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1、萝罗曹电力系统发展电网的优化数学模型现在 电力系统中急需解决的同题,是长远规划方法的改进,特别是解决 同电力系统发展的策略,决定新技术目标及其条件的有 关 问题,要求进一步运用系统分析的方法这就是说,当选择 电力系统发展 的策略时,不应根据局部 的估计,而应根据整个 电力系统发展的随时 间累积的效应进行评价,并且 应考虑到电力系统发展随时间而连续发展现在长远规划的各种策略的有效性能随时 间而变化在这种情况下可以发现,发展初期所 制定的措施,可能导致长远规划的失误,即所 谓的动态问题。典型的例子如新技术决策的工程经济上的依 据 问题在动态 问题 中,对于各阶段有不同的经济指标。为 了选择最 优的
2、策略,应在充分长的时期 内按标准进行积分动态 问题,需要建立电力系统发展动态数学模型,利用 电子计算机现代计算方法解决电力系统发展 的动态数学模型,是高级 电力系统设计师用来研究 电力系统发展的有力工具。但是,由于未来情况的多变性与不完全,使动态 问题 的解答较多,要选择适 当的发展策略,是一项很复杂的工作至今,在电力系统发展规划和设计模型的开发和应用方面,已经积累 了不少的经验。但是,现有 的模型仅能部分地满足 当前实际 的要求。随着电力系统的飞速发展,又会提出新的更复杂的间题。在电力系统发展 动态分析时,有必要研究各种措施以及提 高措施 的质量。经验表明,在确定 的条件下,利用动态模型遇到
3、 了两个主要困难其 中之一是系统发展使变量增加其二是更详细地分析 电力系统的经济性和可靠性以及送 电、配电过程中的质量。本文对克服这些 困难的各种方法作了概述和评价。可作为电力系统发展的动态规划的计算基础。苏联拉脱维亚能源物理研究所的研究表明,为了解决实际 间题,可利用各种专业常用的“最佳初始状态法”该法是由所有状态的集合中选择最佳策略组成随着变量的增加,该集合迅速地增大,造成困难根据改进动态数学模型的研究表明,用梯度法探求最佳初始状态,建立设计程序效果较好图表 明,在利用最佳初始状态法解决实际 问题时,理论上与变量增加有关联。曲线表示 目标函数了的相对值随变量增加而变化的理论关系曲线数值口。
4、二对应用测 量法解动态间题时 目标函数介的最小值,数值与活分别表示所需要的存贮量与时间当数 值饥从。变到。二时,它们与最佳初始状态 数 成比例。曲线表示 出与云随口。的增加而变化,月 与云的数值与量艺份成比例。数值几 表示 用近似法求得目标函数的最小值,它对应于饥的最小值,这时探求最佳初始状态法二。码主主主一、增加允许变量的方法现代电力系统发展最优模型的常规方法,图应用近似的最佳初始状态法理论上最优 的特性曲线”一变量数电力系统发展可选用 的措施饥一可在最佳初始状 态法中实现的措施数量饥川用梯度法探求最佳初始状态将增大值的深度为仇,饥,饥口。二,探求时间亡。减少札云,数值允。二表示目标函数的最
5、大容许值当目标函数介值的限度 为佑,。了了老二时,减少存贮量。与探求时间札当目标函数限度为犷咒。二时,仅减少存贮量。,但不减少探求的深度仇。 。与所需 的时间才从图中理论关系 曲线表 明,最佳初始状态法有以下两个特性由曲线看 出,目标函数有极小值的共性和探求最佳初始状态过程的组合特性因为实行最佳初始状态法 时探索的时 间云与存贮量尸,随探求的深度。与变量的增大,按指数 曲线增大在较小维数 的问题 范 围口。不大于,不大于,严格实施最佳初始状态法,根据所需求的存贮量作起来困难很大分析电力系统发展 的一般性能表明,当限制最佳初始状态法集合的范 围时,采 用近 似地实施 最佳初始状态法,维数 问题可
6、以较好地解决。初期近似的动态法,限制“超出”最佳初始状态法集合,要使存贮量毋了理论上规定,当了益二二时,失去最佳解,应排除。年代以来,增加动态 间题允许变量的方法很多,特别是更新优化 的“直接法”和“迭代法”使用直接法,主要解决不容许长时间而大变量牡的间题。在这种 情 况下,唯一的办法是将复杂的动态问题分段解决这种思想是动态优化 的迭代算法 的基础。按迭代法改变结二的变数与精确度。这样,解决小容量的动态 问题,原 则上主要是节省时间,对于直接法用时间三”,而 迭代浏 用时 间公二”图表示把问题划分,用两次迭迭代法的优越性,在于每次迭代减小探求最佳初始状态的深度,开始迭代具有系统最大的效率,而后
7、进行的迭代改善策略的措施。图中,优化电网,占二个新措施解。,一,与,与,与,与,与元件组措施,与有系统的最大效率,措施与有系统 中最小效率,共计不到。与是输人 新 功率 的措施 瀚瀚瀚厅甲甲 犷犷少形形 。奋甲甲盯盯“胃。户一一二二,图优化迭代法理论上的特性 曲线一目标函数介随的相对增大值而变 化的曲线,一了叮随州增大而变化 的曲线一用直线法解变 量“的动态问题 时,探求最佳初始状态 的深度,时间云与存贮量的相关曲线。在这种情况下,当古一了仇。时,探求的深度为。,探求停止代法表现 了优化迭代法的原理及其有效系数。在探求最佳初 始状态的过程中,第次,用迭代法求出 目标函数容许梯度值的下界,在这种
8、情况,探求最佳初始状态的深度减少饥孟饥。 。二,而所需 的时 间与存贮量,分别有钾与第次,迭代法减少问题的维数”二。一二,提高求了 的最小值占一。的精确度。探求最佳初始状态 的探度、时间与存贮量,分别等 于川二、亡与。两次解决间题所用 时间的 和十,才。卜卜二加二阅阅犷犷一 肴亡亡, ,熟彝自断二、一一 针, ,美事, ,诵峭乙一图用迭代法优化电力系统发展的图解下一迭代法 的序数占一目标函数梯度的最小容许值在年期间,苏联拉脱维亚能源物理研究所,曾用动态迭代法进行实验,结果基本上证明了理论上 引用的前提是正确的。在制定电力系统发展规划时,建立 了容许解个变量的工业优化数学模型,并应 用于实际电力
9、系统。二、进行动态分析电力系统发展时,采取计算及其物理工艺特性法实践说明,对于复杂的电 力系统的发展,有大量可互换选 用的措施,单纯的经 济指标和单纯 的技术指标,经常 出现相反的 结 果因此,具有最好经 济指标 的措施,又保持系统的技术特性在容许范 围,不总是有理想的结果。在 比较电力系统发展方案时,必须分析其物理技术特性。图给出按它们 的经济指标与技术指标估计方案的有代表 性 的例子,图中指出电网电压 为在故障后状态可靠性 的估计数据指示电压为的电网由各配 电站供电可靠性 的估计数据在研 究电力系统发展 的动态分析法时,要求精确计算电力系统的长远功能最初单纯利用经济数学法计算复杂 电力系统
10、配 电网,仅满足基尔霍夫第一定律,得到的结论往往不适于实际的配 电网为更大程度上适应电力系统发展,加强计算法研究,特别是现有 电力系统中元件控制的最优参数,同时根据电力系统发展的经济性、可推性、运行质量进行估计,测定各方面的指标,改善电力系统发展的物理技术性能。进行电力系统发展的动态分析时,需要计算性能的指标很多,这取决于电力系统的具 体特征电网的电压、结构与功能考虑到它们的运行条件,对各种技术指标进行估计,姐潮流、电压水平、电源点之间的传输能力、区域电网送端的负载、带负荷调压变压器等等。详见下表表不同电网电压等级的电力系统运行指标电网电 压等级电力系统运行指标电能消耗电压高低电损耗约束根据特
11、定状态,在使用时间内对有功功率固有分布的计算估计到无功功率不平衡要补偿的附加消耗与违 犯 临 界状态稳定 性有关的约束变压 器与线路负荷方面的约束根据有功功率经济配电最优标准进行计算取决于正常的和故障后 的电压 高低,并施行约束它们的数值变压器与线路负荷方面的约束故障后状态的电压高低方面的约束估计到电压调节 的局部设备的附加消耗变压器与线路的负荷的约束故障后状态电压 高低方面 的约束产生故障与计划切断的单向馈电 的部分电网附沱皿 卜。苏联拉脱 维亚能源物理研究所,以多目标决策的发展电力系统方案 中,在研究优化计算的数学模型时,选用以下的目标函数式只了客,亡 艺,艺,万 艺、图按不 同标准规划复
12、杂电 力系统的方 案。一根据经 济指标对方案的估计,的最小 值对应耗费的最小值一根据技术指标对方案的估计,的最小值对应供电可靠性的最好指标分式中万耐 习,艺拌亡旧 艺,里二研究电力系统发展周娜的阶 段数”,一一在一般时间亡内系统中引进的新元件数,电力系统 中线路的总数解迭 加到电力系统技术参数的约束数。公式中,前四项表示 电力系统 发展的 费用。其 中是 固定部分的费用,是消耗部分的固定 费用,是 因负荷部分产生 的费用,是 因电能概率性出力不足造成 的耗费。最后一项是由于约束失调造成 的罚款函项。从 上表得 出结论,具体测定 罚款函项的方法,取决于所研究的电力系统的功能。图表示 在多目标决策
13、电力系统状态 时,最佳初始状态在理 论上的特性 曲线。状态盯,对应容许状态,实现这样状态的措施数,不小于饥,。对于关 系 曲线约束失调,不 用计算罚款函项,饥孟。,值对应介的值对于关系 曲线,它们对应“弱”、“中”、“强”的约束失调的估计。当“弱”的估计时,最佳初始状态 的探求在值为爪孟。,时停止。在这种 情况下,得到约京严重失调的方案,为了把它除去,需要增补费 用盯育对于“中”的估计,约束失调不 多对于“强”的估计,得到满足所 有约束的状态在目标函数式中的补偿项,在用梯度法探求最佳初始状态值的范围内增加。三、结论从系统工程角度,解决电力系统发展规划问题的特点,在于要充分详细地计算它们内外的互
14、联关系,以及计算电力系统发展的动态特性。本文提出电力系统发展的动 态数学模型,可作为系统规划的分析工具。本文提供了电力系统发展模拟的动态分析的有效方法,还编制 了应用程序,可 用在联合电力系统和地区电力系统远景发展,并已取得实际应用的经验。在当代的条件下,研究电力系统发展的动态分析方法时,主要的问题是增加系统发展最优化问题的复杂性和加强对其物理技术特性的分析。保障未来的电力系统供电的经济性、可靠性与质量达到最优的功能,并较全面地考虑新技术决策的综合效果。杜维国摘译自苏月脚训唬,第倒胡,刃呢郑美特校 续续续代,、一护扮一尸门门畏畏 一心心脚。”脚。脚。,留切士尸功川。,图多目标决策电力系统状态
15、时,最佳初 始状态 理论上 的特性 曲线从 图得 出结论,电力系统发展的动态分析,必须用多目标决策方案。实行最有效的梯度法探求最佳初 始状态,不用计算罚款函项。若仅求具有措施饥石。数 的状态,则电力系 统功能不满足技 术要求为 了获 得满足 约束的 状态,就要延长探求饥石。,的数值区间。包含上接第页抗干扰性能好,能在电厂的强电磁场环境 中可靠工作。主要功能有彩 色屏幕显示和屏幕拷贝。能显示系统主接线、交流系统、直流系统、断路器运行状态、日负荷 曲线、电厂各级 母线电压和模拟量成组图等。全部汉字显示。除用汉字显示断路器运行状态、保护动作及中央信号外,还具有人扒对话及提示功 能。可定时检测电厂设备在正常运行时的各相电流、电压、有功功率、无 功功率和功率因数等电气量也 可测量变换成电气量的压力、温度等非电气量,可同时或定时打印制表。在事故时或被 测量超过限定的情况下,能自动报警并记录事故及越限发生 的时间、保护或 自动装置的动作时间,断路器位置变化时,屏幕通过相应的闪光予 以显示,并表示出其编号和变化时间。具有数据远距离传送接口,可以和上级计算机通信。断电情况下依然可保存数据,事故时即使失去电源,也不会丢失重要数据。具有自诊断功能,装置内任一元件故障都能自动报警,打印机打印出故障部位。北京电力 自动化设备厂李素芯
