一种适合研究目的使用的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适合研究目的使用的快速分解法潮流计算方法，为以快速分解法潮流计算为基础进行进一步研究的科研人员提供一个易于修改和维护的牛顿法潮流计算方法。对于n个节点的电力系统，节点编号与节点类型无关，可以任意编号，潮流计算的系数矩阵B

【技术实现步骤摘要】
一种适合研究目的使用的快速分解法潮流计算方法


[0001]本专利技术涉及一种电力系统快速分解法潮流计算方法，特别是一种适合研究目的使用的快速分解法潮流计算方法。

技术介绍

[0002]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，它根据电力系统给定的运行条件和网络结构确定整个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，科研人员经常以快速分解法潮流计算为基础进行进一步地研究。实用的商业软件采用稀疏矩阵技术和节点优化编号等高级技术。这些技术虽然能大幅度提高潮流计算的速度、降低内存占用量，但编程非常麻烦且难以修改和维护，不易增加新的功能，因而不适合科研人员用于研究目的使用。
[0003]快速分解法潮流计算节点功率方程为：
[0004][0005]式中，P
i
、Q
i
分别为节点i的有功功率和无功功率；U
i
、U
k
分别为节点i和节点k的电压幅值；θ
ik
＝θ
i
‑
θ
k
，θ
i
和θ
k
分别为节点i和节点k的电压相角；G
ik
、B
ik
分别为节点导纳矩阵元素Y
ik
的实部和虚部；n为节点数。
[0006]设第1～m号节点为PQ节点，第m+1～n
‑
1号节点为PV节点，第n号节点为平衡节点，功率不平衡量方程为：
[0007][0008]式中，ΔP
i
、ΔQ
i
分别为节点i的有功功率不平衡量和无功功率不平衡量；P
is
、Q
is
分别为节点i给定的注入有功功率和注入无功功率；m为PQ节点数。
[0009]快速分解法潮流计算就是通过求解方程(2)，得到各节点电压的幅值和相角，进而计算出流过各支路的功率的过程。
[0010]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。
[0011]快速分解法修正方程为：
[0012]‑
B
′
Δθ＝ΔP/U
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0013]‑
B
″
ΔU＝ΔQ/U
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0014]式中，ΔP/U为有功功率不平衡量除以电压幅值后的列向量，维数为n
‑
1；ΔQ/U为无功功率不平衡量除以电压幅值后的列向量，维数为m；Δθ为n
‑
1维电压相角修正量列向量；ΔU为m维电压幅值修正量列向量；B
′
为简化导纳矩阵的虚部，简化导纳矩阵计算时不计及支路电阻、对地导纳和非标准变比，B
′
中包含PQ节点和PV节点相关的行和列，为(n
‑
1)
×
(n
‑
1)阶矩阵；B
″
为导纳矩阵的虚部，仅包括与PQ节点有关的行和列，为m
×
m阶矩阵。
[0015]如图1所示，常规的快速分解法潮流计算方法，主要包括以下步骤：
[0016]A、输入原始数据和初始化电压。
[0017]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：节点注入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；节点注入有功功率和电压幅值已知、节点注入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、节点注入有功功率和无功功率未知的节点称为平衡节点。
[0018]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；所有节点的电压相角都取0.0。这里电压相角单位为弧度，其他量采用标幺值。
[0019]B、形成节点导纳矩阵。
[0020]C、形成修正方程的系数矩阵B
′
和B
″
并进行三角分解。
[0021]D、设置迭代计数t＝0，并设ΔQ
max
＝10ε
Q
。
[0022]E、计算节点有功功率不平衡量ΔP
(t)
，求有功功率最大不平衡量ΔP
max
。
[0023]平衡节点不参与P～θ迭代计算，不需要计算节点有功功率不平衡量。
[0024]求各节点有功功率不平衡量中绝对值最大的值，称为有功功率最大不平衡量。
[0025]F、判断有功功率最大不平衡量绝对值|ΔP
max
|是否小于收敛精度ε
P
；如果小于收敛精度ε
P
，转到步骤H；否则，转到步骤G。
[0026]G、求解式(3)得Δθ
(t)
，按式(5)修正电压相角，转到步骤I；
[0027][0028]式中，上标(t)表示第t次迭代；Δθ
i
为节点i的电压相角修正量列向量。
[0029]H、判断无功功率最大不平衡量绝对值|ΔQ
max
|是否小于收敛精度ε
Q
；如果小于收敛精度ε
Q
，转到步骤N；否则，转到步骤I。
[0030]I、计算节点无功功率不平衡量ΔQ
(t)
，求无功功率最大不平衡量ΔQ
max
。
[0031]平衡节点和PV节点不参与Q～U迭代计算，不需要计算节点无功功率不平衡量。
[0032]求出的各节点无功功率不平衡量中绝对值最大的值，称为无功功率最大不平衡量。
[0033]J、判断无功功率最大不平衡量绝对值|ΔQ
max
|是否小于收敛精度ε
Q
；如果小于收敛精度ε
Q
，转到步骤L；否则，转到步骤K。
[0034]K、求解式(4)得ΔU
(t)
，按式(6)修正电压幅值，转到步骤M；
[0035][0036]式中，上标(t)表示第t次迭代；ΔU
i
为节点i的电压幅值修正量列向量。
[0037]L、判断有功功率最大不平衡量绝对值|ΔP
max
|是否小于收敛精度ε
P
；如果小于收
敛精度ε
P
，转到步骤N；否则，转到步骤M。
[0038]M、令t＝t+1，返回步骤E进行下一次迭代。
[0039]N、计算平衡节点功率和PV本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适合研究目的使用的快速分解法潮流计算方法，其特征在于：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：节点注入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；节点注入有功功率和电压幅值已知、节点注入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、节点注入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；所有节点的电压相角都取0.0；这里电压相角单位为弧度，其他量采用标幺值；B、形成节点导纳矩阵；C、形成修正方程的系数矩阵B
′
和B
″
并进行三角分解；B
′
为简化导纳矩阵的虚部，简化导纳矩阵计算时不计及支路电阻、对地导纳和非标准变比，B
′
中包含PQ节点和PV节点相关的行和列，为(n
‑
1)
×
(n
‑
1)阶矩阵；B
″
为导纳矩阵的虚部，仅包括与PQ节点有关的行和列，为m
×
m阶矩阵；n为节点数；m为PQ节点数；形成系数矩阵B
′
和B
″
的步骤如下：C1、所有节点按PQ节点类型计算B
′
元素，形成n
×
n阶B
′
矩阵；C2、设置节点计数i＝1；C3、判断节点i是否为平衡节点，如果不是平衡节点，转到步骤C10；C4、设置计数k＝1；C5、判断k＝i是否成立，如果成立，转到步骤C8；C6、令系数矩阵B
′
第i行第k列元素B
′
i,k
＝0；C7、令B
′
k,i
＝0；C8、令k＝k+1；C9、判断k是否大于n，如果k大于n，转到步骤C10；否则返回到步骤C5；C10、令i＝i+1；C11、判断i是否大于n，如果i大于n，转到步骤C12；否则返回到步骤C3；C12、所有节点都作为PQ节点取导纳矩阵虚部形成B
″
矩阵，形成n
×
n阶B
″
矩阵；C13、设置节点计数i＝1；C14、判断节点i是否为PQ节点，如果是PQ节点，转到步骤C21；C15、设置计数k＝1；C16、判断k＝i是否成立，如果成立，转到步骤C19；C17、令系数矩阵B
″
第i行第k列元素B
″
i,k
＝0；C18、令B
″
k,i
＝0；C19、令k＝k+1；C20、判断k是否大于n，如果k大于n，转到步骤C21；否则返回到步骤C16；C21、令i＝i+1；C22、判断i是否大于n，如果i大于n，转到步骤D；否则返回到步骤C14；D、设置迭代计数t＝0，并设ΔQ
max
＝10ε
Q
E、计算节点有功功率不平衡量ΔP
(t)
，求有功功率最大不平衡量ΔP
max
；按式(1)计算节点有功功率不平衡量；
式中，ΔP
i
为节点i的有功功率不平衡量；P
is
为节点i给定的注入有功功率；P
i
为节点i的有功功率；U
i
、U
k
分别为节点i和节点k的电压幅值；θ<...

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