一种计及联络线功率稳定的AGC协同控制优化方法及系统

一种计及联络线功率稳定的agc协同控制优化方法及系统
技术领域
1.本公开属于电力系统技术领域，具体涉及一种计及联络线功率稳 定的agc协同控制优化方法及系统。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必 然构成在先技术。
3.随着新能源渗透比例不断升高，新能源不确定性进一步加剧了区 域间联络线功率的波动幅度，且各区域之间电网存在运行状态信息交 互不完全、不及时的问题，在一定程度上形成“信息壁垒”，这给多区 域间联络线功率控制带来了巨大挑战。当交换功率波动过大时，相邻 区域电网运行态势会产生较大波动，进而导致送、受端电网承担的功 率交换过大，潮流难以疏散，最终可能引发安全稳定问题。特别的， 当多条联络线功率分配不均衡，且重载联络线功率波动幅值过大，超 越限值，甚至被迫停运时，联络线间的潮流转移可能引发连锁性故障， 导致大停电的发生。自动发电控制不仅可以保障区域内功率平衡，而 且能够较好的稳定断面交换功率波动，确保互联系统安全稳定运行。 因此，自动发电控制(automatic generation control，简称agc)可 以有效地应对区域间联络线功率波动较大的问题。
4.为了抑制新能源系统并网引发的联络线功率波动，国内外学者进 行了大量相关研究。现有的研究成果主要为考虑区域互联的经济性指 标最大化，而区域间联络线的功率波动稳定的研究还处于探索阶段， 研究成果较少。关于联络线功率控制的研究，相关文献提出了多区域 潮流外特性稳定控制模型，但其未考虑区域联络线上支路阻抗的影响， 这将会导致区域间参考相角随着功率转移而产生偏移。当前电力系统 中在实际运行中采用的是无优化控制，优化电网内部的agc控制方 案，属于间接控制联络线功率，而不是直接控制；目前针对局部区域 电网互联的问题，也还在理论研究阶段。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本公开提出了一种计及联络线功率稳定的 agc协同控制优化方法及系统，将agc控制引入潮流方程，构建了 考虑agc功率分配的互联系统潮流模型。以此为基础，建立了以联 络线功率稳定为目标函数的鲁棒优化模型及基于多种群遗传算法的 松弛演化求解算法。该方法可以保证最恶劣环境下的联络线功率的稳 定，并且求解算法计算速度快，求解效率高，为保障电网安全稳定运 行提供理论基础。
6.根据一些实施例，本公开的第一方案提供了一种计及联络线功率 稳定的agc协同控制优化方法，采用如下技术方案：
7.一种计及联络线功率稳定的agc协同控制优化方法，包括以下 步骤:
8.获取电网的原始数据和联络线的参数信息，构建考虑agc功率 分配的互联系统潮流模型；
9.基于所构建的互联系统潮流模型，以联络线上功率波动幅值最小 为目标函数，建立基于鲁棒优化的多区域稳定控制模型；
10.进行基于鲁棒优化的多区域稳定控制模型的优化求解，实现agc 协同控制优化。
11.作为进一步的技术限定，所述联络线的参数信息至少包括迭代收 敛条件、迭代次数、联络线节点电压和线路电阻。
12.作为进一步的技术限定，在构建考虑agc功率分配的互联系统 潮流模型的过程中，将各子区域与外部区域有功交换设置为固定值， 将agc的调控作用视为系统中的多台平衡机按分配因子协同作用进 行不平衡功率的分配，再将不平衡功率分配系数引入到常规潮流模型， 得到功率平衡方程和断面潮流方程，将所得到的功率平衡方程和断面 潮流方程联合，得到考虑agc功率分配的互联系统潮流模型。
13.作为进一步的技术限定，所述基于鲁棒优化的多区域稳定控制模 型的约束条件包括功率平衡约束、发电机出力上下限约束、发电机出 力爬坡约束、新能源出力上下限约束、新能源短时变化范围约束和线 路功率约束。
14.进一步的，在同时满足所有的约束条件的情况下，计算目标函数， 使得联络线上的功率波动幅值最小。
15.作为进一步的技术限定，采用基于多种群遗传算法松弛演化算法 对所建立的基于鲁棒优化的多区域稳定控制模型进行求解。
16.进一步的，对所建立的基于鲁棒优化的多区域稳定控制模型中功 率平衡约束和线路功率约束进行线性化处理，再将目标函数进行松弛 化，利用多种群遗传算法对松弛演化算法进行改进，采用改进后的演 化算法反复求解所建立的基于鲁棒优化的多区域稳定控制模型直至 目标函数达到稳定最优解。
17.根据一些实施例，本公开的第二方案提供了一种计及联络线功率 稳定的agc协同控制优化系统，采用如下技术方案：
18.一种计及联络线功率稳定的agc协同控制优化系统，包括：
19.建模模块，被配置为获取电网的原始数据和联络线的参数信息， 构建考虑agc功率分配的互联系统潮流模型；基于所构建的互联系 统潮流模型，以联络线上功率波动幅值最小为目标函数，建立基于鲁 棒优化的多区域稳定控制模型；
20.优化模块，被配置为进行基于鲁棒优化的多区域稳定控制模型的 优化求解，实现agc协同控制优化。
21.根据一些实施例，本公开的第三方案提供了一种计算机可读存储 介质，采用如下技术方案：
22.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执 行时实现如本公开第一方面所述的计及联络线功率稳定的agc协同 控制优化方法中的步骤。
23.根据一些实施例，本公开的第四方案提供了一种电子设备，采用 如下技术方案：
24.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处 理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开第一方 面所述的计及联络线功率稳定的agc协同控制优化方法中的步骤。
25.与现有技术相比，本公开的有益效果为：
26.本公开在高比例新能源接入电网情况下，基于联络线功率波动最 小的鲁棒模型
与算法，在区域信息不互通情况下，考虑agc的调控 并且避免了传统模型因忽略了区域联络线上支路阻抗的影响而导致 计算结果出现偏差；以最小的联络线功率波动使得电网安全稳定性增 强，所提出的求解算法简单易行，稳定性好。
附图说明
27.构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步 理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对 本公开的不当限定。
28.图1是本公开实施例一中的计及联络线功率稳定的agc协同控 制优化方法的流程图；
29.图2是本公开实施例一中的区域互联网络潮流变化的结构示意 图；
30.图3是本公开实施例一中的考虑新能源不确定性的互联电网交 换功率鲁棒优化模型的求解算法流程图；
31.图4是本公开实施例二中的计及联络线功率稳定的agc协同控 制优化系统的结构框图。
具体实施方式
32.下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
33.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一 步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本 公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
34.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式， 而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除 非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外， 还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其 指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
35.在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。
36.实施例一
37.本公开实施例一介绍了一种计及联络线功率稳定的agc协同控 制优化方法。
38.如图1和图3所示的一种计及联络线功率稳定的agc协同控制 优化方法，包括以下步骤：
39.步骤s01：获取电网的原始数据和联络线的参数信息，构建考虑 agc功率分配的互联系统潮流模型；
40.步骤s02：基于所构建的互联系统潮流模型，以联络线上功率波 动幅值最小为目标函数，建立基于鲁棒优化的多区域稳定控制模型；
41.步骤s03：进行基于鲁棒优化的多区域稳定控制模型的优化求解， 实现agc协同控制优化。
42.在步骤s01中，输入电网原始数据以及联络线相关参数信息，设 置迭代收敛条件，初始化迭代次数、节点电压和线路电阻；再建立考 虑agc功率分配的互联系统潮流模型，具体表现为：
43.假定各子区域与外部区域有功交换为固定值，将agc的调控作 用视为系统中的多
台平衡机按比例(分配因子)协同作用，分担不平 衡功率，如下式所示：
44.μ＝[μ
1 μ
2 l μd]
t (1)
[0045]
其中，d为子区域总数目；μi代表第i个子区域从其它子区域获 取的有功功率总和，受电为正，送电为负。
[0046]
多区域电网中所有母线数目用n表示，可以得到如下式所示的参 与因子矩阵：
[0047][0048]
其中，α
ik
对应矩阵的第i行(区域编号)、第k列(母线节点编 号)的元素，其为第k个子区域第i条母线在agc中的参与因子。 如果第i条母线不在k子区域，则α
ik
＝0；如果第i条母线在k子区域， 但不参与agc调节，则α
ik
＝0；如果第i条母线在k子区域且参与agc 调节，则α
ik
≠0。
[0049]
矩阵每一列元素，即每个区域内的agc分配因子满足下式关系：
[0050][0051]
进而，使用βi表示母线i处发电机有功出力针对不平衡功率的调 整量，如下式所示：
[0052][0053]
将不平衡功率分配系数引入到常规潮流模型中,得到功率平衡方 程：
[0054][0055]
其中，m为多区域网络中所有pq母线的数目；v和θ为所有母 线的电压幅值和相角的向量集合；pj和qi为注入的有功功率和无功 功率；f表示有功和无功功率平衡方程；和的具体表达 如下式所示：
[0056][0057]
其中，g
ij
和b
ij
分别为母线i和母线j之间的互电导和互电纳； θ
ij
＝θ
i-θj为母线i和母线j之间的电压相角差。
[0058]
区域间的潮流断面控制通过agc完成，形成断面潮流方程。
[0059][0060]
其中，g＝[g1,g2,
…
,gd]
t
；l为各子区域间联 络线的总数量；第d个子区域的潮流断面方程如下式所示：
[0061][0062]
其中，为一个d
×
l矩阵。p
lt
为第l条联络线流过的有功功率， 具体表达式如公式(9)所示：
[0063]
p
lt
＝v
i2gl-v
ivj
(g
l
cosθ
ij
+b
l
sinθ
ij
) (9)
[0064]
对应矩阵中的第d行和l列的元素，表达式如公式(10)所示：
[0065][0066]
将公式(5)和公式(7)联立，可得agc控制下的多区域潮流统一模 型如公式(11)所示：
[0067][0068]
x＝[v,θ,μ] (11)
[0069]
区域a区域b之间的传输功率可线性化表示为式(12)所示：
[0070][0071]
其中，x1、x2、x3和p1、p2、p3分别为边界联络线a1-b1、a2-b2、 a3-b3上的电抗值和流经的有功功率；θa、θb分别为区域a和b内 的参考节点相角；θ
a1
、θ
a2
、θ
a3
和θ
b1
、θ
b2
、θ
b3
分别为区域a和b 边界节点与区域内参考节点的相角差。
[0072]
由公式(12)可以看出区域联络线上的潮流波动主要受子区域内 边界节点的相角变化影响。如图2所示，当区域b内的相角波动时， 也将使得区域a相角发生变化。在多区域计算时，考虑到分区间信息 保密或信息传递滞后的情况，对于某一子区域(以a区域为例)而言， 无法获取到区域外(b区域)边界节点的功角变化信息。据此本文首 先忽略区域外节点功角变化，在子区域内独立计算时将其设为常量， 并结合边界相角调整策略，逐步缩小误差，实现多区域潮流渐进的匹 配。
[0073]
为此，本实施例计算时候将区域a的电气参量为未知量，令 δθ
a1
＝0。此时联络线上功率变化大小计算公式如公式(13)所示：
[0074][0075]
在步骤s02中，将步骤s01中所建立的考虑agc功率分配的互 联系统潮流模型与鲁棒优化问题相结合，建立基于鲁棒优化的多区域 稳定控制模型。此时鲁棒优化问题的目标函数为：
[0076][0077]
式中，δp
t
为子区域所有与其他子区域联络线上流动的有功功率 变化；pr为所研究子区域内可能变化新能源发电出力；矩阵α为区域 内所有参与agc的发电机参与因子矩阵。
[0078]
研究某一子区域时，假定区域以外其它系统不发生功率扰动，令 公式(13)中δθa＝0；在此假定下将联络线有功功率按公式(13)线性化后， 可表示为式(15)所示：
[0079][0080]
式中，
[0081][0082]
其中，ρi为第i条区域联络线的有功变化量，如果第i条联络线 与所研究子区域相连，则按照公式(16)计算，否则取0；δθi为第i条 区域联络线与待研究子区域内相连节点的相角变化量。
[0083]
鲁棒优化问题的约束条件为：
[0084]
功率平衡约束，基于公式(5)可以将功率平衡约束描述为fs，如 下式所示。
[0085][0086]
x＝[v,θ,μ] (17)
[0087]
发电机出力上下限约束：
[0088][0089]
其中，p
i,t
、和分别表示节点i处发电机注入电网的有功功 率、最小输出功率和最大输出功率；δp
i,t
表示在节点i处发电机注入 电网的有功功率的调整量。
[0090]
发电机出力爬坡约束：
[0091]
[0092]
其中，为与时刻t-1相比较，时刻t发电机出力向下调整的最 大负值。为与时刻t-1相比较，时刻t发电机出力向上调整的最大 值。且与绝对值大小相等。
[0093]
新能源出力上下限约束：
[0094][0095]
其中，p'
i,t
、和分别表示在节点i处新能源注入电网的有 功功率、最小输出功率和最大输出功率；δp'
i,t
表示在节点i处新能源 注入电网的有功功率的变化量。
[0096]
新能源短时变化范围约束：
[0097][0098]
其中，和分别表示单位时间内在节点i处新能源可能的变 化上下限。
[0099]
线路功率约束：
[0100][0101]
其中，f、分别为网络支路的有功潮流以及有功潮流上限集合。 向量f中各元素f
ij
具体表达式如式(23)所示，表示节点i和节点j之间 传输的有功功率。
[0102]fij
＝v
ivj
(g
ij
cosθ
ij
+b
ij
sinθ
ij
) (23)
[0103]
在满足以上6个约束条件的情况下，对目标函数进行计算，可以 在满足电网各类安全约束情况下，使得系统联络线功率波动最小，同 时增强电网的安全稳定性。
[0104]
在步骤s03中，采用基于多种群遗传算法松弛演化算法对步骤 s02中所建立的鲁棒优化模型进行求解。
[0105]
首先，将鲁棒优化模型中功率平衡约束和线路功率约束进行线性 化处理，然后将目标函数进行松弛化，利用多种群遗传算法对松弛演 化算法进行改进，采用改进后的演化算法反复求解该模型直至目标函 数达到稳定最优解。
[0106]
本实施例在高比例新能源接入电网情况下，基于联络线功率波动 最小的鲁棒模型与算法，在区域信息不互通情况下，考虑agc的调 控并且避免了传统模型因忽略了区域联络线上支路阻抗的影响而导 致计算结果出现偏差，该模型以最小的联络线功率波动使得电网安全 稳定性增强，所提出的求解算法简单易行，稳定性好。
[0107]
实施例二
[0108]
本公开实施例二介绍了一种计及联络线功率稳定的agc协同控 制优化系统。
[0109]
如图4所示的一种计及联络线功率稳定的agc协同控制优化系 统，包括：
[0110]
建模模块，被配置为获取电网的原始数据和联络线的参数信息， 构建考虑agc功率分配的互联系统潮流模型；基于所构建的互联系 统潮流模型，以联络线上功率波动幅值最小为目标函数，建立基于鲁 棒优化的多区域稳定控制模型；
[0111]
优化模块，被配置为进行基于鲁棒优化的多区域稳定控制模型的 优化求解，实现agc协同控制优化。
[0112]
详细步骤与实施例一提供的计及联络线功率稳定的agc协同控 制优化方法相同，在此不再赘述。
[0113]
实施例三
[0114]
本公开实施例三提供了一种计算机可读存储介质。
[0115]
一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执 行时实现如本公开实施例一所述的计及联络线功率稳定的agc协同 控制优化方法中的步骤。
[0116]
详细步骤与实施例一提供的计及联络线功率稳定的agc协同控 制优化方法相同，在此不再赘述。
[0117]
实施例四
[0118]
本公开实施例四提供了一种电子设备。
[0119]
一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处 理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开实施例 一所述的计及联络线功率稳定的agc协同控制优化方法中的步骤。
[0120]
详细步骤与实施例一提供的计及联络线功率稳定的agc协同控 制优化方法相同，在此不再赘述。
[0121]
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非 对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的 技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出 的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

技术特征：
1.一种计及联络线功率稳定的agc协同控制优化方法，其特征在于，包括以下步骤：获取电网的原始数据和联络线的参数信息，构建考虑agc功率分配的互联系统潮流模型；基于所构建的互联系统潮流模型，以联络线上功率波动幅值最小为目标函数，建立基于鲁棒优化的多区域稳定控制模型；进行基于鲁棒优化的多区域稳定控制模型的优化求解，实现agc协同控制优化。2.如权利要求1中所述的一种计及联络线功率稳定的agc协同控制优化方法，其特征在于，所述联络线的参数信息至少包括迭代收敛条件、迭代次数、联络线节点电压和线路电阻。3.如权利要求1中所述的一种计及联络线功率稳定的agc协同控制优化方法，其特征在于，在构建考虑agc功率分配的互联系统潮流模型的过程中，将各子区域与外部区域有功交换设置为固定值，将agc的调控作用视为系统中的多台平衡机按分配因子协同作用进行不平衡功率的分配，再将不平衡功率分配系数引入到常规潮流模型，得到功率平衡方程和断面潮流方程，将所得到的功率平衡方程和断面潮流方程联合，得到考虑agc功率分配的互联系统潮流模型。4.如权利要求1中所述的一种计及联络线功率稳定的agc协同控制优化方法，其特征在于，所述基于鲁棒优化的多区域稳定控制模型的约束条件包括功率平衡约束、发电机出力上下限约束、发电机出力爬坡约束、新能源出力上下限约束、新能源短时变化范围约束和线路功率约束。5.如权利要求4中所述的一种计及联络线功率稳定的agc协同控制优化方法，其特征在于，在同时满足所有的约束条件的情况下，计算目标函数，使得联络线上的功率波动幅值最小。6.如权利要求1中所述的一种计及联络线功率稳定的agc协同控制优化方法，其特征在于，采用基于多种群遗传算法松弛演化算法对所建立的基于鲁棒优化的多区域稳定控制模型进行求解。7.如权利要求6中所述的一种计及联络线功率稳定的agc协同控制优化方法，其特征在于，对所建立的基于鲁棒优化的多区域稳定控制模型中功率平衡约束和线路功率约束进行线性化处理，再将目标函数进行松弛化，利用多种群遗传算法对松弛演化算法进行改进，采用改进后的演化算法反复求解所建立的基于鲁棒优化的多区域稳定控制模型直至目标函数达到稳定最优解。8.一种计及联络线功率稳定的agc协同控制优化系统，其特征在于，包括：建模模块，被配置为获取电网的原始数据和联络线的参数信息，构建考虑agc功率分配的互联系统潮流模型；基于所构建的互联系统潮流模型，以联络线上功率波动幅值最小为目标函数，建立基于鲁棒优化的多区域稳定控制模型；优化模块，被配置为进行基于鲁棒优化的多区域稳定控制模型的优化求解，实现agc协同控制优化。9.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的计及联络线功率稳定的agc协同控制优化方法中的步骤。10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程
序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的计及联络线功率稳定的agc协同控制优化方法中的步骤。

技术总结
本公开属于电力系统技术领域，提供了一种计及联络线功率稳定的AGC协同控制优化方法及系统，包括以下步骤：获取电网的原始数据和联络线的参数信息，构建考虑AGC功率分配的互联系统潮流模型；基于所构建的互联系统潮流模型，以联络线上功率波动幅值最小为目标函数，建立基于鲁棒优化的多区域稳定控制模型；进行基于鲁棒优化的多区域稳定控制模型的优化求解，实现AGC协同控制优化。实现AGC协同控制优化。实现AGC协同控制优化。


技术研发人员：董晓明 马悦 刘正奇 贾学勇 孙宏文
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：2022.02.11
技术公布日：2022/5/25