一种解决大规模电网方式调整后潮流计算不收敛的方法技术

本发明专利技术公开了一种解决大规模电网方式调整后潮流计算不收敛的方法，属于电力系统控制技术领域。本发明专利技术计及了方式调整操作后的紧急控制措施，利用不平衡功率分摊，计及上轮不收敛潮流计算中牛顿‑拉夫逊（NR）迭代的最优解并以此为依据调整下轮计算迭代初值，对不收敛潮流方式提出了依据病态特征的内点法最优潮流的潮流方式自动调整模型，获取大规模电网方式调整后的收敛潮流。本发明专利技术有效解决了方式调整操作后常规以PQ分解和牛顿‑拉夫逊法为基础的潮流计算程序不收敛，无法直接计算出方式调整操作后的潮流，无法快速为调度员提供计及方式调整操作的安全稳定评估和预警结果的难题。

A method for solving the convergence of power flow calculation after large scale power grid adjustment

The invention discloses a method for solving the non convergence of power flow calculation after the adjustment of large-scale power grid mode, which belongs to the power system control technology field. The invention of the emergency control measures after the operation mode adjustment, the imbalance of power allocation, and the last round of convergence of power flow calculation Ravson Newton (NR) iterative optimal solution and on the basis of the adjustment calculation of the iterative initial value, convergence trend is put forward to automatically adjust the optimal power flow model of interior point method based on the characteristics of morbidity trend, obtain the convergence flow adjustment after the large-scale power grid. The invention solves the trend of adjustment after the operation with conventional PQ decomposition and Newton Raphson method based calculation program is not convergent, can not calculate the trend of adjustment after the operation directly, can not quickly for safe and stable operation and adjustment problems and provide the dispatcher way of assessment and early warning results.

【技术实现步骤摘要】
一种解决大规模电网方式调整后潮流计算不收敛的方法
本专利技术属于电力系统控制
，更准确地说，本专利技术涉及一种解决大规模电网方式调整后潮流计算不收敛的方法。
技术介绍
电力系统在线动态安全评估和预警系统的离线研究子模块，通常需要模拟方式调整对电力系统安全稳定特性的影响。方式调整涉及的操作包括：发电机功率调整、负荷功率设置、变压器分接头设置、线路/母线/厂站停运等。随着特高压交直流以及大容量变电站的建设，方式调整操作后，可能存在大容量的不平衡功率，会发生大范围的潮流转移，例如特高压直流停运等，其结果会导致常规的以PQ分解和牛顿-拉夫逊NR法为基础潮流计算程序不收敛，无法直接计算出方式调整操作后的潮流，无法快速为调度员提供计及方式调整操作的安全稳定评估和预警结果。潮流计算不收敛主要有两方面原因：(1)潮流方程有解，但是由于潮流计算方法不完善求不出解，为算法的收敛性问题。可以通过提高潮流计算方法的收敛性来求得潮流解。(2)潮流方程实数解不存在。在潮流计算的时候同样表现为计算不收敛。此时需要通过调整系统参数如发电机出力、变压器分接头、切除部分负荷等改变潮流方程，使改变后的潮流方程有解。目前，两类方法研究都有很多。在计算方法研究方面有：牛顿类方法的改进；牛顿法与最小化潮流结合的最优乘子法；采用优化思想的非线性规划法；将具有全局收敛性算法如同伦法等应用到电力系统潮流计算中。在潮流数据调整方面的研究也有很多，大多是从潮流方程的可解性与电压稳定性之间的关系入手分析，通过调整关键节点的无功功率来获得潮流收敛解。显然，要解决电力系统运行方式调整后潮流计算不收敛问题，需要进行潮流计算方法和计算数据方面的调整。如何合理的反映运行方式调整后的系统动态变化过程并给出方式调整后计算收敛的稳态潮流，目前缺少实用性研究。
技术实现思路
本专利技术目的是：针对现有技术的不足，提出一套工程实用的方式调整操作后不平衡功率分摊模拟、潮流数据检查、潮流初值给定、潮流收敛性自动识别、潮流方式自动调整的方法，用于解决电力系统运行方式调整后潮流计算不收敛的问题。具体地说，本专利技术是采用以下技术方案实现的，包括如下步骤：1)记电力系统初始运行方式为S0，对S0进行方式调整操作，将该方式调整操作记为F，确定F操作后各子网的设备组成和节点注入，计算出各子网操作引起的有功不平衡量，记第j个子网操作引起的有功不平衡量为ΔPj,c，保留能通过直流连通的各子网，进入步骤2)；2)判断方式调整操作F是否会启动紧急控制措施，如果不会启动紧急控制措施，则确定各子网的有功不平衡量为各子网操作引起的有功不平衡量，即有ΔPj＝ΔPj,c，其中ΔPj为第j个子网的有功不平衡量；否则，分别获取各子网由于当值措施实施所引起的有功不平衡量，记第j个子网由于当值措施实施所引起的有功不平衡量为ΔPj,a，所述各子网由于当值措施实施所引起的有功不平衡量在选择切机量时为正，在选择切负荷量时为负；确定各子网的有功不平衡量为各子网操作引起的有功不平衡量和由于当值措施实施所引起的有功不平衡量的累计，即有ΔPj＝ΔPj,c+ΔPj,a；3)若各子网的有功不平衡量等于0，计各子网的未分配不平衡量为0，记第j个子网的未分配不平衡量为ΔPj,t，进入步骤4)；若各子网的有功不平衡量不等于0，则对各子网的有功不平衡量，根据事先设定的不平衡功率模拟分摊规则进行模拟分摊，模拟操作后的功率平衡过程，获得模拟分摊后各子网的未分配不平衡量，进入步骤4)；4)将各子网的有功不平衡量模拟分摊调整后的运行方式记为S1，对S1进行常规潮流计算的小支路阻抗数据的检查，并置牛顿-拉夫逊NR迭代轮次计数NT为1，当小支路阻抗小于设定的最小阻抗值时，则限定其为设定的最小阻抗值；5)若牛顿-拉夫逊NR迭代轮次计数NT为1，采用设定的固定PQ分解法次数，由平启动获取牛顿-拉夫逊NR迭代的潮流迭代初值V(0)，作为本轮潮流计算中牛顿-拉夫逊NR迭代的潮流迭代初值，所述平启动是指取所有PQ节点电压幅值等于1.0，PV节点电压为给定的设定电压值，相位角均为0；若牛顿-拉夫逊NR迭代轮次计数NT大于1，记前次牛顿-拉夫逊NR迭代过程中的最优解记为V(k)，判断对应最优解V(k)的牛顿-拉夫逊NR迭代功率偏差是否满足设定的门槛值：若满足，则采用调整潮流初值策略重新启动潮流计算，牛顿-拉夫逊NR迭代的潮流迭代初值采用变化PQ分解法次数后的平启动求解获取的初值V(0)与前次牛顿-拉夫逊NR迭代过程中的最优解V(k)加权，即V＝αV(0)+βV(k)，其中α和β为设定的加权系数并有α+β＝1，将V作为本轮潮流计算中牛顿-拉夫逊NR迭代的潮流迭代初值；若不满足，则直接采用变PQ分解法次数策略，并随着牛顿-拉夫逊NR迭代轮数NT增加自动增加PQ分解法次数，由平启动获取初值V(0)，作为本轮潮流计算中牛顿-拉夫逊NR迭代的潮流迭代初值；确定牛顿-拉夫逊NR迭代的潮流迭代初值后，置第NT轮牛顿-拉夫逊NR迭代的迭代次数K＝1，进入步骤6)；6)在牛顿-拉夫逊NR迭代中模拟候选平衡机，在候选平衡机间按可调空间或容量大小分摊各子网的未分配不平衡量或者平衡机越限量，并计算迭代时的电压幅值和相角迭代衰减比指标；7)如果牛顿-拉夫逊NR迭代潮流收敛，则进入步骤8)；否则，若本轮牛顿-拉夫逊NR迭代的迭代次数K不大于设定的最大次数Kmax，则令K增1，进入步骤6)继续本轮牛顿-拉夫逊NR迭代，若本轮牛顿-拉夫逊NR迭代的迭代次数K等于设定的最大迭代次数Kmax，则判断本轮轮数NT是否大于设定的参数NTmax，如不大于则令NT增1进入步骤5)进行下一轮牛顿-拉夫逊NR迭代，如大于则根据牛顿-拉夫逊NR迭代过程中指标突变点处的电压幅值和相角迭代衰减比指标大小确定潮流求解病态特征，进行自动潮流调整后进入步骤8)；8)方式潮流计算结束。上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤1)的方式调整操作F，包括发电机功率调整、负荷功率设置、变压器分接头设置及线路/母线/厂站停运在内的操作。上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤3)中对各子网的有功不平衡量，根据事先设定的不平衡功率模拟分摊规则进行模拟分摊，模拟操作后的功率平衡过程，获得模拟分摊后各子网的未分配不平衡量，包括以下过程：若选择按模拟一次调频响应分摊，则进入步骤3-1)，若选择按模拟二次调频响应分摊，则进入步骤3-2)，若既不选择按模拟一次调频响应分摊也不选择按模拟二次调频响应分摊，则计各子网的未分配不平衡量为各子网的有功不平衡量；3-1)依据各子网内各机组的调差系数、各负荷节点的当前负荷和静态负荷频率变化1％引起有功变化百分比，对各机组和各负荷节点分别按式(1)和(2)分摊：其中：Ri,j为第j个子网内第i个机组的调差系数，Plk0,j为第j个子网内第k个负荷节点的当前负荷，lk,j为第j个子网内第k个负荷节点的静态负荷频率变化1％引起有功变化百分比，ΔPGi,j和ΔPlk,j分别为第j个子网内第i个机组和第k个负荷节点的模拟分摊的不平衡量；若按式(1)分摊后，某个机组出力越限，则固定该机组出力，表示该机组一次调频能力失效，将剩余部分继续在仍具有一次调频能力的机组和负荷节点内部分摊；分摊结束后，置各子网的未分配不平衡量为0；3-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种解决大规模电网方式调整后潮流计算不收敛的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)记电力系统初始运行方式为S0，对S0进行方式调整操作，将该方式调整操作记为F，确定F操作后各子网的设备组成和节点注入，计算出各子网操作引起的有功不平衡量，记第j个子网操作引起的有功不平衡量为ΔPj,c，保留能通过直流连通的各子网，进入步骤2)；2)判断方式调整操作F是否会启动紧急控制措施，如果不会启动紧急控制措施，则确定各子网的有功不平衡量为各子网操作引起的有功不平衡量，即有ΔPj＝ΔPj,c，其中ΔPj为第j个子网的有功不平衡量；否则，分别获取各子网由于当值措施实施所引起的有功不平衡量，记第j个子网由于当值措施实施所引起的有功不平衡量为ΔPj,a，所述各子网由于当值措施实施所引起的有功不平衡量在选择切机量时为正，在选择切负荷量时为负；确定各子网的有功不平衡量为各子网操作引起的有功不平衡量和由于当值措施实施所引起的有功不平衡量的累计，即有ΔPj＝ΔPj,c+ΔPj,a；3)若各子网的有功不平衡量等于0，计各子网的未分配不平衡量为0，记第j个子网的未分配不平衡量为ΔPj,t，进入步骤4)；若各子网的有功不平衡量不等于0，则对各子网的有功不平衡量，根据事先设定的不平衡功率模拟分摊规则进行模拟分摊，模拟操作后的功率平衡过程，获得模拟分摊后各子网的未分配不平衡量，进入步骤4)；4)将各子网的有功不平衡量模拟分摊调整后的运行方式记为S1，对S1进行常规潮流计算的小支路阻抗数据的检查，并置牛顿‑拉夫逊NR迭代轮次计数NT为1，当小支路阻抗小于设定的最小阻抗值时，则限定其为设定的最小阻抗值；5)若牛顿‑拉夫逊NR迭代轮次计数NT为1，采用设定的固定PQ分解法次数，由平启动获取牛顿‑拉夫逊NR迭代的潮流迭代初值V...

【技术特征摘要】
1.一种解决大规模电网方式调整后潮流计算不收敛的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)记电力系统初始运行方式为S0，对S0进行方式调整操作，将该方式调整操作记为F，确定F操作后各子网的设备组成和节点注入，计算出各子网操作引起的有功不平衡量，记第j个子网操作引起的有功不平衡量为ΔPj,c，保留能通过直流连通的各子网，进入步骤2)；2)判断方式调整操作F是否会启动紧急控制措施，如果不会启动紧急控制措施，则确定各子网的有功不平衡量为各子网操作引起的有功不平衡量，即有ΔPj＝ΔPj,c，其中ΔPj为第j个子网的有功不平衡量；否则，分别获取各子网由于当值措施实施所引起的有功不平衡量，记第j个子网由于当值措施实施所引起的有功不平衡量为ΔPj,a，所述各子网由于当值措施实施所引起的有功不平衡量在选择切机量时为正，在选择切负荷量时为负；确定各子网的有功不平衡量为各子网操作引起的有功不平衡量和由于当值措施实施所引起的有功不平衡量的累计，即有ΔPj＝ΔPj,c+ΔPj,a；3)若各子网的有功不平衡量等于0，计各子网的未分配不平衡量为0，记第j个子网的未分配不平衡量为ΔPj,t，进入步骤4)；若各子网的有功不平衡量不等于0，则对各子网的有功不平衡量，根据事先设定的不平衡功率模拟分摊规则进行模拟分摊，模拟操作后的功率平衡过程，获得模拟分摊后各子网的未分配不平衡量，进入步骤4)；4)将各子网的有功不平衡量模拟分摊调整后的运行方式记为S1，对S1进行常规潮流计算的小支路阻抗数据的检查，并置牛顿-拉夫逊NR迭代轮次计数NT为1，当小支路阻抗小于设定的最小阻抗值时，则限定其为设定的最小阻抗值；5)若牛顿-拉夫逊NR迭代轮次计数NT为1，采用设定的固定PQ分解法次数，由平启动获取牛顿-拉夫逊NR迭代的潮流迭代初值V(0)，作为本轮潮流计算中牛顿-拉夫逊NR迭代的潮流迭代初值，所述平启动是指取所有PQ节点电压幅值等于1.0，PV节点电压为给定的设定电压值，相位角均为0；若牛顿-拉夫逊NR迭代轮次计数NT大于1，记前次牛顿-拉夫逊NR迭代过程中的最优解记为V(k)，判断对应最优解V(k)的牛顿-拉夫逊NR迭代功率偏差是否满足设定的门槛值：若满足，则采用调整潮流初值策略重新启动潮流计算，牛顿-拉夫逊NR迭代的潮流迭代初值采用变化PQ分解法次数后的平启动求解获取的初值V(0)与前次牛顿-拉夫逊NR迭代过程中的最优解V(k)加权，即V＝αV(0)+βV(k)，其中α和β为设定的加权系数并有α+β＝1，将V作为本轮潮流计算中牛顿-拉夫逊NR迭代的潮流迭代初值；若不满足，则直接采用变PQ分解法次数策略，并随着牛顿-拉夫逊NR迭代轮数NT增加自动增加PQ分解法次数，由平启动获取初值V(0)，作为本轮潮流计算中牛顿-拉夫逊NR迭代的潮流迭代初值；确定牛顿-拉夫逊NR迭代的潮流迭代初值后，置第NT轮牛顿-拉夫逊NR迭代的迭代次数K＝1，进入步骤6)；6)在牛顿-拉夫逊NR迭代中模拟候选平衡机，在候选平衡机间按可调空间或容量大小分摊各子网的未分配不平衡量或者平衡机越限量，并计算迭代时的电压幅值和相角迭代衰减比指标；7)如果牛顿-拉夫逊NR迭代潮流收敛，则进入步骤8)；否则，若本轮牛顿-拉夫逊NR迭代的迭代次数K不大于设定的最大次数Kmax，则令K增1，进入步骤6)继续本轮牛顿-拉夫逊NR迭代，若本轮牛顿-拉夫逊NR迭代的迭代次数K等于设定的最大迭代次数Kmax，则判断本轮轮数NT是否大于设定的参数NTmax，如不大于则令NT增1进入步骤5)进行下一轮牛顿-拉夫逊NR迭代，如大于则根据牛顿-拉夫逊NR迭代过程中指标突变点处的电压幅值和相角迭代衰减比指标大小确定潮流求解病态特征，进行自动潮流调整后进入步骤8)；8)方式潮流计算结束。2.如权利要求1所述的解决大规模电网方式调整后潮流计算不收敛的方法，其特征在于，所述步骤1)的方式调整操作F，包括发电机功率调整、负荷功率设置、变压器分接头设置及线路/母线/厂站停运在内的操作。3.如权利要求1所述的解决大规模电网方式调整后潮流计算不收敛的方法，其特征在于，所述步骤3)中对各子网的有功不平衡量，根据事先设定的不平衡功率模拟分摊规则进行模拟分摊，模拟操作后的功率平衡过程，获得模拟分摊后各子网的未分配不平衡量，包括以下过程：若选择按模拟一次调频响应分摊，则进入步骤3-1)，若选择按模拟二次调频响应分摊，则进入步骤3-2)，若既不选择按模拟一次调频响应分摊也不选择按模拟二次调频响应分摊，则计各子网的未分配不平衡量为各子网的有功不平衡量；3-1)依据各子网内各机组的调差系数、各负荷节点的当前负荷和静态负荷频率变化1％引起有功变化百分比，对各机组和各负荷节点分别按式(1)和(2)分摊：其中：Ri,j为第j个子网内第i个机组的调差系数，Plk0,j为第j个子网内第k个负荷节点的当前负荷，lk,j为第j个子网内第k个负荷节点的静态负荷频...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭慧敏，李峰，袁虎玲，鲍颜红，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，南京南瑞集团公司，国家电网公司，国网江苏省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32