一种含小阻抗支路电网串联补偿快速分解法潮流计算方法技术

本发明专利技术公开了一种含小阻抗支路电网串联补偿快速分解法潮流计算方法，在进行潮流计算之前，先对电阻值大于电抗绝对值的小阻抗支路进行处理，把此小阻抗支路变成两个支路串联的形式，其中一个支路的阻抗为z

【技术实现步骤摘要】
一种含小阻抗支路电网串联补偿快速分解法潮流计算方法
本专利技术涉及一种电力系统的快速分解法潮流计算方法，特别是一种适合含小阻抗支路系统的快速分解法潮流计算方法。
技术介绍
电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行的一项基本计算，它根据给定的运行条件和网络结构确定电力系统的运行状态。潮流计算也是电力系统其他分析的基础，如安全分析、暂态稳定分析等都要用到潮流计算。由于具有收敛可靠、计算速度快及内存需求少的优点，快速分解法成为当前潮流计算的主流方法之一。当电力系统不存在小阻抗支路或电力系统中的小阻抗支路的电阻很小时，快速分解法潮流计算具有良好的收敛性，但电力系统中存在电阻相对较大的小阻抗支路时，快速分解法潮流计算就可能发散。电力系统小阻抗支路可以分为小阻抗线路和小阻抗变压器支路，在数学模型上线路可以看作变比为1:1的变压器，因此对小阻抗变压器的分析结论也适合小阻抗线路。下面对小阻抗支路分析时以小阻抗变压器支路为例进行分析。变压器支路li-j模型见图4，变压器的端节点分别为节点i和节点j，变压器的非标准变比k位于节点i侧，阻抗位于标准变比侧。当变压器的电阻r和电抗x都很小时，此变压器支路即为小阻抗变压器支路。变压器阻抗z＝r+jx，导纳为：式中，g、b分别为小阻抗支路的电导和电纳。由于小阻抗变压器支路的阻抗很小，其阻抗上的电压降也很小，因此小阻抗变压器支路两端的电压相量应满足：式中，分别为节点i和节点j的电压相量。如果电压相量用极坐标表示，则有式中，Vi、Vj分别为节点i和节点j的电压幅值；θi、θj分别为节点i和节点j的电压相角。如图1所示，现有快速分解法潮流计算方法，主要包括以下步骤：A、输入原始数据和初始化电压；根据电力系统节点的特点，潮流计算把电力系统节点分成3类：节点有功功率和无功功率已知、节点电压幅值和电压相角未知的节点称为PQ节点；节点有功功率和电压幅值已知、节点无功功率和电压相角未知的节点称为PV节点；节点电压幅值和电压相角已知，节点有功功率和无功功率未知的节点称为平衡节点。电压初始化采用平启动，即PV节点和平衡节点的电压幅值取给定值，PQ节点的电压幅值取1.0；所有电压的相角都取0.0。这里相角单位为弧度，其他量单位采用标幺值。B、形成节点导纳矩阵；设节点i和节点j原来的自电导与自电纳分别为Gi0、Bi0、Gj0、Bj0，在它们之间增加一条小阻抗支路后的自导纳Yii和Yjj、互导纳Yij分别为：C、形成修正方程的系数矩阵B′和B″并进行因子表分解；潮流计算的基本方程是非线性方程组，通常采用逐次线性化方法迭代求解。线性化得到的方程称为修正方程，用来求电压幅值和相角的修正量。快速分解法修正方程是在极坐标牛顿法潮流计算修正方程基础上解耦并改进得到的。快速分解法修正方程为：B′Δθ＝ΔP/V(7)B″ΔV＝ΔQ/V(8)式中，ΔP/V和ΔQ/V分别为有功功率和无功功率不平衡量除以电压幅值后的列向量；ΔV和Δθ分别为电压幅值和电压相角修正量列向量；B′为导纳矩阵的虚部，但计算时不计及支路电阻、对地导纳和非标准变比，导纳矩阵中包含PQ节点和PV节点相关的行和列；B″为导纳矩阵的虚部，仅包括与PQ节点有关的行和列。与小阻抗支路li-j相关的系数矩阵元素为：式中，Bi′i、Bj′j、Bi′j是快速分解法系数矩阵B′的元素；Bi′0、Bj′0是快速分解法系数矩阵B′中不含小阻抗支路时的元素；Bi′i′、Bj″j、Bi′j′是快速分解法系数矩阵B″的元素；Bi″0、Bj″0是快速分解法系数矩阵B″中不含小阻抗支路时的元素；b是小阻抗支路li-j的电纳。D、设置迭代计数t＝0，收敛标志KP＝0，KQ＝0；E、计算有功功率不平衡量ΔP；PQ节点和PV节点的有功功率不平衡量为：式中，Pis为节点i的给定有功功率；Vi为节点i的电压幅值；θij＝θi-θj，θi、θj分别为节点i和节点j的电压相角；Gij和Bij分别为导纳矩阵元素的电导部分和电纳部分；n为节点数。求各节点中有功功率不平衡量绝对值最大的值，称为有功功率最大不平衡量，记为ΔPmax。F、判断有功功率最大不平衡量绝对值|ΔPmax|是否小于收敛精度ε；如果小于收敛精度ε，令KP＝1，转到步骤G；否则，解修正方程B'Δθ＝ΔP/V，修正电压相角，令KP＝0，转到步骤H；求解修正方程B′Δθ＝ΔP/V，得到Δθ，按下式修正电压相角：θ(t+1)＝θ(t)-Δθ(t)(16)式中，上标(t)表示第t次迭代。G、判断KQ是否等于1；如果KQ＝1，转到步骤L；H、计算无功功率不平衡量ΔQ；PQ节点的无功功率不平衡量为：式中，Qis为节点i的给定无功功率；m为PQ节点数。求各节点中无功功率不平衡量绝对值最大的值，称为无功功率最大不平衡量，记为ΔQmax。I、判断无功功率最大不平衡量绝对值|ΔQmax|是否小于收敛精度ε；如果小于收敛精度ε，令KQ＝1，转到步骤J；否则，解修正方程B"ΔV＝ΔQ/V，修正电压幅值，令KQ＝0，转到步骤K；求解修正方程B″ΔV＝ΔQ/V，得到ΔV，按下式修正电压幅值：V(t+1)＝V(t)-ΔV(t)(18)J、判断KP是否等于1；如果KP＝1，转到步骤L；K、令t＝t+1，返回步骤E进行下一次迭代；L、计算平衡节点功率及PV节点的无功功率，计算支路功率，结束。步骤E和步骤F为P～θ迭代，即通过ΔP求Δθ进而修正θ；步骤H和步骤I为Q～V迭代，即通过ΔQ求ΔV进而修正V。主流快速分解法都是按上述步骤设计潮流计算方法，即先进行P～θ迭代，后进行Q～V迭代。也有文献采用先进行Q～V迭代，后进行P～θ迭代的方法。对正常电力系统或含有电阻非常小的小阻抗支路的电力系统，快速分解法潮流计算具有良好的收敛性，但遇到含有电阻较大的小阻抗的病态电力系统时，快速分解法潮流计算就可能发散。电力系统中小阻抗支路普遍存在，潮流计算的收敛性是电力系统潮流计算这类非线性问题的最重要指标，计算不收敛就无法得到问题的解。因此改善快速分解法潮流计算针对含有小阻抗支路电力系统的收敛性具有非常重要的意义。中国专利ZL201611130439.1提出的用于含小阻抗支路电网的补偿法快速分解法潮流计算方法如下：在进行潮流计算之前，先对小阻抗支路进行处理，把此小阻抗支路变成两个支路串联的形式，其中一个支路的阻抗为z1＝r+j(x+xc)，另一个支路的阻抗为z2＝-jxc，这里xc为电力系统中电抗绝对值大于小电抗阈值的支路的电抗绝对值的平均值，称为电力系统正常电抗均值xav。经过串联补偿把一个小阻抗变成两个阻抗较大的支路，可以提高潮流计算的收敛性。中国专利ZL201611130439.1提出的把小阻抗支路变成两个阻抗较大支路串联形式的串联补偿方法，有效地提高了潮流计算的收敛性。但该方法需要增加较多的节点和支路，增加了内存占用量，每次迭代的时间也有所增加，如果系统中小阻抗支路较多，内存占用量和每次迭代时间的增加值将会较为明显。
技术实现思路
为解决现有技术存在的上述问题，本专利技术要提出一种含小阻抗支路电网串联补偿快速分解法潮流计算方法，以改善快速分解法潮流计算方法分析含有电阻较大的小阻抗支路电力系统的潮流计算的收敛性，以减少新增的节点数和支路数，进而减少内存占用量、提高计算速度。为了实现上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含小阻抗支路电网串联补偿快速分解法潮流计算方法，其特征在于：采用串联补偿方式对电阻大于电抗绝对值的小阻抗支路进行补偿，把此小阻抗支路变成两个正常阻抗的支路，然后进行快速分解法潮流计算；具体包括以下步骤：A、原始数据输入；B、对小阻抗支路进行串联补偿；用电力系统正常电抗均值对电阻值大于电抗绝对值的小阻抗支路进行补偿，得到两个阻抗较大的支路，其中一个支路的阻抗为z

【技术特征摘要】
1.一种含小阻抗支路电网串联补偿快速分解法潮流计算方法，其特征在于：采用串联补偿方式对电阻大于电抗绝对值的小阻抗支路进行补偿，把此小阻抗支路变成两个正常阻抗的支路，然后进行快速分解法潮流计算；具体包括以下步骤：A、原始数据输入；B、对小阻抗支路进行串联补偿；用电力系统正常电抗均值对电阻值大于电抗绝对值的小阻抗支路进行补偿，得到两个阻抗较大的支路，其中一个支路的阻抗为z1＝r+j(x+xav)，另一个支路的阻抗为z2＝-jxav，这里xav为电力系统正常电抗均值；小阻抗支路串联补偿的方法，包括以下步骤：B1、读入电力系统所有线路和变压器支路数据，设置小阻抗阈值电阻rmin和阈值电抗xmin；B2、计算电力系统正常电抗均值xav；B3、设置支路计数初值m＝1；B4、设置新增加支路和节点计数初值p＝0；B5、取支路m的首末节点号i和j、电阻r、电抗x、变比k；B6、判断是否满足r≤rmin且|x|≤xmin且r>|x|的条件，如果不满足转至步骤B11；B7、令p＝p+1；B8、增加节点号为n+p的节点，节点类型设置为PQ节点，节点电源有功功率和无功功率及负荷有功功率和无功功率都设为0；B9、设支路m的末节点号为n+p、电抗为x+xav，其它不变；B10、增加支路n+p，令其首末节点号分别为n+p和j、电阻为0、电抗为-xav、变比为1.0；B11、令m＝m+1；B12、判断m是否大于支路数l，如果m不大于l，则返回到步骤B5；否则，转至步骤C；C、初始化电压；根据电力系统节点的特点，潮流计算把电力系统节点分成3类：节点有功功率和无功功率已知、节点电压幅值和电压相角未知的节点称为PQ节点；节点有功功率和电压幅值已知、节点无功功率和电压相角未知的节点称为PV节点；节点电压幅值和电压相角已知，节点有功功率和无功功率未知的节点称为平衡节点；电压初始化采用平启动，即PV节点和平衡节点的电压幅值取给定值，PQ节点的电压幅值取1.0；所有电压的相角都取0.0；这里相角单位为弧度，其他量单位采用标幺值；D、形成节点导纳矩阵；E、形成修正方程的系数矩阵B′和B″并进行因子表分解；快速分解法修正方程为：B′Δθ＝ΔP/V(1)B″ΔV＝ΔQ/V(2)式中，ΔP/V和ΔQ/V分别为有功功率和无功功率不平衡量除以电压幅值后的列向量；ΔV和Δθ分别为电压幅值和电压相角修正量列向量；B′为导纳矩阵的虚部，但计算时不计及支路电阻、对地导...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚玉斌，阳义青，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21