划、直流线路传输功率计划和机组功率计划计算功率偏差；
[0064] S32、判断计算出的功率偏差是否超出死区，若是，则建立实时削减功率缺额的动 态优化模型，并将功率转移因子表与输入的基础数据代入建立的模型中，反之，则结束负荷 跟踪过程；
[0065] S33、采用分支定界算法对建立的动态优化模型进行求解。
[0066] 进一步作为优选的实施方式，所述建立实时削减功率缺额的动态优化模型运一步 骤包括：
[0067] a.确定实时削减功率缺额的动态优化模型的目标函数，所述实时削减功率缺额的 动态优化模型的目标函数为F = Fi+F2,其中，Fi为周期时间段内的各机组运行费用函数，F2 为周期时间段内的AGC机组的服务费用函数；
[0068] b.完善实时削减功率缺额的动态优化模型的约束条件。
[0069] 进一步作为优选的实施方式，所述周期时间段内的各机组运行费用函数Fi为：
，满调期时间段内的4财几组的服务费用函数F2为：
其中，Δ Pi = Zi*Ai, i el，Δ Pi表示机组i的调整量，A康示机组i的调节步长，Zi为机组i的给 定整数变量，C( j)为机组j的购电价格，I和J均为机组的集合，Ji为参与负荷跟踪方法的机 组集合，J2为传统的AGC机组集合，/f.,!和《分别为机组j和k的上升方向的调节速率，D为AGC 服务的单位费用，At为负荷跟踪周期时间。
[0070] 进一步作为优选的实施方式，所述实时削减功率缺额的动态优化模型的约束条件 包括：
[0071] 功率平衡约束，所述功率平衡约束的表达式为：
其中，A Pi = Zi*Ai，i e I，Δ Pi表示机组i的调整量，A康示机组i的调节步长，Zi为机组i的给定整数 变量，I和J均为机组的集合，A P为总调整量
妇各机组的调整总量，Pdd为AGC的动态 调节死区；
[0072] 备用容量约束，所述备用容量约束的表达式为：
J'G J，其 中：
分别为一个周期时段内机组j的调整能力上限和下限，
Pj为机 组j的出力计划，η为机组j的备用，
分别为机组j的出力极限最小约束和最大 约束，灰;和巧分别为上升方向和下降方向的调节速率；
[0073] 线路传输功率约束，所述线路传输功率约束的表达式为：I化= SFXPinj|非Lmax， 其中，化为线路传输功率，Pinj为节点功率净输入向量，SF为功率转移因子表，PLmax为线路传 输极限；
[0074] 断面极限约束，所述断面极限约束的表达式为：
其中，g为第g条断面。
[0075] 进一步作为优选的实施方式，所述步骤S4，其包括：
[0076] 根据功率交替调整分配得到的调度计划数据和全网拓扑模型滚动计算计划潮流， 所述调度计划数据包括机组功率计划、直流线路传输功率计划和省间联络线功率计划； [oow]根据计算的结果判断调度计划数据是否满足断面极限要求，若未出现断面越限的 情况，则通过调度方案，反之，则不通过调度方案。
[0078] 进一步作为优选的实施方式，所述步骤S5，其具体为:若调度方案通过，则将调度 计划数据W自动发布的方式下发给电网监控系统;若调度方案不通过，则发出报警信息。
[0079] 参照图2,一种交直流互联电网的负荷跟踪系统，包括W下模块：
[0080] 生成模块，用于根据当前检修计划和实时全网拓扑模型生成功率转移因子表；
[0081 ]初始化模块，用于确定参与负荷跟踪的机组，并输入基础数据，所述基础数据包括 但不限于间歇性能源的超短期功率预测数据、超短期系统负荷预测数据、机组功率计划、直 流线路传输功率计划和省间联络线功率计划；
[0082] 功率交替调整分配模块，用于根据输入的基础数据计算功率偏差，然后根据功率 转移因子表、输入的基础数据和计算的功率偏差进行功率交替调整分配，所述功率交替 调 整分配包括但不限于建立实时削减功率缺额的动态优化模型和采用分支定界算法求解建 立的动态优化模型；
[0083] 滚动计算判断模块，用于根据功率交替调整分配的结果滚动计算计划潮流，然后 根据潮流断面信息判断是否满足断面要求；
[0084] 发布输出模块，用于根据判断的结果将调度计划发布给电网监控系统或输出报警 ?目息；
[0085] 所述生成模块的输出端依次通过初始化模块、功率交替调整分配模块和滚动计算 判断模块进而与发布输出模块的输入端连接。
[0086] 参照图2,进一步作为优选的实施方式，所述功率交替调整分配模块包括：
[0087] 功率偏差计算单元，用于根据间歇性能源的超短期功率预测数据、超短期系统负 荷预测数据、省间联络线功率计划、直流线路传输功率计划和机组功率计划计算功率偏差；
[0088] 建模单元，用于判断计算出的功率偏差是否超出死区，若是，则建立实时削减功率 缺额的动态优化模型，并将功率转移因子表与输入的基础数据代入建立的模型中，反之，贝U 结束负荷跟踪过程；
[0089] 求解单元，用于采用分支定界算法对建立的动态优化模型进行求解；
[0090] 所述初始化模块的输出端依次通过功率偏差计算单元、建模单元和求解单元进而 与滚动计算判断模块的输入端连接。
[0091] 下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0092] 实施例一
[0093] 参照图3,本发明的第一实施例：
[0094] 如图3所示，本实施例所提出的交直流互联电网的负荷跟踪方法，包括W下步骤：
[0095] 步骤1、根据当前检修计划和实时全网模型生成功率转移因子表。
[0096] 其中，生成功率转移因子表时忽略线路电阻，只根据线路电抗值来构建功率转移 因子表。
[0097] 步骤2、根据机组参数，确定参与负荷跟踪方法的机组。
[0098] 其中，根据各机组调节能力、机组类型等数据，可将机组分为Ξ类：（1)计划机组， 类似传统的非AGC机组，按预设计划发电，调节周期为上一级调度计划的调节周期；（2)负荷 跟踪机组，即本文参与负荷跟踪方法的机组；（3)AGC(自动发电控制)机组，传统的AGC功能， 能校正ACE(区域控制偏差），调节周期为秒级。
[0099] 步骤3、输入数据，包括间歇性能源的超短期功率预测、超短期系统负荷预测、机组 功率计划、直流线路传输功率计划、省间联络线功率计划。
[0100] 其中，输入基础数据，既包括了超短期系统负荷预测、间歇性能源的超短期功率预 测数据等精确的预测数据，也包括了各机组基本数据及其功率计划、省间联络线功率计划、 直流线路传输功率计划、系统对负荷备用的需求等数据。
[0101] 步骤4、计算出功率偏差，进行功率交替调整分配，包括建立实时削减功率缺额的 动态优化模型和采用分支定界算法求解该模型。
[0102] 该步骤可进一步细分为：
[0103] 1)计算功率偏差
[0104] 本发明根据间歇性能源的超短期功率预测、超短期系统负荷预测、省间联络线功 率计划、直流传输功率计划和机组功率计划算出功率偏差等数据算出功率偏差。本发明计 算出的功率偏差是基于预测的偏差，并不是系统当前的功率偏差，准确性主要取决于间歇 性能源的超短期功率预测数据和超短期系统负荷预测数据。
[0105] 2)建立实时削减功率缺额的动态优化模型
[0106] 建立实时削减功率缺额的动态优化模型具体包括W下步骤：
[0107] a.确定目标函数。
[0108] 本发明动态优化模型的目标函数包括两部分，一是周期时间段内的各机组运行费 用；二是周期时间段内的AGC机组的服务费用。运两部分均转化为经济指标，采用加权的方 法形成目标函数。
[0109] b.完善约束条件。
[0110] 本发明的约束条件包括系统侧约束和机组侧约束，系统侧约束包括功率平衡约 束、备用容量约束、线路功率约束和断面极限约束，机组侧约束包括各机组的出力约束、爬 坡约束等，其本质反映了各机组的物理特性及实际情况约束。
[0111] 3)采用分支定界算法求解该模型
[0112] 负荷跟踪方法为在线计算，对算法的计算速度要求较高。本发明采用分支定界算 法求解该动态优化模型，W得到相应的调度计划数据。
[0113] 步骤5、滚动计算计划潮流，根据断面信息进行判断，所有断面未越限则通过日内 计划的修改，否则给出报警信息。
[0114] 其中，滚动计算的周期与超短期系统负荷预测的周期一致，可根据实际需要预先 设定。将步骤4得到的调度计划数据和全网拓扑模型代入潮流计算，然后根据断面极限要求 进行判断，若未出现断面越限情况，则通过调度方案；否则不通过调度方案，并给出报警信 息。
[0115] 步骤6、将调度计划W自动发布方式发布到电网监控系统。
[0116] 本实施例综合考虑了直流线路计划传输功率约束、机组功率约束、省间联络线功 率约束和断面极限约束，提供一种交直流互联电网的负荷跟踪方法，W减小气象条件及设 备状态的不确定性变化对电网的不利影响。本实施例具有W下优点：
[0117] (1)通过实时削减功率缺额的动态优化模型，实时削减调度方案与实际运行的偏 差，避免了自动发电控制的滞后性，降低了气象条件及设备状态的不确定性变化对电网的 冲击作用；另一方面，采用负荷跟踪方法，使得部分非AGC机组也能根据系统负荷变化趋势 增减负荷，减轻了AGC机组的调节负担，达到了合理使用AGC资源的目的。
[0118] (2)建立的动态优化模型是对时间段而不仅是对时间点所提出的动态优化方案， 使调度方案具有较强的鲁棒性，防止出现部分机组反调的情况。
[0119] 实施例二
[0120] 参照图4,本发明的第二实施例：
[0121] 本实施例功率交替调整分配流程如图4所示，下面重点对实时削减功率缺额的动 态优化模型进行介绍。
[0122] 采用一组整数变量Zi，i e I，W运个变量与调节步长相乘作为机组的调整量，即
[0123] APi = Zi*Ai，iel
[0124] 其中，Δ Pi表示机组i的调整量，A康示机组i的调节步长。
[0125] 而实时削减功率缺额的动态优化模型包括W下两方面的内容：
[0126] (1)目标函数
[0127] 本发明实时削减功率缺额的动态优化模型的目标函数为F = Fi+F2,其中，Fi和F2分 别为：
[0128] a.周期时间段内的各机组运行费用Fi:在总调节量固定的情况下，寻找最优的调 整费用，即
庚中，C(j)为机组j的购电价格。
[0129] b.周期时间段内的AGC机组的服务费用F2:由于机组参与AGC调整的补偿费用较 高，所W应尽量选取调节速率或组合调节速率较快的机组，有：
[0130]
[0131] 其中，Ji为参与负荷跟踪方法的机组集合，J2为传统的AGC机组集合，谭和《分别 为机组j和k的上升方向的调节速率，At为负荷跟踪周期时间，D为AG巧g务的单位费用(元/ MW)，上式是对机组调节功率在时间上的积分乘上AG巧g务费用得出的式子。
[0132] (2)约束方程
[0133] 本发明实时削减功率缺额的动态优化模型的约束方程包括：
[0134] a.功率平衡约束方程：总调整量ΔΡ与各机组的调整总量
L差少于AGC的 动态调节死区Pdd，即：
[0135]
[0136] b.调节速率跟机组备用关系约束方程，有：
[0137]
[0138] 其中，分别为一个周期时段内机组j的调整能力上限和下限，分配前 需算好：
[0141] 門为机组j的出力计划，η为机组j的备用
3^别为机组j的出力极限最 小约束和最大约束，巧:和馬分别为上升方向和下降方向的调节速率；At为负荷跟踪周期 时间。
[0142] C.线路传输极限约束方程，有：
[0143][0144] 其中，化为线路传输功率，Pinj为节点功率净输入向量，SF为功率转移因子表，PLmax 为线路传输极限。
[0145] d.断面极限约束方程，有：
[0146]
[0147] 其中，g为第g条断面。
[0148] W上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施 例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替 换，运些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
【主权项】
1. 一种交直流互联电网的负荷跟踪方法，其特征在于:包括以下步骤： 51、 根据当前检修计划和实时全网拓扑模型生成功率转移因子表； 52、 确定参与负荷跟踪的机组，并输入基础数据，所述基础数据包括但不限于间歇性能 源的超短期功率预测数据、超短期系统负荷预测数据、机组功率计划、直流线路传输功率计 划和省间联络线功率计划； 53、 根据输入的基础数据计算功率偏差，然后根据功率转移因子表、输入的基础数据和 计算的功率偏差进行功率交替调整分配，所述功率交替调整分配包括但不限于建立实时削 减功率缺额的动态优化模型和采用分支定界算法求解建立的动态优化模型； 54、 根据功率交替调整分配的结果滚动计算计划潮流，然后根据潮流断面信息判断是 否满足断面要求； 55、 根据判断的结果将调度计划发布给电网监控系统或输出报警信息。2. 根据权利要求1所述的一种交直流互联电网的负荷跟踪方法，其特征在于:所述步骤 52, 其包括： 根据机组参数将机组分为计划机组、负荷跟踪机组和AGC机组三个机组，然后从这三个 机组中选出参与负荷跟踪的机组； 输入基础数据，所述基础数据包括超短期系统负荷预测数据、间歇性能源的超短期功 率预测数据、各机组的基本数据及其功率计划、省间联络线功率计划、直流线路传输功率计 划和系统对负荷备用的需求。3. 根据权利要求1所述的一种交直流互联电网的负荷跟踪方法，其特征在于:所述步骤 53, 其包括： 531、 根据间歇性能源的超短期功率预测数据、超短期系统负荷预测数据、省间联络线 功率计划、直流线路传输功率计划和机组功率计划计算功率偏差； 532、 判断计算出的功率偏差是否超出死区，若是，则建立实时削减功率缺额的动态优 化模型，并将功率转移因子表与输入的基础数据代入建立的模型中，反之，则结束负荷跟踪 过程； 533、 采用分支定界算法对建立的动态优化模型进行求解。4. 根据权利要求3所述的一种交直流互联电网的负荷跟踪方法，其特征在于:所述建立 实时削减功率缺额的动态优化模型这一步骤包括： a. 确定实时削减功率缺额的动态优化模型的目标函数，所述实时削减功率缺额的动态 优化模型的目标函数为F = FdF2,其中，F1为周期时间段内的各机组运行费用函数，F2为周 期时间段内的AGC机组的服务费用函数； b. 完善实时削减功率缺额的动态优化模型的约束条件。5. 根据权利要求4所述的一种交直流互联电网的负荷跟踪方法，其特征在于:所述周期 时间段内的各机组运行费用函数F1*:所述周期时间段内的AGC机组 的服务费用函数F2为：，其中，APi = Zi* Ahiel，示机组i的调整量，仏表示机组i的调节步长，Z1为机组i的给定整数变量，C (j)为机组j的购电价格，I和J均为机组的集合，J1为参与负荷跟踪方法的机组集合，J2为传 统的AGC机组集合，巧和成分别为机组j和k的上升方向的调节速率，D为AGC服务的单位费 用，At为负荷跟踪周期时间。6. 根据权利要求4所述的一种交直流互联电网的负荷跟踪方法，其特征在于:所述实时 削减功率缺额的动态优化模型的约束条件包括： 功率平衡约束，所述功率平衡约束的表达式为：其中，APi = Zi*Ai，i e I，Δ Pi表示机组i的调整量，Ai表示机组i的调节步长，Zi为机组i的给定整数变量， I和J均为机组的集合，A P为总调整量，为各机组的调整总量，Pdd为AGC的动态调节 死区； 备用容量约束，所述备用容量约束的表达式为：分别为一个周 期时段内机组j的调整能力上限和下限，Pj为机组j的出力计划，rj为机组j的备用，分别为机组j的出力极限最小约束 和最大约束，巧和巧分别为上升方向和下降方向的调节速率； 线路传输功率约束，所述线路传输功率约束的表达式为：|PL = SFXPinj| SPLmax，其中， PL为线路传输功率，Pinj为节点功率净输入向量，SF为功率转移因子表，PLmax为线路传输极 限； 断面极限约束，所述断面极限约束的表达式为：其中， g为第g条断面。7. 根据权利要求1所述的一种交直流互联电网的负荷跟踪方法，其特征在于:所述步骤 54, 其包括： 根据功率交替调整分配得到的调度计划数据和全网拓扑模型滚动计算计划潮流，所述 调度计划数据包括机组功率计划、直流线路传输功率计划和省间联络线功率计划； 根据计算的结果判断调度计划数据是否满足断面极限要求，若未出现断面越限的情 况，则通过调度方案，反之，则不通过调度方案。8. 根据权利要求7所述的一种交直流互联电网的负荷跟踪方法，其特征在于:所述步骤 55, 其具体为：若调度方案通过，则将调度计划数据以自动发布的方式下发给电网监控系 统;若调度方案不通过，则发出报警信息。9. 一种交直流互联电网的负荷跟踪系统，其特征在于:包括以下模块： 生成模块，用于根据当前检修计划和实时全网拓扑模型生成功率转移因子表； 初始化模块，用于确定参与负荷跟踪的机组，并输入基础数据，所述基础数据包括但不 限于间歇性能源的超短期功率预测数据、超短期系统负荷预测数据、机组功率计划、直流线 路传输功率计划和省间联络线功率计划； 功率交替调整分配模块，用于根据输入的基础数据计算功率偏差，然后根据功率转移 因子表、输入的基础数据和计算的功率偏差进行功率交替调整分配，所述功率交替调整分 配包括但不限于建立实时削减功率缺额的动态优化模型和采用分支定界算法求解建立的 动态优化模型； 滚动计算判断模块，用于根据功率交替调整分配的结果滚动计算计划潮流，然后根据 潮流断面信息判断是否满足断面要求； 发布输出模块，用于根据判断的结果将调度计划发布给电网监控系统或输出报警信 息； 所述生成模块的输出端依次通过初始化模块、功率交替调整分配模块和滚动计算判断 模块进而与发布输出模块的输入端连接。10.根据权利要求9所述的一种交直流互联电网的负荷跟踪系统，其特征在于:所述功 率交替调整分配模块包括： 功率偏差计算单元，用于根据间歇性能源的超短期功率预测数据、超短期系统负荷预 测数据、省间联络线功率计划、直流线路传输功率计划和机组功率计划计算功率偏差； 建模单元，用于判断计算出的功率偏差是否超出死区，若是，则建立实时削减功率缺额 的动态优化模型，并将功率转移因子表与输入的基础数据代入建立的模型中，反之，则结束 负荷跟踪过程； 求解单元，用于采用分支定界算法对建立的动态优化模型进行求解； 所述初始化模块的输出端依次通过功率偏差计算单元、建模单元和求解单元进而与滚 动计算判断模块的输入端连接。
【专利摘要】本发明公开了一种交直流互联电网的负荷跟踪方法及系统，方法包括以下步骤：根据当前检修计划和实时全网拓扑模型生成功率转移因子表；确定参与负荷跟踪的机组，并输入基础数据；根据输入的基础数据计算功率偏差，然后根据功率转移因子表、输入的基础数据和计算的功率偏差进行功率交替调整分配，所述功率交替调整分配包括但不限于建立实时削减功率缺额的动态优化模型和采用分支定界算法求解建立的动态优化模型；根据功率交替调整分配的结果滚动计算计划潮流，然后根据潮流断面信息判断是否满足断面要求；根据判断的结果将调度计划发布给电网监控系统或输出报警信息。本发明具有科学直观、实时和鲁棒性强的优点，可广泛应用于电力调度领域。
【IPC分类】H02J3/46, H02J3/00, H02J3/24
【公开号】CN105490268
【申请号】CN201511027720
【发明人】陈亦平, 莫维科, 侯君, 陈皓勇, 莫琦, 郑晓东, 孙雁斌, 何越, 黄丽颖
【申请人】中国南方电网有限责任公司, 华南理工大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月30日
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力调度领域，尤其是一种交直流互联电网的负荷跟踪方法及系统。
【背景技术】
[0002] 电网实际运行中，气象条件及设备状态的不确定性变化，会引起电源输出功率、网 络结构、负荷需求的大幅变化。交直流混联运行的大电网系统在实时调度过程中，经常出现 数百万千瓦的负荷预测偏差及省间计划调整，对于网省协调发电计划调整和网络安全校核 提出了巨大的挑战。
[0003] 传统的节能发电调度技术支持系统在计划制定中最终仅优化到日前调度计划，日 内计划的修改需要依赖调度员的调度经验，缺少科学直观的决策系统必将影响电网的安全 性和经济性。为了保证电网功率的实时平衡，如何保证机组出力计划实时削减功率缺额成 了一个关键问题。
【发明内容】
[0004] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种科学直观、实时和鲁棒性强 的，交直流互联电网的负荷跟踪方法。
[000引本发明的另一目的在于:提供一种科学直观、实时和鲁棒性强的，交直流互联电网 的负荷跟踪系统。
[0006 ]本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：
[0007 ] -种交直流互联电网的负荷跟踪方法，包括W下步骤：
[0008] S1、根据当前检修计划和实时全网拓扑模型生成功率转移因子表；
[0009] S2、确定参与负荷跟踪的机组，并输入基础数据，所述基础数据包括但不限于间歇 性能源的超短期功率预测数据、超短期系统负荷预测数据、机组功率计划、直流线路传输功 率计划和省间联络线功率计划；
[0010] S3、根据输入的基础数据计算功率偏差，然后根据功率转移因子表、输入的基础数 据和计算的功率偏差进行功率交替调整分配，所述功率交替调整分配包括但不限于建立实 时削减功率缺额的动态优化模型和采用分支定界算法求解建立的动态优化模型；
[0011] S4、根据功率交替调整分配的结果滚动计算计划潮流，然后根据潮流断面信息判 断是否满足断面要求；
[001引S5、根据判断的结果将调度计划发布给电网监控系统或输出报警信息。
[0013] 进一步，所述步骤S2,其包括：
[0014] 根据机组参数将机组分为计划机组、负荷跟踪机组和AGC机组Ξ个机组，然后从运 Ξ个机组中选出参与负荷跟踪的机组；
[0015] 输入基础数据，所述基础数据包括超短期系统负荷预测数据、间歇性能源的超短 期功率预测数据、各机组的基本数据及其功率计划、省间联络线功率计划、直流线路传输功 率计划和系统对负荷备用的需求。
[0016] 进一步，所述步骤S3,其包括：
[0017] S31、根据间歇性能源的超短期功率预测数据、超短期系统负荷预测数据、省间联 络线功率计划、直流线路传输功率计划和机组功率计划计算功率偏差；
[0018] S32、判断计算出的功率偏差是否超出死区，若是，则建立实时削减功率缺额的动 态优化模型，并将功率转移因子表与输入的基础数据代入建立的模型中，反之，则结束负荷 跟踪过程；
[0019] S33、采用分支定界算法对建立的动态优化模型进行求解。
[0020] 进一步，所述建立实时削减功率缺额的动态优化模型运一步骤包括：
[0021] a.确定实时削减功率缺额的动态优化模型的目标函数，所述实时削减功率缺额的 动态优化模型的目标函数为F = Fi+F2,其中，Fi为周期时间段内的各机组运行费用函数，F2 为周期时间段内的AGC机组的服务费用函数；
[0022] b.完善实时削减功率缺额的动态优化模型的约束条件。
[0023] 进一步，所述周期时间段内的各机组运行费用函数Fi为：
所述周期 时间段内的AGC机组的服务费用函数F2为：
其中，A Pi = Zi*Ai，i e I，Δ P康示机组i的调整量，A康示机组i的调节步长，Z功机组i的给 定整数变量，C(j)为机组j的购电价格，I和J均为机组的集合，Ji为参与负荷跟踪方法的机 组集合，J2为传统的AGC机组集合，K，和&+分别为机组j和k的上升方向的调节速率，D为AGC 服务的单位费用，At为负荷跟踪周期时间。
[0024] 进一步，所述实时削减功率缺额的动态优化模型的约束条件包括：
[00巧]功率平衡约束，所述功率平衡约束的表达式为
其中，Δ Pi = Zi*Ai，i e I，Δ Pi表示机组i的调整量，A康示机组i的调节步长，Zi为机组i的给定整数 变量，巧日J均为机组的集合，A P为总调整量
为各机组的调整总量，Pdd为AGC的动态 调节死区；
[0026] 备用容量约束，所述备用容量约束的表达式为：
其 中，分别为一个周期时段内机组j的调整能力上限和下限，
P j为机 组j的出力计划，η为机组j的备用，if*"和if""分别为机组j的出力极限最小约束和最大 约束，皆和巧分别为上升方向和下降方向的调节速率；
[0027] 线路传输功率约束，所述线路传输功率约束的表达式为：I化= SFXPinj| <PLmax， 其中，化为线路传输功率，Pinj为节点功率净输入向量，SF为功率转移因子表，PLmax为线路传 输极限；
[0028] 断面极限约束，所述断面极限约束的表达式为：
其中，g为第g条断面。
[0029] 进一步，所述步骤S4,其包括：
[0030] 根据功率交替调整分配得到的调度计划数据和全网拓扑模型滚动计算计划潮流， 所述调度计划数据包括机组功率计划、直流线路传输功率计划和省间联络线功率计划；
[0031] 根据计算的结果判断调度计划数据是否满足断面极限要求，若未出现断面越限的 情况，则通过调度方案，反之，则不通过调度方案。
[0032] 进一步，所述步骤S5，其具体为:若调度方案通过，则将调度计划数据W自动发布 的方式下发给电网监控系统;若调度方案不通过，则发出报警信息。
[0033 ]本发明解决上述技术问题所采取的另一技术方案是：
[0034] -种交直流互联电网的负荷跟踪系统，包括W下模块：
[0035] 生成模块，用于根据当前检修计划和实时全网拓扑模型生成功率转移因子表；
[0036] 初始化模块，用于确定参与负荷跟踪的机组，并输入基础数据，所述基础数据包括 但不限于间歇性能源的超短期功率预测数据、超短期系统负荷预测数据、机组功率计划、直 流线路传输功率计划和省间联络线功率计划；
[0037] 功率交替调整分配模块，用于根据输入的基础数据计算功率偏差，然后根据功率 转移因子表、输入的基础数据和计算的功率偏差进行功率交替调整分配，所述功率交替调 整分配包括但不限于建立实时削减功率缺额的动态优化模型和采用分支定界算法求解建 立的动态优化模型；
[0038] 滚动计算判断模块，用于根据功率交替调整分配的结果滚动计算计划潮流，然后 根据潮流断面信息判断是否满足断面要求；
[0039] 发布输出模块，用于根据判断的结果将调度计划发布给电网监控系统或输出报警 ?目息；
[0040] 所述生成模块的输出端依次通过初始化模块、功率交替调整分配模块和滚动计算 判断模块进而与发布输出模块的输入端连接。
[0041] 进一步，所述功率交替调整分配模块包括：
[0042] 功率偏差计算单元，用于根据间歇性能源的超短期功率预测数据、超短期系统负 荷预测数据、省间联络线功率计划、直流线路传输功率计划和机组功率计划计算功率偏差；
[0043] 建模单元，用于判断计算出的功率偏差是否超出死区，若是，则建立实时削减功率 缺额的动态优化模型，并将功率转移因子表与输入的基础数据代入建立的模型中，反之，贝U 结束负荷跟踪过程；
[0044] 求解单元，用于采用分支定界算法对建立的动态优化模型进行求解；
[004引所述初始化模块的输出端依次通过功率偏差计算单元、建模单元和求解单元进而 与滚动计算判断模块的输入端连接。
[0046]本发明的方法的 有益效果是:根据输入的基础数据计算功率偏差，然后根据功率 转移因子表、输入的基础数据和计算的功率偏差进行功率交替调整分配，并判断功率交替 调整分配的结果是否满足断面要求，输入的基础数据包括间歇性能源的超短期功率预测数 据、超短期系统负荷预测数据、机组功率计划、直流线路传输功率计划和省间联络线功率计 划，综合考虑了直流线路计划传输功率约束、机组功率约束、省间联络线功率约束和断面极 限约束，通过建立的实时削减功率缺额的动态优化模型，来实时削减调度方案与实际运行 的偏差，避免了传统AGC机组自动发电控制的滞后性，降低了气象条件及设备状态的不确定 性变化对电网的冲击作用，鲁棒性强且实时性高，且建立的动态优化模型W间歇性能源的 超短期功率预测数据和超短期系统负荷预测数据等精确的预测数据为依据，使得日内计划 的修改能自动进行，不再需要依赖调度员的调度经验，更加科学直观。进一步，实时削减功 率缺额的动态优化模型的目标函数是针对周期时间段而不仅是对时间点的目标函数，防止 出现部分机组反调的情况，进一步提升了调度方案的鲁棒性。
[0047] 本发明的系统的有益效果是:根据输入的基础数据计算功率偏差，然后根据功率 转移因子表、输入的基础数据和计算的功率偏差进行功率交替调整分配，并判断功率交替 调整分配的结果是否满足断面要求，输入的基础数据包括间歇性能源的超短期功率预测数 据、超短期系统负荷预测数据、机组功率计划、直流线路传输功率计划和省间联络线功率计 划，综合考虑了直流线路计划传输功率约束、机组功率约束、省间联络线功率约束和断面极 限约束，通过建立的实时削减功率缺额的动态优化模型，来实时削减调度方案与实际运行 的偏差，避免了传统AGC机组自动发电控制的滞后性，降低了气象条件及设备状态的不确定 性变化对电网的冲击作用，鲁棒性强且实时性高，且建立的动态优化模型W间歇性能源的 超短期功率预测数据和超短期系统负荷预测数据等精确的预测数据为依据，使得日内计划 的修改能自动进行，不再需要依赖调度员的调度经验，更加科学直观。
【附图说明】
[0048] 图1为本发明一种交直流互联电网的负荷跟踪方法的步骤流程图；
[0049] 图2为本发明一种交直流互联电网的负荷跟踪系统的结构框图；
[0050] 图3为本发明实施例一负荷跟踪方法的流程图；
[0051 ]图4为本发明实施例二功率交替调整分配过程的流程图。
【具体实施方式】
[0052] 参照图1，一种交直流互联电网的负荷跟踪方法，包括W下步骤：
[0053] S1、根据当前检修计划和实时全网拓扑模型生成功率转移因子表；
[0054] S2、确定参与负荷跟踪的机组，并输入基础数据，所述基础数据包括但不限于间歇 性能源的超短期功率预测数据、超短期系统负荷预测数据、机组功率计划、直流线路传输功 率计划和省间联络线功率计划；
[0055] S3、根据输入的基础数据计算功率偏差，然后根据功率转移因子表、输入的基础数 据和计算的功率偏差进行功率交替调整分配，所述功率交替调整分配包括但不限于建立实 时削减功率缺额的动态优化模型和采用分支定界算法求解建立的动态优化模型；
[0056] S4、根据功率交替调整分配的结果滚动计算计划潮流，然后根据潮流断面信息判 断是否满足断面要求；
[0057] S5、根据判断的结果将调度计划发布给电网监控系统或输出报警信息。
[0058] 其中，本发明采用现有的计划潮流算法计算计划潮流。
[0059] 计算计划潮流进一步作为优选的实施方式，所述步骤S2,其包括：
[0060] 根据机组参数将机组分为计划机组、负荷跟踪机组和AGC机组Ξ个机组，然后从运 Ξ个机组中选出参与负荷跟踪的机组；
[0061] 输入基础数据，所述基础数据包括超短期系统负荷预测数据、间歇性能源的超短 期功率预测数据、各机组的基本数据及其功率计划、省间联络线功率计划、直流线路传输功 率计划和系统对负荷备用的需求。
[0062] 进一步作为优选的实施方式，所述步骤S3，其包括：
[0063] S31、根据间歇性能源的超短期功率预测数据、超短期系统负荷预测数据、省间联 络线功率计划、直流线路传输功率计划和机组功率计划计算功率偏差；
[0064] S32、判断计算出的功率偏差是否超出死区，若是，则建立实时削减功率缺额的动 态优化模型，并将功率转移因子表与输入的基础数据代入建立的模型中，反之，则结束负荷 跟踪过程；
[0065] S33、采用分支定界算法对建立的动态优化模型进行求解。
[0066] 进一步作为优选的实施方式，所述建立实时削减功率缺额的动态优化模型运一步 骤包括：
[0067] a.确定实时削减功率缺额的动态优化模型的目标函数，所述实时削减功率缺额的 动态优化模型的目标函数为F = Fi+F2,其中，Fi为周期时间段内的各机组运行费用函数，F2 为周期时间段内的AGC机组的服务费用函数；
[0068] b.完善实时削减功率缺额的动态优化模型的约束条件。
[0069] 进一步作为优选的实施方式，所述周期时间段内的各机组运行费用函数Fi为：
，满调期时间段内的4财几组的服务费用函数F2为：
其中，Δ Pi = Zi*Ai, i el，Δ Pi表示机组i的调整量，A康示机组i的调节步长，Zi为机组i的给 定整数变量，C( j)为机组j的购电价格，I和J均为机组的集合，Ji为参与负荷跟踪方法的机 组集合，J2为传统的AGC机组集合，/f.,!和《分别为机组j和k的上升方向的调节速率，D为AGC 服务的单位费用，At为负荷跟踪周期时间。
[0070] 进一步作为优选的实施方式，所述实时削减功率缺额的动态优化模型的约束条件 包括：
[0071] 功率平衡约束，所述功率平衡约束的表达式为：
其中，A Pi = Zi*Ai，i e I，Δ Pi表示机组i的调整量，A康示机组i的调节步长，Zi为机组i的给定整数 变量，I和J均为机组的集合，A P为总调整量
妇各机组的调整总量，Pdd为AGC的动态 调节死区；
[0072] 备用容量约束，所述备用容量约束的表达式为：
J'G J，其 中：
分别为一个周期时段内机组j的调整能力上限和下限，
Pj为机 组j的出力计划，η为机组j的备用，
分别为机组j的出力极限最小约束和最大 约束，灰;和巧分别为上升方向和下降方向的调节速率；
[0073] 线路传输功率约束，所述线路传输功率约束的表达式为：I化= SFXPinj|非Lmax， 其中，化为线路传输功率，Pinj为节点功率净输入向量，SF为功率转移因子表，PLmax为线路传 输极限；
[0074] 断面极限约束，所述断面极限约束的表达式为：
其中，g为第g条断面。
[0075] 进一步作为优选的实施方式，所述步骤S4，其包括：
[0076] 根据功率交替调整分配得到的调度计划数据和全网拓扑模型滚动计算计划潮流， 所述调度计划数据包括机组功率计划、直流线路传输功率计划和省间联络线功率计划； [oow]根据计算的结果判断调度计划数据是否满足断面极限要求，若未出现断面越限的 情况，则通过调度方案，反之，则不通过调度方案。
[0078] 进一步作为优选的实施方式，所述步骤S5，其具体为:若调度方案通过，则将调度 计划数据W自动发布的方式下发给电网监控系统;若调度方案不通过，则发出报警信息。
[0079] 参照图2,一种交直流互联电网的负荷跟踪系统，包括W下模块：
[0080] 生成模块，用于根据当前检修计划和实时全网拓扑模型生成功率转移因子表；
[0081 ]初始化模块，用于确定参与负荷跟踪的机组，并输入基础数据，所述基础数据包括 但不限于间歇性能源的超短期功率预测数据、超短期系统负荷预测数据、机组功率计划、直 流线路传输功率计划和省间联络线功率计划；
[0082] 功率交替调整分配模块，用于根据输入的基础数据计算功率偏差，然后根据功率 转移因子表、输入的基础数据和计算的功率偏差进行功率交替调整分配，所述功率交替 调 整分配包括但不限于建立实时削减功率缺额的动态优化模型和采用分支定界算法求解建 立的动态优化模型；
[0083] 滚动计算判断模块，用于根据功率交替调整分配的结果滚动计算计划潮流，然后 根据潮流断面信息判断是否满足断面要求；
[0084] 发布输出模块，用于根据判断的结果将调度计划发布给电网监控系统或输出报警 ?目息；
[0085] 所述生成模块的输出端依次通过初始化模块、功率交替调整分配模块和滚动计算 判断模块进而与发布输出模块的输入端连接。
[0086] 参照图2,进一步作为优选的实施方式，所述功率交替调整分配模块包括：
[0087] 功率偏差计算单元，用于根据间歇性能源的超短期功率预测数据、超短期系统负 荷预测数据、省间联络线功率计划、直流线路传输功率计划和机组功率计划计算功率偏差；
[0088] 建模单元，用于判断计算出的功率偏差是否超出死区，若是，则建立实时削减功率 缺额的动态优化模型，并将功率转移因子表与输入的基础数据代入建立的模型中，反之，贝U 结束负荷跟踪过程；
[0089] 求解单元，用于采用分支定界算法对建立的动态优化模型进行求解；
[0090] 所述初始化模块的输出端依次通过功率偏差计算单元、建模单元和求解单元进而 与滚动计算判断模块的输入端连接。
[0091] 下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0092] 实施例一
[0093] 参照图3,本发明的第一实施例：
[0094] 如图3所示，本实施例所提出的交直流互联电网的负荷跟踪方法，包括W下步骤：
[0095] 步骤1、根据当前检修计划和实时全网模型生成功率转移因子表。
[0096] 其中，生成功率转移因子表时忽略线路电阻，只根据线路电抗值来构建功率转移 因子表。
[0097] 步骤2、根据机组参数，确定参与负荷跟踪方法的机组。
[0098] 其中，根据各机组调节能力、机组类型等数据，可将机组分为Ξ类：（1)计划机组， 类似传统的非AGC机组，按预设计划发电，调节周期为上一级调度计划的调节周期；（2)负荷 跟踪机组，即本文参与负荷跟踪方法的机组；（3)AGC(自动发电控制)机组，传统的AGC功能， 能校正ACE(区域控制偏差），调节周期为秒级。
[0099] 步骤3、输入数据，包括间歇性能源的超短期功率预测、超短期系统负荷预测、机组 功率计划、直流线路传输功率计划、省间联络线功率计划。
[0100] 其中，输入基础数据，既包括了超短期系统负荷预测、间歇性能源的超短期功率预 测数据等精确的预测数据，也包括了各机组基本数据及其功率计划、省间联络线功率计划、 直流线路传输功率计划、系统对负荷备用的需求等数据。
[0101] 步骤4、计算出功率偏差，进行功率交替调整分配，包括建立实时削减功率缺额的 动态优化模型和采用分支定界算法求解该模型。
[0102] 该步骤可进一步细分为：
[0103] 1)计算功率偏差
[0104] 本发明根据间歇性能源的超短期功率预测、超短期系统负荷预测、省间联络线功 率计划、直流传输功率计划和机组功率计划算出功率偏差等数据算出功率偏差。本发明计 算出的功率偏差是基于预测的偏差，并不是系统当前的功率偏差，准确性主要取决于间歇 性能源的超短期功率预测数据和超短期系统负荷预测数据。
[0105] 2)建立实时削减功率缺额的动态优化模型
[0106] 建立实时削减功率缺额的动态优化模型具体包括W下步骤：
[0107] a.确定目标函数。
[0108] 本发明动态优化模型的目标函数包括两部分，一是周期时间段内的各机组运行费 用；二是周期时间段内的AGC机组的服务费用。运两部分均转化为经济指标，采用加权的方 法形成目标函数。
[0109] b.完善约束条件。
[0110] 本发明的约束条件包括系统侧约束和机组侧约束，系统侧约束包括功率平衡约 束、备用容量约束、线路功率约束和断面极限约束，机组侧约束包括各机组的出力约束、爬 坡约束等，其本质反映了各机组的物理特性及实际情况约束。
[0111] 3)采用分支定界算法求解该模型
[0112] 负荷跟踪方法为在线计算，对算法的计算速度要求较高。本发明采用分支定界算 法求解该动态优化模型，W得到相应的调度计划数据。
[0113] 步骤5、滚动计算计划潮流，根据断面信息进行判断，所有断面未越限则通过日内 计划的修改，否则给出报警信息。
[0114] 其中，滚动计算的周期与超短期系统负荷预测的周期一致，可根据实际需要预先 设定。将步骤4得到的调度计划数据和全网拓扑模型代入潮流计算，然后根据断面极限要求 进行判断，若未出现断面越限情况，则通过调度方案；否则不通过调度方案，并给出报警信 息。
[0115] 步骤6、将调度计划W自动发布方式发布到电网监控系统。
[0116] 本实施例综合考虑了直流线路计划传输功率约束、机组功率约束、省间联络线功 率约束和断面极限约束，提供一种交直流互联电网的负荷跟踪方法，W减小气象条件及设 备状态的不确定性变化对电网的不利影响。本实施例具有W下优点：
[0117] (1)通过实时削减功率缺额的动态优化模型，实时削减调度方案与实际运行的偏 差，避免了自动发电控制的滞后性，降低了气象条件及设备状态的不确定性变化对电网的 冲击作用；另一方面，采用负荷跟踪方法，使得部分非AGC机组也能根据系统负荷变化趋势 增减负荷，减轻了AGC机组的调节负担，达到了合理使用AGC资源的目的。
[0118] (2)建立的动态优化模型是对时间段而不仅是对时间点所提出的动态优化方案， 使调度方案具有较强的鲁棒性，防止出现部分机组反调的情况。
[0119] 实施例二
[0120] 参照图4,本发明的第二实施例：
[0121] 本实施例功率交替调整分配流程如图4所示，下面重点对实时削减功率缺额的动 态优化模型进行介绍。
[0122] 采用一组整数变量Zi，i e I，W运个变量与调节步长相乘作为机组的调整量，即
[0123] APi = Zi*Ai，iel
[0124] 其中，Δ Pi表示机组i的调整量，A康示机组i的调节步长。
[0125] 而实时削减功率缺额的动态优化模型包括W下两方面的内容：
[0126] (1)目标函数
[0127] 本发明实时削减功率缺额的动态优化模型的目标函数为F = Fi+F2,其中，Fi和F2分 别为：
[0128] a.周期时间段内的各机组运行费用Fi:在总调节量固定的情况下，寻找最优的调 整费用，即
庚中，C(j)为机组j的购电价格。
[0129] b.周期时间段内的AGC机组的服务费用F2:由于机组参与AGC调整的补偿费用较 高，所W应尽量选取调节速率或组合调节速率较快的机组，有：
[0130]
[0131] 其中，Ji为参与负荷跟踪方法的机组集合，J2为传统的AGC机组集合，谭和《分别 为机组j和k的上升方向的调节速率，At为负荷跟踪周期时间，D为AG巧g务的单位费用(元/ MW)，上式是对机组调节功率在时间上的积分乘上AG巧g务费用得出的式子。
[0132] (2)约束方程
[0133] 本发明实时削减功率缺额的动态优化模型的约束方程包括：
[0134] a.功率平衡约束方程：总调整量ΔΡ与各机组的调整总量
L差少于AGC的 动态调节死区Pdd，即：
[0135]
[0136] b.调节速率跟机组备用关系约束方程，有：
[0137]
[0138] 其中，分别为一个周期时段内机组j的调整能力上限和下限，分配前 需算好：
[0141] 門为机组j的出力计划，η为机组j的备用
3^别为机组j的出力极限最 小约束和最大约束，巧:和馬分别为上升方向和下降方向的调节速率；At为负荷跟踪周期 时间。
[0142] C.线路传输极限约束方程，有：
[0143][0144] 其中，化为线路传输功率，Pinj为节点功率净输入向量，SF为功率转移因子表，PLmax 为线路传输极限。
[0145] d.断面极限约束方程，有：
[0146]
[0147] 其中，g为第g条断面。
[0148] W上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施 例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替 换，运些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
【主权项】
1. 一种交直流互联电网的负荷跟踪方法，其特征在于:包括以下步骤： 51、 根据当前检修计划和实时全网拓扑模型生成功率转移因子表； 52、 确定参与负荷跟踪的机组，并输入基础数据，所述基础数据包括但不限于间歇性能 源的超短期功率预测数据、超短期系统负荷预测数据、机组功率计划、直流线路传输功率计 划和省间联络线功率计划； 53、 根据输入的基础数据计算功率偏差，然后根据功率转移因子表、输入的基础数据和 计算的功率偏差进行功率交替调整分配，所述功率交替调整分配包括但不限于建立实时削 减功率缺额的动态优化模型和采用分支定界算法求解建立的动态优化模型； 54、 根据功率交替调整分配的结果滚动计算计划潮流，然后根据潮流断面信息判断是 否满足断面要求； 55、 根据判断的结果将调度计划发布给电网监控系统或输出报警信息。2. 根据权利要求1所述的一种交直流互联电网的负荷跟踪方法，其特征在于:所述步骤 52, 其包括： 根据机组参数将机组分为计划机组、负荷跟踪机组和AGC机组三个机组，然后从这三个 机组中选出参与负荷跟踪的机组； 输入基础数据，所述基础数据包括超短期系统负荷预测数据、间歇性能源的超短期功 率预测数据、各机组的基本数据及其功率计划、省间联络线功率计划、直流线路传输功率计 划和系统对负荷备用的需求。3. 根据权利要求1所述的一种交直流互联电网的负荷跟踪方法，其特征在于:所述步骤 53, 其包括： 531、 根据间歇性能源的超短期功率预测数据、超短期系统负荷预测数据、省间联络线 功率计划、直流线路传输功率计划和机组功率计划计算功率偏差； 532、 判断计算出的功率偏差是否超出死区，若是，则建立实时削减功率缺额的动态优 化模型，并将功率转移因子表与输入的基础数据代入建立的模型中，反之，则结束负荷跟踪 过程； 533、 采用分支定界算法对建立的动态优化模型进行求解。4. 根据权利要求3所述的一种交直流互联电网的负荷跟踪方法，其特征在于:所述建立 实时削减功率缺额的动态优化模型这一步骤包括： a. 确定实时削减功率缺额的动态优化模型的目标函数，所述实时削减功率缺额的动态 优化模型的目标函数为F = FdF2,其中，F1为周期时间段内的各机组运行费用函数，F2为周 期时间段内的AGC机组的服务费用函数； b. 完善实时削减功率缺额的动态优化模型的约束条件。5. 根据权利要求4所述的一种交直流互联电网的负荷跟踪方法，其特征在于:所述周期 时间段内的各机组运行费用函数F1*:所述周期时间段内的AGC机组 的服务费用函数F2为：，其中，APi = Zi* Ahiel，示机组i的调整量，仏表示机组i的调节步长，Z1为机组i的给定整数变量，C (j)为机组j的购电价格，I和J均为机组的集合，J1为参与负荷跟踪方法的机组集合，J2为传 统的AGC机组集合，巧和成分别为机组j和k的上升方向的调节速率，D为AGC服务的单位费 用，At为负荷跟踪周期时间。6. 根据权利要求4所述的一种交直流互联电网的负荷跟踪方法，其特征在于:所述实时 削减功率缺额的动态优化模型的约束条件包括： 功率平衡约束，所述功率平衡约束的表达式为：其中，APi = Zi*Ai，i e I，Δ Pi表示机组i的调整量，Ai表示机组i的调节步长，Zi为机组i的给定整数变量， I和J均为机组的集合，A P为总调整量，为各机组的调整总量，Pdd为AGC的动态调节 死区； 备用容量约束，所述备用容量约束的表达式为：分别为一个周 期时段内机组j的调整能力上限和下限，Pj为机组j的出力计划，rj为机组j的备用，分别为机组j的出力极限最小约束 和最大约束，巧和巧分别为上升方向和下降方向的调节速率； 线路传输功率约束，所述线路传输功率约束的表达式为：|PL = SFXPinj| SPLmax，其中， PL为线路传输功率，Pinj为节点功率净输入向量，SF为功率转移因子表，PLmax为线路传输极 限； 断面极限约束，所述断面极限约束的表达式为：其中， g为第g条断面。7. 根据权利要求1所述的一种交直流互联电网的负荷跟踪方法，其特征在于:所述步骤 54, 其包括： 根据功率交替调整分配得到的调度计划数据和全网拓扑模型滚动计算计划潮流，所述 调度计划数据包括机组功率计划、直流线路传输功率计划和省间联络线功率计划； 根据计算的结果判断调度计划数据是否满足断面极限要求，若未出现断面越限的情 况，则通过调度方案，反之，则不通过调度方案。8. 根据权利要求7所述的一种交直流互联电网的负荷跟踪方法，其特征在于:所述步骤 55, 其具体为：若调度方案通过，则将调度计划数据以自动发布的方式下发给电网监控系 统;若调度方案不通过，则发出报警信息。9. 一种交直流互联电网的负荷跟踪系统，其特征在于:包括以下模块： 生成模块，用于根据当前检修计划和实时全网拓扑模型生成功率转移因子表； 初始化模块，用于确定参与负荷跟踪的机组，并输入基础数据，所述基础数据包括但不 限于间歇性能源的超短期功率预测数据、超短期系统负荷预测数据、机组功率计划、直流线 路传输功率计划和省间联络线功率计划； 功率交替调整分配模块，用于根据输入的基础数据计算功率偏差，然后根据功率转移 因子表、输入的基础数据和计算的功率偏差进行功率交替调整分配，所述功率交替调整分 配包括但不限于建立实时削减功率缺额的动态优化模型和采用分支定界算法求解建立的 动态优化模型； 滚动计算判断模块，用于根据功率交替调整分配的结果滚动计算计划潮流，然后根据 潮流断面信息判断是否满足断面要求； 发布输出模块，用于根据判断的结果将调度计划发布给电网监控系统或输出报警信 息； 所述生成模块的输出端依次通过初始化模块、功率交替调整分配模块和滚动计算判断 模块进而与发布输出模块的输入端连接。10.根据权利要求9所述的一种交直流互联电网的负荷跟踪系统，其特征在于:所述功 率交替调整分配模块包括： 功率偏差计算单元，用于根据间歇性能源的超短期功率预测数据、超短期系统负荷预 测数据、省间联络线功率计划、直流线路传输功率计划和机组功率计划计算功率偏差； 建模单元，用于判断计算出的功率偏差是否超出死区，若是，则建立实时削减功率缺额 的动态优化模型，并将功率转移因子表与输入的基础数据代入建立的模型中，反之，则结束 负荷跟踪过程； 求解单元，用于采用分支定界算法对建立的动态优化模型进行求解； 所述初始化模块的输出端依次通过功率偏差计算单元、建模单元和求解单元进而与滚 动计算判断模块的输入端连接。
【专利摘要】本发明公开了一种交直流互联电网的负荷跟踪方法及系统，方法包括以下步骤：根据当前检修计划和实时全网拓扑模型生成功率转移因子表；确定参与负荷跟踪的机组，并输入基础数据；根据输入的基础数据计算功率偏差，然后根据功率转移因子表、输入的基础数据和计算的功率偏差进行功率交替调整分配，所述功率交替调整分配包括但不限于建立实时削减功率缺额的动态优化模型和采用分支定界算法求解建立的动态优化模型；根据功率交替调整分配的结果滚动计算计划潮流，然后根据潮流断面信息判断是否满足断面要求；根据判断的结果将调度计划发布给电网监控系统或输出报警信息。本发明具有科学直观、实时和鲁棒性强的优点，可广泛应用于电力调度领域。
【IPC分类】H02J3/46, H02J3/00, H02J3/24
【公开号】CN105490268
【申请号】CN201511027720
【发明人】陈亦平, 莫维科, 侯君, 陈皓勇, 莫琦, 郑晓东, 孙雁斌, 何越, 黄丽颖
【申请人】中国南方电网有限责任公司, 华南理工大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月30日
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