改善调度员潮流计算收敛性的措施

摘　要：就计较条件问题分析了潮水计较不收敛的成因，总结了PV节点和平衡机设置的若干原则，对系统改变运行方式进程中的电压和平衡机监控提出了一些人工干涉干与的经验。凭据广东省电力调剂中心能经管系统的现实情况，就状态估数据对潮水计较的影响作了分析，编写了运用补钉屏障状态估的PV节点设置装备摆设和电压，实现了PV节点数据的自动保留。这些措施的实施极年夜地提高了潮水计较的收敛率，保证了调剂员潮水运用的运行靠得住性，使运用的操控加倍以工钱本。
　　关头词：调剂员潮水；潮水计较；收敛；PV节点；状态估
Practicalimprovementonconvergenceofdispatcher
powerflowcalculationHUANGTao,ZHANGHui,LUJiangang(GuangdongPowerDispatchCenter,Guangzhou510600,China)
Abstract:ThispaperdiscussesthemainfactorswhichcausenonconvergenceinloadflowcalculationintermsoftheinitialdataSomeprinciplesforsettingPVnodesandslacknodes,aswellassomeexperiencesinsupervisionandcontrolonthepowersystemvoltageandslacknodewhenchangingoperatingmode,aregeneralizedforconvergenceInaddition,thispaperpresentsacoupleofprogramscompiledinFORTRAN77Asapatchtothedispatcherpowerflowapplication,theseprogramsshieldtheundesirablePVnodeandPVvoltagedataacquiredfromstatusestimateapplicationBysettingPVnodeconfigurationoftheirown,operatorsmayobtainmorepracticalcalculationresultsastheconvergenceofthedispatcherpowerflowcalculationimprovedgreatlyWiththehelpoftheprograms,maintenanceandoperationsoftheapplicationbecomemuchmoreconvenient
　　Keywords:dispatcherpowerflow;powerflowcalculation;convergence;PVnode;statusestimate
潮水计较迭代的收敛性是调剂员潮水运用的使用者关注的技术焦点，关系到运用的运行靠得住水平。若是潮水计较收敛率好，调剂员潮水的运行靠得住性就高，运用存在的价值就会逐渐被认同和接受；相反，若是计较总是不收敛，调剂员潮水的运行靠得住性就差，运用终将被人遗忘。可见，潮水计较的收敛率直接关系到调剂员潮水运用的实用化水平。在现实运行中有哪些身分对潮水计较收敛性有影响，若何对这些身分进行有用的控制以保证计较收敛性，是运用软件维护人员很关心的问题。1潮水不收敛缘由分析
　　多年的实践证实，牛顿法具有很好的二次收敛性，是求解多元非线性方程的经典算法，至今仍是电力系统潮水计较的主流。是以，一般认为算法不是致使不收敛的缘由，潮水不收敛发生的主要缘由是计较的初始条件给得不合理，致使潮水方程无解。
　　以图1的系统为例进行说明。　　假设图1中的发机电出口节点是PV节点，节点电压比力高，使母线j的右侧电气部门的电压高于系统电压水平。而且，母线j上有年夜的无功负荷，须由发机电和系总共同提供无功。
　　斟酌极端情况：假设发机电按年夜无功出力向母线j输送无功，使发机电到母线j的电压降到达年夜，则系统向母线j输送的无功到达小，且系统到母线j的电压降也小。若是此时V_j1仍年夜于V_j2，那末潮水计较会将母线i自动转化为PQ节点，致使这一片电气区域失往电压支持。
　　这类情况很容易造成潮水不收敛。这是由于，调剂员潮水在进行迭代计较时做了以下处置：在迭代进程中，若是发现迭代的中心成效泛起任何一个节点的电压标幺值小于0.5，则立即遏制计较，给出不收敛信息，不理会潮水在数学上是否收敛。这样处置的目的是为了保证潮水成效合理可用。可以想象，若是系统的某些电气部门缺少电压支持时，这些电气部门的电压太低，很有可能致使不收敛。若是在这类电气部门四周设置一些PV节点，就能避免电压太低的情况泛起，有用地抑制因成效不合理致使的不收敛。
　　对图1的例子作初始条件的改变，就能避免PV节点的丢失。例如：加年夜PV节点的无功调理能力，使发机电发出更多的无功，就有可能使V_j1和V_j2相等；又如：合理设置PV节点电压幅值，使之与系统电压水平匹配，一样可以知足V_j1=V_j2。
　　另外，在使用单平衡机方式计较潮水时，系统的不服衡功率全数由平衡机提供，当系统中有年夜机组（或年夜负荷）开断或系统解列成多岛时，可能泛起年夜的功率不服衡。受线路和变压器的输送容限制，平衡机功率可能没法向电气距离较远的功率缺额点输送年夜的功率，从而致使潮水计较不收敛。是以，平衡机的选点是有一定讲求的。2具有指导意义的原则
　　总结这几种潮水不收敛的成因，我们提出以下几条原则。按这些原则对潮水计较的初始条件进行设置，是能够有用地提热潮流计较的收敛性的。
　　a)应尽选择无功调理能力强的发机电作为PV节点；
　　b)PV节点的电压应设在对应的发机电额定电压小的邻域内，保证全网遍地的电压水平相当；
　　c)PV节点应在电网中平均散布，避免年夜无功在系统中长距离流动造成年夜的电压降；
　　d)在1个厂站内好只选1个PV节点，不应在临近厂站上设多个PV节点，由于这要求两节点间的潮水知足划定的电压差，极可能是不合理的；
　　e)平衡机尽选在电网重心四周，即到全网各母线的电气距离尽短。3保证潮水收敛的人工干涉干与手段
　　在为反事故演习或调剂员培训准备教案时，凡是要在调剂员潮水运用中接连地改变系统运行方式，其实不断启动潮水计较以获得每次方式变化后的潮水成效。在对系统进行操作前，应对当前的潮水状态进行考查，以保证改变运行方式后，潮水计较能连结收敛。
　　有两个指标是要重点考查的：系统低电压和平衡机功率。其实，从以上的分析应当能感遭到这样一个纪律：电压和平衡机状态是潮水计较收敛与发散的晴雨表。
　　若是系统的低电压已偏离对应电压品级的额定电压比力远，在不进行人工干涉干与的情况下继续对系统进行操作，将极可能在潮水迭代进程中泛起电压越限致使不收敛。是以，应进行需要的电压调理，使电压恢复至正常水平再作进一步操作。具体的法子有：提多发机电PQ节点的无功出力，下降负荷的无功消耗，投退无功装备等。
　　私行对无功电压进行调理的做法似乎不严肃，会对系统的电压无功散布造成影响，有影响调剂员对无功电压的判断之嫌。但现实上，在进行调理之前，计较电压偏离额定电压太远自己已经是不真实的，由于PV节点的选择对电压无功散布有很年夜影响，外网的模子参数与现实也有收支，是以即使不进行调理，电压无功数据也不具有太多的指导意义。而且，一般情况下，调剂员更关心的是有功和频率，而无功电压的调理对有功和频率没有什么影响，是以，以电压和无功为价格保证计较收敛是值得的。
　　另外，平衡机的工作状态也应紧密亲密关注，其实不是把平衡机设在负荷中心就能高枕无忧。若是观察到平衡机上有年夜的功率吞吐，就应将此不服衡功率预先分配到协调机组上往，减轻平衡机的输送压力，避免泛起年夜功率长距离输送的情况，对收敛性的提高是年夜有裨益的。4对状态估数据形成潮水初始条件的控制
　　在大都情况下，调剂员总是对今朝系统的运行情况进行研究，他们凡是获取实时状态估数据作为调剂员潮水计较的初始条件，是以状态估计较成效是调剂员潮水运用重要的初始条件来历。可是，在现实运行中我们发现，在系统负荷比力重的时辰，取状态估成效进行潮水计较经常泛起不收敛的情况，这是由于状态估向潮水计较提供的初始条件不合理酿成的。
4.1状态估数据对潮水收敛性的影响
　　在状态估计较中，由于发机电机端电压往往没有经过现实测，对机端电压的计较只能由高压母线电压和升压变压器变比推导。在没有现实测对成效加以控制的情况下，状态估计较出来的发机电机端电压包括PV节点电压往往偏低。当潮水计较的PV节点电压偏低时，很容易造成迭代进程中的电压越限，致使潮水不收敛，在负荷重的时辰，由于电压进一步下滑，不收敛现象越较着。
　　另外，PV节点是建模进程中由网络建模运用随机指定的，没有利便的干涉干与手段，致使PV节点的设置装备摆设没有遵循平均散布的原则，也是造成不收敛的重要缘由。
4.2对状态估PV节点数据的屏障
　　现实上，潮水计较没有需要使用网络建模指定的PV节点设置装备摆设和状态估计较的偏低的PV节点电压成效，这是由于网络建模界说的PV节点的设置装备摆设不适用于潮水计较，而且，在现实运行中，发机电机端电压幅值凡是不会偏离额定电压过。基于这样的熟悉，在调剂员潮水运用中，可以按平均散布的原则自行设置PV节点，PV节点的电压可以直接设置为发机电额定电压或临近的数值。这样的处置，既能提热潮流计较的收敛率，又能使计较成效更合适现实情况。
　　可是问题并未完全解决，由于每当调剂员潮水运用获取状态估数据后，状态估网络库就会把默许的（同时也是我们不希看的）PV节点设置装备摆设和偏低的机端电压送到了调剂员潮水网络库，原来的设置被笼盖。要使计较收敛必需重新设置，频频地进行人工干涉干与不合适运用软件以工钱本的操控原则。
　　为此，我们自行开发了两段FORTRAN法式，调剂员潮水运用在挪用这两个法式后，能够动态保留人工设置的PV节点和机端电压，屏障状态估网络库中的PV节点信息，保证每次调剂员潮水取状态估数据后都依然使用先前设定好的PV节点数据。
　　在调剂员潮水取状态估数据形成计较初始条件前，首先挪用保留PV节点数据的子法式，将人工设置的PV节点和机端电压以文件方式保留。
　　状态估数据取完后，调剂员潮水运用的网络库中的PV节点设置装备摆设是状态估网络库默许的不理想设置装备摆设，发机电机端电压是状态估计较出来的较现实值偏低的电压。为了屏障这些PV节点信息，法式再挪用掏出PV节点数据的子法式，恢复先前的PV节点数据，使人工设置的PV节点数据不被状态估网络库所笼盖，法式流程如图2所示。
　　由于平衡机的电压也是启动调剂员潮水计较的条件，所以对于系统平衡机，法式也作了与PV节点不异的处置。5结论
　　经过上述改良，调剂员潮水收敛率获得了极年夜的提高。运行靠得住性和数据可用性的提高增强了调剂员潮水对运行调剂的指导作用，为运行人员改变电网运行方式的操作提供了准确的决议计划依据。
　　在运用的维护方面，上述改良措施实现了PV节点和机端电压的自动保留，省却了改良前烦琐频频的PV节点设置工作。今朝在广东省电力调剂中心能经管系统（EMS）运用软件中建立模子的电网有广东电网、广西电网、贵州电网、云南等值电网和香港电网，其中发机电有近250台。若是没有这个补钉，每次进行调剂员潮水计较时，为了确保收敛，都要在这250台发机电中挑选PV节点，操作的重复和烦琐不言自明。
　　即使状态估有准确的机端电压成效和网络建模有合理的PV节点设置装备摆设，这一运用补钉仍是年夜有用武之地的。改良前，若是不另行设置，每一个操作人员都只能以网络库默许的PV节点设置装备摆设启动潮水计较；改良后，每一个EMS网络节点都可以有各自分歧且不受状态估影响的PV节点，相对原来单一的PV节点设置装备摆设，毫无疑问，法式的引进极年夜地利便了调剂员潮水运用的运行和维护。参考文献
［1］于尔铿,刘广一,周京阳.能经管系统［M］.北京:科学出书社，1998.