基于潮流跟踪的输电网利用率、网损可靠性裕度分配方法

© 2013由Elsevier B.V.发布。由美国应用科学研究所负责选择和/或同行评审可在www.sciencedirect.com在线获取ScienceDirectAASRI Procedia 7（2014）94 - 1002013第二届AASRI电力与能源系统基于潮流跟踪的输电网利用率、网损可靠性裕度分配方法Baseem Khan*gnihotri，Gaurav Gupta，Pawan Rathore地址：MANIT，Link road no.3，Bhopal 462003，India摘要电力行业的重组带来了输电定价、网损分摊和阻塞管理等诸多问题。许多方法和算法被提出来解决这些问题。本文提出了一种基于图论的方法，其中涉及矩阵方法的传输使用，损失和传输可靠性裕度（TRM）的发电机和需求的分配。该方法以直接的方式提供损耗和TRM分配，因为所有计算都是先前针对使用分配完成的。该方法简单，易于在大型电力系统中实现。此外，它的计算性较低，因为它只需要一次矩阵求逆。提出的方法和已经存在的方法之间的比较。结果显示为样本6总线系统和IEEE 14总线系统。© 2014作者。出版社：Elsevier B. V.这是CC BY-NC-ND许可下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/）。美国应用科学研究所关键词：修正基尔霍夫矩阵;潮流追踪;输电定价;网损分摊;输电可靠性裕度分摊。1. 介绍在世界上的许多地方，供应行业正在从调节到放松管制的结构。 输电线路的成本分摊、网损分摊等新问题;拥塞管理等由于这种变换而出现。输电部门是电力部门的支柱，输电定价问题具有重要意义。任何输电定价方法的主要目的都是在电力部门引入公平竞争，并提供有效的经济信号。输电定价方法是将输电成本转化为总的* 通讯作者。联系电话：+91-9827754258;电子邮件地址：baseem_khan04@yahoo.com2212-6716 © 2014作者出版社：Elsevier B.诉 这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/）。美国应用科学研究所科学委员会负责的同行评审doi：10.1016/j.aasri.2014.05.035Baseem Khan等人/ AASRI Procedia 7（2014）9495传输费用。输电定价方法主要有内含成本法和增量定价法。哥伦比亚、英国和巴西等国家采用了长期边际成本（LRMC）方法，因为该方法易于实施。另一方面，阿根廷、智利和巴拿马等国采用边际参与方法。潮流追踪为输电成本分摊提供了一个完整的视角，它对输电成本分摊具有重要意义。当使用分配是已知的，它是简单的分配到发电机和负荷的传输成本。1996年3月，Bialek等人提出了基于拓扑发电分布因子的潮流跟踪方法[2]，首次尝试了潮流跟踪方法，解释了跟踪发电机出力的方法。他们介绍了一个简单的拓扑方法跟踪传输网络中的有功和无功功率流。1997年2月，Kirschen等人[3]解释了一种基于比例共享假设的潮流跟踪方法，该方法引入了域、公域和链路的概念。在2000年11月，Gubina等人[4]描述了通过使用节点发电分布因子来确定发电机对特定负荷的贡献的方法。2000年8月，Wu等人[5]解释了使用图论来计算单个发电机和负载对线路潮流的贡献以及单个发电机和负载之间的实际功率传输。2009年Xie et al. [6]提出并解释了基于扩展关联矩阵的计及回路潮流的潮流跟踪算法。类似地，已经提出了许多不同的损耗分配方案用于传输损耗分配。现有的网损分摊方法可以分为按比例分摊法、边际分摊法、基于潮流跟踪法和基于电路理论的网损分摊法[1]。在[7]中提出了一种基于使用的传输损耗分配方法。在文献[8]中，提出了基于电路理论和正交投影概念的联营体电力市场的定价方法。由于放松管制，电网上的相互作用的数量急剧增加。与此同时，产能边际降低。因此，这一快速增长的传输网络的可靠性威胁很大。这就是为什么应该以公平的方式解决传输可靠性裕度分配的原因。许多研究者提出了将可靠性成本因素纳入输电总成本的方法。对于第一次使用，完成TRM分配。在[9]中，Silva等人考虑了正常和应急条件下的输电网络运行，以将可靠性成本分配给用户。[10-11] D. Hur等人提出了将可靠性贡献分配给市场参与者的各种程序变体。本文提出了一种基于矩阵法的用电量、网损和输电可靠性裕度分配模型。在所提出的方法修改基尔霍夫矩阵的使用分配。然后形成网损分摊矩阵，将网损分摊到负荷和发电机。进一步结合（n-1）可靠性准则，计算了输电线路的最大潮流.然后利用修正的基尔霍夫矩阵将各条线路的瞬时无功功率分配给发电机。2. 拟议的矩阵方法让我们考虑图1所示的一个简单的图G。96Baseem Khan等人/ AASRI Procedia 7（2014）94K（G）K=[Kij]–୧୨୧୨୨୧୧୨୧୨图1.简单诊断因此，从上面的例子中，对于一个n个顶点的简单有向图G，一个称为基尔霍夫矩阵的n×n矩阵或被定义为[1]，†ିିሺV୧ሻˆ‘ ”‹ ŒKˆ‘ ”‹X其中，d（Vi）=第i个顶点的入度-Xij =邻接矩阵中的第（i，j）个条目（一）该汇总表是拟议方法的基础。作者从牛顿-拉夫逊潮流出发构造了一个潮流矩阵。该矩阵给出了系统中功率流的完整概述。它形成于系统的节点之间。对角线元素给出节点处的净流量，非对角线元素给出系统中的实际流量和逆流。该矩阵定义如下：从母线1到母线J的支路i-j的有功功率为Pij（有功功率），母线1的总流入为PTiିି୭୰ ୧ ஷ୨ ୟ୬ିୢିୀቐ୭୰୧ୟ୬ିୢ第1002章：一个人的世界（2）其中PTi=节点根据上述矩阵，并使用Eq. 1的修正基尔霍夫矩阵构造如下。将修改后的Ki rc hhoff表示为电力网络工作的一部分，作者提出了以下建议  修改的基尔霍夫矩阵的元素的表达式：ˆ‘ ”‹P ƒ †P୨୧ͲKPˆ‘ ”‹Œ（三）୧୨୨Ͳ‘ –Š‡”™‹• ‡现在，从上述修改的基尔霍夫矩阵，基尔霍夫损耗矩阵可以形成如下：ˆ‘ ”‹Œƒ †ƒ †P Ž ୧୨ቐ Pଵˆ‘ ”‹Œƒ † P୨୧P୧୨ƒ † P୧୨ͲP୨୧Ͳ‘ –Š‡”™‹• ‡（四）哪里P=线路i-j实际方向P=线路i-j中反向的传输损耗3. 潮流追踪和网损分摊Baseem Khan等人/ AASRI Procedia 7（2014）9497୧՜ୱି୲୨՜ୱି୲୧ିିୱ՜ୠ୧ିିୱ՜ୠ本文采用文[6]中提出的追踪方法。但作者修改了这种跟踪算法的传输损耗分配。3.1 潮流跟踪潮流跟踪的步骤与文献[6]中的相同。从线路流分配到发电机的功率流如Eq中的流程所示。（五）、这是一个愚蠢的错误（23：77），它使我们在发电机和需求之间发生了一个巨大的例如，位于总线s到线s-t的发电机份额由下式给出：P 日本语简体中文繁体中文한국어ƒ因此，EQ。(5)使发电机在线路流量中占有份额。类似地，分配给负载以供所有线路使用的使用量可以通过使用“负载”而不是“负载”来定义。为了计算线路潮流中的负荷份额和产生的功率，遵循相同的过程。PL =PLL（K） P（6）୫ ୋିା其中对角矩阵P= diag（P，P，P = R=P（T是提取因子LL L1 L2Ld会 K发电机负荷矩阵[6]。通过使用提取因子矩阵，负荷在发电功率和线路潮流中的份额被计算。3.2 输电网损分摊对于发电机的传输损耗分配，考虑等式（五）、在该方程中，线路流量Pst被来自基尔霍夫损耗矩阵的元素的线路中的传输损耗代替。因此，分配给位于母线i处的发电机的线路s-t的传输损耗由下式给出：第1007章：一个–人的世界（7）类似地，分配给位于母线j处的负载的线路s-t的传输损耗由下式给出第1008章：一个”人的世界（8）从等式（18）和（19），损耗分别被分配给发电机和负载。这种损耗分摊方法被称为直接的，因为所有的计算都已经为使用分摊完成了。3.3 TRM分配对于输电可靠性裕度在发电机和负荷之间的分配，考虑了方程。5，TRM =管路的最大容量（p.u.）– usage of the line inTRMij = 1-pfij（九）对于特定线路，TRM的计算已考虑所有线路的最大容量为1P.U.在该等式中，线路流被来自TRMij的元件的线路中的传输可靠性裕度代替。因此，分配给位于母线i的发电机的线路s-b的输电可靠性裕度由下式给出TRM无菌–灌装机（10）类似地，分配给位于总线j处的负载的线路s-b的传输可靠性裕度由下式给出TRM电子” 游戏机（11）4. 结果和讨论将所提出的矩阵方法应用于样本6节点和IEEE 14节点电力系统，以证明该方法的可行性和有效性。编制了MATLAB语言的计算机程序。98Baseem Khan等人/ AASRI Procedia 7（2014）944.1 示例6总线系统4.1.1 传输使用分配以6节点电力系统为例，说明了该方法的有效性.由负载母线从所有发电机提取的功率之和等于总负载需求，类似地，由发电机母线贡献的功率与所有需求之和等于总发电功率。表1给出了发电机对损耗和线路流量的贡献。系统中发生的总系统损耗为0.084697 pu，其中23%分配给发电机，77%分配给需求。表1负荷发电机线流量（pu）损失（pu）分配的使用分配的使用分配的使用亏损之亏损之亏损之G1G2G3G1G2G31-20.290.00940.290.000.000.00220.00000.00001-40.440.01130.440.000.000.00260.00000.00001-50.360.01120.360.000.000.00260.00000.00002-30.030.00040.010.020.000.00000.00010.00002-40.330.01640.120.210.000.00140.00240.00002-50.160.00560.060.100.000.00050.00080.00002-60.260.00620.100.170.000.00050.00090.00003-50.190.01230.000.010.180.00010.00010.00273-60.440.01080.010.010.420.00000.00010.00244-50.040.00040.030.010.000.00010.00000.00005-60.020.00060.010.000.000.00010.00000.00004.1.2输电可靠性裕度分配根据等式（10）和（11），TRM分别被分配给发电机和负载。从表2可以看出，对线路潮流贡献更多功率的发电机分配了更多的TRM。表3还提供了通过建议方法和[11]中提出的方法分配的TRM之间的比较。表2.输电可靠性裕度分配TRM分配方式建议TRM分配方式[22]方法线G1（pu）G2（pu）G3（pu）G1（pu）G2（pu）G3（pu）11000.9345460.0030.06201721000.7376460.2210.04122931000.780990.1380.08090940.366320.6336800.3230050.2890.07878150.366340.6336600.8000140.1180.08255560.366020.6339800.5452610.3000.15495670.366330.6336700.2739160.1710.55530580.020.030.950.3378970.1940.46873590.020.030.950.2535480.3840.362786100.723810.2761900.5728410.2850.141905110.60.152380.247620.3018480.1830.515473Baseem Khan等人/ AASRI Procedia 7（2014）9499电话：+86-510 - 8888888传真：+86-510 - 888888884.2 IEEE 14总线系统4.2.1传输使用分配所提出的方法也适用于IEEE 14总线系统[12]。作者假设线路的成本与线路的长度成正比。在此之后，计算每个发电机（负载）在负载（发电机）和线路流量中的份额。图2分别给出了发电机对各种线路流量的份额。Y轴显示MW中的使用分配，X轴提供没有线。图2：发电机份额到线路流量4.2.2网损分摊图3分别给出了发电机之间的传输损耗分配。IEEE 14节点系统的总损耗为15.87016 MW。总损耗的23%，即3.70114478 MW分配给发电机，77%，即12.16902 MW分配给负荷。图3：发电机份额对线路损耗5. 结论在建议的工作中，作者提出了一种组合的方法，传输使用，损失和可靠性裕度分配是基于矩阵的方法。该方法简单易行，易于在大系统中实现。此外，由于所有的计算都是预先进行的，因此该方法的网损和可靠性裕度分配是直接的。这种方法需要更少的100Baseem Khan等人/ AASRI Procedia 7（2014）94与其他方法相比，如Bialek [4]提出的拓扑生成器分布因子，因为矩阵求逆只需要一次。与[11]中提出的方法相比，该方法的进一步TRM分配更多。结果显示为样本6总线系统和IEEE 14总线系统。引用[1] Narsingh Deo，“Graph Theory with Applications to Engineering and Computer Science”，Prentice-Hallof India，1994，pp. 220-227[2] J. Bialek，D. B. Tam，[3] 李国忠，[4] 陈文龙，[5] 菲利克斯·F. Wu，Yixin Ni，and Ping Wei，- 无环流系统的基本原理和应用[6] 谢开贵，周家琪，李文元，[7] P.V. Satyaramesh，C. RadhaKrishna，“开放接入下电力系统中基于使用的传输损耗分配”，IETGener。变速箱分销商：2010年，第4卷，Iss. 11，pp. 1261[8] 王海霞，刘饶，李卫东，“基于电路理论和正交投影的输电损耗分摊”，IEEE电力系统，第24卷，第2期，2009年5月。[9] SILVA E.L.，MESA S.E.C.，MOROZOWSKI M.：“输电接入定价转向交易：基于可靠性的方法”，IEEE Trans.Power System，1998，13，（4），pp. 1481-1486年。[10]D. Hur，C. I. Yoo，B. H.金和J K. Park，“考虑系统可靠性的输电嵌入成本分配方法”，IEE Proc.-一般。变速箱分销商：第151卷，第4期，2004年7月。[11]HUR D.，刘CI，KIM B.H.，PARK J.K.：“考虑系统可靠性的输电嵌入式成本分配方法”，IEEProc.，一般。交通部，2004，151，（4），pp. 427-432[12] Ahiakwor C.O.，Chukwu U.C.，Dike D.O.“电力系统重组的最优输电线路定价算法”，输电和配电会议和博览会，2008年，2008年4月21日至24日。