發明涉及一種基于分布式控制的電力系統切負荷算法，屬于電力系統電力負荷調度領域。

背景技術：

分布式控制系統是在計算機監督控制系統、直接數字控制系統和計算機多級控制系統的基礎上發展起來的，由多臺計算機分別控制生產過程中多個控制回路，同時又可集中獲取數據、集中管理和集中控制的自動控制系統。它具有高可靠性，開放性，靈活性，協調性且易于維護；與傳統的集中式控制系統相比，分布式控制系統能改善控制的可靠性，不會由于計算機的故障而使整個系統失去控制；當管理級發生故障時，過程控制級仍具有獨立控制能力，個別控制回路發生故障時也不致影響全局。與計算機多級控制系統相比，分布式控制系統在結構上更加靈活、布局更為合理和成本更低，因而越來越得到廣大學者認可，并代替集中式控制系統而被應用到越來越多的系統之中。

電力系統的穩定運行要求各節點功率穩定，電力負荷的增加或者切除，都會對電力系統穩定運行造成影響，嚴重時會造成電力事故，引起大范圍內停電。在電力負荷突然切除時，如何保證各節點功率不會引起太大波動，也是電力工作者所研究的重要課題。當電力負荷變化時，如何運用分布式控制對負荷突然切除后仍保護各節點功率穩定，是一向具有挑戰且鮮有研究的問題。

技術實現要素：
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發明目的：針對傳統集中式控制系統的不足，本發明提供一種基于分布式控制的電力系統切負荷方法

發明內容：本發明提供一種基于分布式控制的電力系統切負荷算法，包括如下步驟：

(1)建立電力系統功率模型：所述功率模型滿足兩個條件：

(a)對于連接節點i、j的支路l，其支路功率為：

式中，pl與ql分別為支路有功功率和無功功率；a與θ分別為節點電壓幅值與相角，θij＝θi-θj；gij與bij分別為支路電導與電納；gsh,i與bsh,i分別為對地電導與電納；

(b)每個節點流入功率必須等于流出功率：

tgpg-tlpl＝aepl

tgqg-tlql＝aeql

式中，tg為電網節點-發電機關聯矩陣，tl為電網節點-負荷關聯矩陣，ae為電網節點-支路關聯矩陣，pg、qg為發電機注入有功功率、無功功率，pl、ql為負荷吸收的有功功率、無功功率。

(2)建立滿足約束條件的節點互聯矩陣:所述節點互聯矩陣表示為：

式中，dij表示節點i和j之間的互聯系數，滿足以下約束條件：

式中，ni和nj分別表示與節點i和j有關聯的節點總數。

(3)根據節點互聯矩陣計算不同時刻各節點功率值:以節點i為例，對其當前時刻k進行數據更新為：

式中，表示節點i在第k時刻的數據值，n表示參與信息交流的節點數。建立列向量x^k：

則第k時刻數據更新可表示矩陣形式為：

x^k+1＝dx^k。

(4)切去負荷，重新計算各節點功率值，計算方法為：

(5)判斷其是否可以達到穩定狀態，如果是，輸出各節點功率值；否則返回步驟2，重新建立滿足約束條件的互聯矩陣，進行各節點數據更新。

有益效果：電力系統的穩定對于電網安全運行至關重要，電力負荷的增加或者切除都會影響到電網的穩定性，在現有技術中，當電力故障或者電力緊缺導致必須對電力負荷進行時，很難在技術上滿足對整個電網不產生影響；電網頻率的波動也會影響到用戶用電情況。而本發明采用一致性算法，在電力負荷切除前后都會重新計算各節點之間的關聯關系，重組關聯矩陣，使得各節點值在短時間內達到一致，減少電網中的功率波動，保證用電安全性和可靠性。

附圖說明

圖1：本發明方法流程圖；

圖2：ieee5節點系統圖；

圖3：正常情況下各節點功率圖；

圖4：切負荷后各節點功率圖。

具體實施方式

為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限于下面的實施例。

如圖1所述，一種基于分布式控制的電力系統切負荷算法，包括如下步驟：

(1)電力系統功率模型：對于連接節點i、j的支路l，其支路功率可表示為：

式中，pl與ql分別為支路有功功率和無功功率；a與θ分別為節點電壓幅值與相角，θij＝θi-θj；gij與bij分別為支路電導與電納；gsh,i與bsh,i分別為對地電導與電納。同時，每個節點流入功率必須等于流出功率：

tgpg-tlpl＝aepl

tgqg-tlql＝aeql

式中，tg為電網節點-發電機關聯矩陣，tl為電網節點-負荷關聯矩陣，ae為電網節點-支路關聯矩陣。pg、qg為發電機注入有功功率、無功功率，pl、ql為負荷吸收的有功功率、無功功率。

(2)在分布式控制系統中，每點節點只與它相鄰的節點進行信息交換，而與它不直接相鄰的節點無信息交換，以任意節點i為例，對其當前時刻k進行數據更新為：

式中，表示節點i在第k時刻的數據值，n表示參與信息交換的節點數，dij表示節點i與節點j之間的互聯系數。如果節點i與節點j不直接相鄰或者節點i與節點j為同一個節點，則dij＝0；否則0＜dij＜1。由于相鄰節點i與j的信息交換是相互的，所以有dij＝dji。

(3)在對節點信息更新過程中，令

則以上信息更新可寫成矩陣形式為：

x^k+1＝dx^k

式中，

由矩陣d可以得出，其各行或各列加和為1；除此之外，矩陣d中每一個元素必須滿足0≤dij＜1，為了進一步確定互聯系數dij的取值范圍，取lyapunov函數v^k＝(x^k)^tx^k，可以看出v^k滿足正定條件，進一步可得如下式子：

式中，n表示參與信息交流的節點總數，ni和nj分別表示與節點i和j直接相鄰的節點數，要使得δv＜0，須滿足所以

(4)在各節點功率達到穩定后，突然切去總分節點負荷，使得功率平衡被打破，運用本發明提出的算法，在滿足約束條件前提下，重新計算各節點功率值，并使其達到穩定，具體分析見算例。

算例分析

本發明測試的算例由ieee5節點構成，如圖2所示。各節點相鄰節點及初始值由下表給出：

ieee5節點系統圖中，節點4和節點5為發電機，節點1、節點2和節點3為負荷，各節點互聯系數為d12＝1/3，d13＝1/3，d23＝1/3，d24＝1/2，d35＝1/2，根據本發明所提出的算法，當不進行切負荷控制時，各節點功率值如圖3所示，可以看出，各節點功率很快達到平衡并保持穩定；當在第14次迭代時，把節點4上的負荷減去，所得到結果如圖4所示，可以看出，各節點功率在第22次迭代時重新達到平衡，并保持穩定，由此可驗證本發明所提算法有效性。