一种检验路径全纯性及物理可实现性的电网潮流计算方法技术

本发明专利技术涉及电力系统分析技术领域，提出一种检验路径全纯性及物理可实现性的电网潮流计算方法，包括以下步骤：获取电网数据，并根据电网数据建立用于计算节点电力数据的潮流方程模型；对潮流方程模型中的节点电力数据嵌入复数参数s，形成参数化形式的潮流方程模型；对参数化形式的潮流方程模型进行幂级数展开，确定模型中参数化的未知函数并进行求解，得到该函数的幂级数系数；根据幂级数系数构造多变量有理逼近函数后计算在路径邻域内的误差，用于寻找路径上满足路径全纯性及物理可实现性的检验条件的参数值s1，若存在，则对复数参数s取s1，并对下一段路径进行寻找，直至复数参数s取值收敛于1，输出对应的潮流解；否则，输出检验失败的警告。失败的警告。失败的警告。

【技术实现步骤摘要】
一种检验路径全纯性及物理可实现性的电网潮流计算方法


[0001]本专利技术涉及电力系统分析
，更具体地，涉及一种检验路径全纯性及物理可实现性的电网潮流计算方法。

技术介绍

[0002]电力系统主要通过潮流分析评估电力系统运行状态、设计调度策略等进行仿真，进一步对电力系统资源进行调度。其中，潮流分析是指在特定负载条件下确定网络中母线电压、电流、以及有功和无功功率流等特征信息，在电力系统稳定性评估、优化系统控制规划等任务中都有着重要应用。
[0003]目前已有研究提出了很多稳健且有效地求解各种潮流问题的方法。第一类方法是根据传统迭代思想设计的牛顿
‑
拉夫逊法、快速解耦法等，这些方法常面临易发散、收敛速度慢、收敛区域边界不规则等严重缺陷。第二类是基于非迭代思想的全纯嵌入方法，其主要步骤包括根据目标问题构造合适的嵌入系统、得到嵌入系统解函数的级数表达式、通过级数表达式计算高质量近似值等。大量数值实验表明，在求解潮流问题和评估大规模电力系统稳定性时，全纯嵌入方法比经典迭代法是更稳健，也拥有更出色的计算效率。
[0004]全纯嵌入方法通常假定潮流方程嵌入系统的解函数在延拓路径上是全纯的，以此保障该方法是收敛和有效的，进而保障目标状态解是满足物理可实现性或工程需求，然而，目前缺少验证解函数在路径上全纯性的数值方法。逐点验证解函数全纯性的数值方法中，提出在延拓路径上选取多个孤立点，通过计算孤立点处雅可比矩阵、矩阵特征值等方式验证该点处的全纯性，但它没法验证在路径上所有点处的全纯性，因为延拓路径由无穷多个点组成，这种逐点式方法也需要进行无穷次计算才能完成路径全纯性验证，在实际数值验证时这种逐点式方法是不可能实现的，因为实际计算机只能提供有限的计算资源。

技术实现思路

[0005]本专利技术为克服上述现有技术中，缺少能够利用有限的计算资源进行解函数在路径上全纯性验证的缺陷，提供一种检验路径全纯性及物理可实现性的电网潮流计算方法。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种检验路径全纯性及物理可实现性的电网潮流计算方法，包括以下步骤：
[0008]S1、获取电网数据，并根据所述电网数据建立用于计算节点电力数据的潮流方程模型；
[0009]S2、对所述潮流方程模型中的节点电力数据嵌入复数参数s，形成参数化形式的潮流方程模型；其中，对复数参数s取参考点s0；
[0010]S3、对参数化形式的潮流方程模型进行幂级数展开，构建以展开式幂级数系数为未知数的参数化的未知函数并进行求解，确定所述幂级数系数的取值；
[0011]S4、根据所述幂级数系数构建多变量有理逼近函数且将其代入参数化形式的潮流方程模型和柯西
‑
黎曼方程，计算在路径邻域内的误差，用于寻找路径上满足路径全纯性及
物理可实现性的检验条件的参数值s1；
[0012]若存在参数值s1满足检验条件，则对所述复数参数s取s1，并跳转执行S3步骤，直至复数参数s取值收敛于1，输出对应的潮流方程模型的解；否则，输出检验失败的警告。
[0013]进一步地，本专利技术还提出了一种检验路径全纯性及物理可实现性的电网潮流计算系统，应用本专利技术提出的电网潮流计算方法。所述系统包括：
[0014]数据采集模块，用于获取电网数据；
[0015]潮流计算模块，用于根据获取的电网数据建立用于计算节点电力数据的潮流方程模型；
[0016]检验模块，用于对所述潮流方程模型中的节点电力数据嵌入复数参数s，形成参数化形式的潮流方程模型，并对所述参数化形式的潮流方程模型进行路径全纯性及物理可实现性的检验；其中，对复数参数s取参考点s0；对参数化形式的潮流方程模型进行幂级数展开，构建以展开式幂级数系数为未知数的参数化的未知函数并进行求解，确定所述幂级数系数的取值；根据所述幂级数系数构建多变量有理逼近函数且将其代入参数化形式的潮流方程模型和柯西
‑
黎曼方程，计算在路径邻域内的误差，用于寻找路径上满足路径全纯性及物理可实现性的检验条件的参数值s1；
[0017]若存在参数值s1满足检验条件，则对所述复数参数s取s1，并重新进行检验直至复数参数s取值收敛于1，输出对应的潮流方程模型的解；否则，输出检验失败的警告。
[0018]进一步地，本专利技术还提出一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现本专利技术提出的电网潮流计算方法的步骤。
[0019]与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：本专利技术能够利用有限的计算资源进行解函数在路径上全纯性验证，进而确保电网潮流计算的结果满足物理可实现性或工程需求，有利于分析、设计、规划电网的调度策略，进而实现对电力系统的高效资源调度。
附图说明
[0020]图1为实施例1的电网潮流计算方法的流程图。
[0021]图2为实施例2的电网潮流计算方法的流程图。
[0022]图3为实施例3的电网潮流计算系统的架构图。
具体实施方式
[0023]附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
[0024]对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0025]下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。
[0026]实施例1
[0027]本实施例提出一种检验路径全纯性及物理可实现性的电网潮流计算方法，如图1所示，为本实施例的电网潮流计算方法的流程图。
[0028]本实施例提出的检验路径全纯性及物理可实现性的电网潮流计算方法中，包括以下步骤：
[0029]S1、获取电网数据，并根据所述电网数据建立用于计算节点电力数据的潮流方程
模型。
[0030]S2、对所述潮流方程模型中的节点电力数据嵌入复数参数s，形成参数化形式的潮流方程模型；其中，对复数参数s取参考点s0。
[0031]S3、对参数化形式的潮流方程模型进行幂级数展开，构建以展开式幂级数系数为未知数的参数化的未知函数并进行求解，确定所述幂级数系数的取值。
[0032]S4、根据所述幂级数系数构建多变量有理逼近函数且将其代入参数化形式的潮流方程模型和柯西
‑
黎曼方程，计算在路径邻域内的误差，用于寻找路径上满足路径全纯性及物理可实现性的检验条件的参数值s1；
[0033]若存在参数值s1满足检验条件，则对所述复数参数s取s1，并跳转执行S3步骤，直至复数参数s取值收敛于1，输出对应的潮流方程模型的解；否则，输出检验失败的警告。
[0034]本实施例运用快速灵活全纯嵌入思想求解潮流方程，对所述潮流方程模型中的节点电力数据嵌入复数参数s，设计潮流计算的嵌入系统，通过对该嵌入系统进行幂级数展开，根据所述幂级数系数构建多变量有理逼近函数，以扩大收敛域，实现基于柯西
‑
黎曼条件验证路径全纯性和物理可实现性，可有效避免现有逐点式验证方法的缺陷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种检验路径全纯性及物理可实现性的电网潮流计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取电网数据，并根据所述电网数据建立用于计算节点电力数据的潮流方程模型；S2、对所述潮流方程模型中的节点电力数据嵌入复数参数s，形成参数化形式的潮流方程模型；其中，对复数参数s取初始参考点s0；S3、对参数化形式的潮流方程模型进行幂级数展开，构建以展开式幂级数系数为未知数的参数化的未知函数并进行求解，确定所述幂级数系数的取值；S4、根据所述幂级数系数构建多变量有理逼近函数且将其代入参数化形式的潮流方程模型和柯西
‑
黎曼方程，计算在路径邻域内的误差，用于寻找路径上满足路径全纯性及物理可实现性的检验条件的参数值s1；若存在参数值s1满足检验条件，则对所述复数参数s取s1，并跳转执行S3步骤，直至复数参数s取值收敛于1，输出对应的潮流方程模型的解；否则，输出检验失败的警告。2.根据权利要求1所述的电网潮流计算方法，其特征在于，所述节点电力数据包括相应节点的有功功率、无功功率和电压；其中，所述潮流方程模型的表达式如下：S
i
＝P
i
+jQ
i
Y
ik
＝G
ik
+jB
ik
式中，i，k分别表示节点编号，n为节点总数量；S
i
表示节点i的注入功率，P
i
，Q
i
表示分别是节点i的实功率和虚功率，虚数单位j满足j2＝
‑
1；V
i
表示节点i的电压；分别表示S
i
,V
i
的共轭；Y
ik
表示节点i与节点k间的导纳，G
ik
,B
ik
分别是节点i与节点k间的电导和电纳。3.根据权利要求2所述的电网潮流计算方法，其特征在于，所述潮流方程模型中的节点电力数据嵌入复数参数s，得到参数化形式的潮流方程模型；其中，所述参数化形式的潮流方程模型表达式如下：式中，c
i
,c
k
分别为节点i，k的电压的初始值，s
*
,分别为s,c
i
的共轭；V
k
(s)表示节点k中嵌入复数参数s的电压，为V
k
(s)的内外两次共轭函数。4.根据权利要求3所述的电网潮流计算方法，其特征在于，所述S3步骤中，将所述参数s展开为由实部与虚部表示的直角坐标形式，则嵌入所述参数s的参数化形式的潮流方程模型中，对V
k
(s)与进行幂级数展开的表达式如下：
式中，k≥1，p,q分别为幂级数的各项阶数，ψ
k
(x,y)分别为V
k
(s)的实部与虚部，而φ
k
(x,y),ω
k
(x,y)分别为的实部与虚部；a
k,pq
,b
k,pq
,η
k,pq
,ζ
k,pq
分别为其幂级数展开式中(x
‑
x0)
p
(y
‑
y0)
q
项的系数；x、y分别为直角坐标形式的参数s的实部和虚部，x0、y0分别为直角坐标形式的参数s0的实部和虚部。5.根据权利要求4所述的电网潮流计算方法，其特征在于，所述S3步骤中，其具体步骤包括：S301、初始化设定阶数κ、可容许误差阈值∈>0，以及延拓路径所述延拓路径γ参数化形式γ(ξ)表示为：式中，s
(0)
＝0，s
(1)
＝1；为实数集，为复数集；其中，初始区间长度Δξ>0，区间长度最小容忍值δξ>0，缩减比率ξ
γ
表示路径γ经参数化的参数ξ的初始值，ξ1表示路径γ经参数化的参数ξ的终止值；初始化路径起点值ξ
#
＝ξ0；S302、在点s0＝x0+jy0＝γ(ξ
#
)处对V
k
(s)与进行幂级数展开，确定为未知数的系数a
k,pq
,b
k,pq
,η
k,pq
,ξ...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪涛，张宇思，张文，张翠卿，张佳敏，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：