一种考虑负荷电压功率耦合特性的电压灵敏度计算方法技术

本发明专利技术公开一种考虑负荷电压功率耦合特性的电压灵敏度计算方法，包括以下步骤：S1：启动节点电压灵敏度计算程序；S2：构建基于不动点迭代的线性化潮流模型，得到节点电压关于节点负荷注入功率与松弛节点电压的解析表达式；S3：考虑电压功率耦合特性，得到考虑电压功率耦合特性的节点电压解析表达式；S4：计算PQ节点电压灵敏度；S5：计算松弛节点的电压灵敏度。本发明专利技术提供的电压灵敏度计算方法，当系统运行状态或参数发生改变时，可以实时计算电压灵敏度，且考虑负荷电压

【技术实现步骤摘要】
一种考虑负荷电压功率耦合特性的电压灵敏度计算方法


[0001]本专利技术属于电力系统电压灵敏度计算
，尤其涉及一种考虑负荷电压功率耦合特性的电压灵敏度计算方法。

技术介绍

[0002]电压灵敏度描述了节点注入功率对节点电压影响，建立了节点电压随节点功率变化的线性关系，可以大幅减少高级应用的计算复杂度，被广泛用于实时电压优化等电力系统应用。传统上，电压灵敏度通过对系统潮流方程的雅可比矩阵求逆得到，然而，每当系统运行状态发生变化时，需要重新建立雅可比矩阵，计算负担较大；同时，该方法只适用于PQ类型节点，无法得到松弛节点的电压灵敏度。另一方面，现有电压灵敏度计算方法仅考虑电力网络特性，假设负荷均为恒功率负荷，忽略了负荷电压功率耦合特性的影响。负荷电压功率耦合特性使得负荷功率会响应节点电压变化，该变化与负荷功率对节点电压的影响相互交互，会对电压灵敏度计算产生影响。
[0003]随着电力系统高级应用程序逐渐向实时化、精细化发展，并考虑负荷特性愈加复杂，迫切需要能够考虑负荷电压功率耦合特性影响，实现高精度解析计算电压灵敏度的方法，帮助电力系统高级应用提高计算效率。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种考虑负荷电压功率耦合特性的电压灵敏度计算方法。当系统运行状态或参数发生改变时，可以实时计算电压灵敏度，且考虑负荷电压
‑
功率耦合特性，同时也可将电压灵敏度从PQ节点扩展到松弛节点。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：r/>[0006]一种考虑负荷电压功率耦合特性的电压灵敏度计算方法，包括以下步骤：
[0007]S1：启动节点电压灵敏度计算程序；
[0008]S2：构建基于不动点迭代的线性化潮流模型，得到节点电压关于节点负荷注入功率与松弛节点电压的解析表达式；
[0009]S3：考虑电压功率耦合特性，将节点负荷功率分为恒功率分量与恒阻抗分量，用节点等效阻抗表示功率的恒阻抗分量，修正系统的节点导纳矩阵和节点注入功率矩阵，结合步骤S2中得到的节点电压解析表达式，得到考虑电压功率耦合特性的节点电压解析表达式；
[0010]S4：利用步骤S3得到的考虑电压功率耦合特性的节点电压解析表达式，计算PQ节点电压灵敏度；
[0011]S5：利用步骤S3得到的考虑电压功率耦合特性的节点电压解析表达式，计算松弛节点的电压灵敏度。
[0012]进一步的，步骤S2中，包括以下步骤：
[0013]S2.1：针对含有1个松弛节点以及N个PQ节点的典型配电网，根据电流、电压与功率
的关系，系统潮流如式(1)与式(2)所示：
[0014][0015][0016]其中，表示x的共轭矩阵；diag(x)表示对角线元素为矩阵x元素的对角矩阵；x
T
表示x的转置矩阵；S0为松弛节点的节点注入功率；S为PQ节点的节点注入功率，S＝(S1,S2,S3,
···
,S
N
)
T
；V0为松弛节点的电压相量；V为PQ节点的电压相量，V＝(V1,V2,V3,
···
,V
N
)
T
；I0为松弛节点的节点注入电流；I为PQ节点的节点注入电流，I＝(I1,I2,I3,
···
,I
N
)
T
；Y为系统的节点导纳矩阵；
[0017]S2.2：根据是否是根节点，将Y矩阵进一步划分为：
[0018][0019]式中，Y
00
为根节点自导纳；
[0020]S2.3：利用式(1)
‑
(3)，整理得到配电网节点电压计算模型，如式(4)所示：
[0021][0022]式中，
[0023]S2.4：对于满足潮流的任意运行状态S
o
，使用式(5)迭代计算电压，
[0024][0025]S2.5：采用基于单次不动点迭代的线性近似方法，通过单步迭代，构建节点电压非线性模型关于参考潮流点的线性化模型：选择系统最新运行点V
o
作为参考潮流点，当运行状态发生变化时，节点功率更新为S，利用式(6)单步迭代得到节点电压V：
[0026][0027]式中，A由线路参数与参考潮流点共同决定；W由线路参数与松弛节点电压共同决定；
[0028]进一步的，步骤S3包括以下步骤：
[0029]S3.1：根据负荷电压功率耦合特性系数，将节点负荷功率分为恒功率分量与恒阻抗分量，如式(7)与式(8)所示；
[0030][0031][0032]式中，P
L,P
与P
L,Z
分别为节点有功功率的恒功率分量与恒阻抗分量，CVRfac为负荷
电压功率耦合特性系数；
[0033]S3.2：对于负荷的恒功率分量，可以采用原始线性化潮流方法处理；对于负荷的恒阻抗分量功率，用节点等效阻抗表示，如式(9)所示：
[0034][0035]式中，Z
L
为恒阻抗分量等效阻抗，P
L,Z
与Q
L,Z
分别为节点有功与无功功率的恒阻抗分量；
[0036]S3.3：利用式(10)与式(11)修正系统的节点导纳矩阵和节点注入功率矩阵，结合步骤S2中得到的节点电压解析表达式，得到考虑电压功率耦合特性的节点电压解析表达式。
[0037][0038][0039]进一步的，步骤S4具体为：利用步骤S3得到的考虑电压功率耦合特性的节点电压解析表达式计算PQ节点电压灵敏度，PQ节点电压灵敏度为节点电压关于节点注入功率的偏导，如式(12)与式(13)所示；
[0040][0041][0042][0043]式中，V为不含松弛节点的节点电压矩阵，V＝(V1,V2,V3,
···
,V
N
)
T
；P与Q分别为不含松弛节点的节点有功与无功矩阵，P＝(P1,P2,P3,
···
,P
N
)
T
，Q＝(Q1,Q2,Q3,
···
,Q
N
)
T
。
[0044]进一步的，步骤S5具体为：利用步骤S3得到的考虑电压功率耦合特性的节点电压解析表达式计算松弛节点的电压灵敏度，松弛节点的电压灵敏度为：
[0045][0046]式中，V0为松弛节点的电压。
[0047]与现有技术相比，本专利技术提供的考虑负荷电压功率耦合特性的电压灵敏度计算方法有以下有益效果：
[0048]本专利技术提供的考虑负荷电压功率耦合特性的电压灵敏度计算方法，构建基于不动点迭代的线性化潮流模型，得到节点电压关于节点负荷注入功率与松弛节点电压的解析表达式，可以解析计算PQ节点与松弛节点的电压灵敏度。相比于现有电压灵敏度计算方法，本专利技术首先实现了电压灵敏度的解析计算本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑负荷电压功率耦合特性的电压灵敏度计算方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1：启动节点电压灵敏度计算程序；S2：构建基于不动点迭代的线性化潮流模型，得到节点电压关于节点负荷注入功率与松弛节点电压的解析表达式；S3：考虑电压功率耦合特性，将节点负荷功率分为恒功率分量与恒阻抗分量，用节点等效阻抗表示功率的恒阻抗分量，修正系统的节点导纳矩阵和节点注入功率矩阵，结合步骤S2中得到的节点电压解析表达式，得到考虑电压功率耦合特性的节点电压解析表达式；S4：利用步骤S3得到的考虑电压功率耦合特性的节点电压解析表达式，计算PQ节点电压灵敏度；S5：利用步骤S3得到的考虑电压功率耦合特性的节点电压解析表达式，计算松弛节点的电压灵敏度。2.根据权利要求1所述的一种考虑负荷电压功率耦合特性的电压灵敏度计算方法，其特征在于，所述步骤S2中，包括以下步骤：S2.1：针对含有1个松弛节点以及N个PQ节点的典型配电网，根据电流、电压与功率的关系，系统潮流如式(1)与式(2)所示：系，系统潮流如式(1)与式(2)所示：其中，表示x的共轭矩阵；diag(x)表示对角线元素为矩阵x元素的对角矩阵；x
T
表示x的转置矩阵；S0为松弛节点的节点注入功率；S为PQ节点的节点注入功率，S＝(S1,S2,S3,
···
,S
N
)
T
；V0为松弛节点的电压相量；V为PQ节点的电压相量，V＝(V1,V2,V3,
···
,V
N
)
T
；I0为松弛节点的节点注入电流；I为PQ节点的节点注入电流，I＝(I1,I2,I3,
···
,I
N
)
T
；Y为系统的节点导纳矩阵；S2.2：根据是否是根节点，将Y矩阵进一步划分为：式中，Y
00
为根节点自导纳；S2.3：利用式(1)
‑
(3)，整理得到配电网节点电压计算模型，如式(4)所示：式中，S2.4：对于满足潮流的任意运行状态S
°
，使用式(5)迭代计算电压，
S2.5：采用基于单次不动点迭代的线性近似方法，通过单步迭代，构建节点电压非线性模型关于参考潮流点的线性化模型：选择系统最新运行点V
°
作为参考潮流点，当运行状态发生变化时，节点功率更新为S，利用式(6)单步迭代得到节点电压V：式中，A由线路参数与参考潮流点共同决定；W由线路参数与松弛节点电压共同决定。3.根据权利要求2所述的一种考虑负荷电压功率耦合特性的电压灵敏度计算方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：李琼林，谢博宇，李佳蔚，刘阳，王骅，滕卫军，张亚飞，孙鑫，李朝晖，杨海晶，谷青发，徐箭，廖思阳，柯德平，孙元章，
申请(专利权)人：武汉大学厦门大学，
类型：发明
国别省市：