一种互联电网改进Ward等值建模方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种互联电网改进Ward等值建模方法及系统，包括：构建三类灵敏度矩阵；及构建改进Ward等值模型；将外网和边界节点的基态潮流运行信息及网络参数输入改进Ward等值模型，并令当前状态为N；根据边界节点输出的潮流数据，判断内网是否发生工况变化或故障；对当前状态下的边界节点电压状态向量与基态进行比较，判断二者差值是否小于阈值，若是，则当前状态量N计数加一，输出原基态运行点下的改进Ward等值模型；否则更新三类灵敏度矩阵，并构建新的改进Ward等值模型，且当前状态量N计数加一。本发明专利技术实现追踪外网对内网工况变化的响应，从而在保持等值模型精简性的同时，实现不同工况下的高精度。不同工况下的高精度。不同工况下的高精度。

【技术实现步骤摘要】
一种互联电网改进Ward等值建模方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力系统建模的
，具体涉及一种互联电网改进Ward等值建模方法及系统。

技术介绍

[0002]随着电力工业的发展，电网已成为一个大规模的互联系统，以保证电力质量和输配电的可靠性。然而，在如此大规模的系统中解决静态安全分析等问题，很大程度上依赖于计算机的计算性能和存储容量。因此，为了减少对计算机性能的依赖，网络等效技术(NET)被开发出来，以减少系统和问题的规模。一般需要等价的电气网络可以分为三部分，包括内部网络、边界总线和外部网络。NET的目标是简化外部网络同时保证原始网络与等效网络之间的分析结果足够接近。在NET中，有两个通用类等值方法。一是基于潮流的方法，即根据全网的潮流信息建立等效网络。这类方法包括著名的Ward等值建模方法和REI等值建模方法。
[0003]但常规Ward等值方法会引起非线性等值误差，目前对该方法在误差方面的研究较少。且Ward等值方法及其各种改进方案都假设外部网络节点流入功率和节点电压是恒定的，因此，在外部网络的输入功率恒定不变时，如果内网运行工况发生改变，节点电压的变化会引起等值非线性误差，等值模型的精度过于依赖基态系统运行点。同时，由于外部网络中PV节点、并联对地支路以及带有调速器的发电机节点等因素的存在，从而外网输入功率会随着电网运行状态的改变而变化，从而造成严重的等值非线性误差。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是现有Ward等值建模方法存在精度不高、误差大的问题。本专利技术目的在于提供一种互联电网改进Ward等值建模方法及系统，本专利技术方法可以实现追踪外网对内网工况变化的响应，从而在保持等值模型精简性的同时，实现不同工况下的高精度求解。
[0005]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种互联电网改进Ward等值建模方法，包括：
[0007]S1：根据互联电网模型，构建外网对边界节点的三类灵敏度矩阵；
[0008]S2：根据三类灵敏度矩阵，构建改进Ward等值模型；
[0009]S3：将外网和边界节点的基态潮流运行信息及网络参数输入改进Ward等值模型，并令当前状态为N，N＝0表示基态；
[0010]S4：根据步骤S3边界节点输出的潮流数据，判断内网是否发生工况变化或故障；对当前状态下的边界节点电压状态向量与基态进行比较，判断二者差值是否小于阈值，若是，跳转步骤S5，否则跳转步骤S6；
[0011]S5：当前状态量N计数加一，输出原基态运行点下的改进Ward等值模型，跳转步骤S4；
[0012]S6：更新三类灵敏度矩阵，根据更新后的三类灵敏度矩阵更新外网的状态变量；根
据更新后的外网状态变量构建新的改进Ward等值模型，且当前状态量N计数加一，跳转步骤S4。
[0013]进一步地，三类灵敏度矩阵包括电压相角灵敏度矩阵、电压幅值灵敏度矩阵及无功功率灵敏度矩阵。
[0014]进一步地，三类灵敏度矩阵的构建步骤为：
[0015]采用快速解耦潮流算法对互联电网模型的有功增量进行第一解耦，得到电压相角灵敏度矩阵；第一解耦公式为：
[0016][0017]其中，B'是有功迭代式中的系数矩阵，Δθ是节点电压相角增量向量，ΔP
E
，ΔP
B
分别是边界节点和外网PQ节点有功注入增量向量；B'
EE
是外网两节点之间系数矩阵；B'
EB
是外网与边界节点之间系数矩阵；B'
BE
是边界节点与外网间系数矩阵；B'
BB
是边界节点间系数矩阵；Δθ
E
是外网PQ和PV节点的电压相角；Δθ
B
是边界节点电压相角；diag[V
E
]‑1是外网节点电压对角矩阵；diag[V
B
]‑1是边界节点电压对角矩阵；
[0018]采用快速解耦潮流算法对互联电网模型的无功增量进行第二解耦，得到电压幅值灵敏度矩阵及无功功率灵敏度矩阵；第二解耦公式为：
[0019][0020]其中，B
″
是无功迭代式中的系数矩阵，ΔV是节点电压幅值增量向量，ΔQ是节点无功注入增量向量，下标分别对应不同的节点类型，B
″
B,B
是边界节点间系数矩阵，B
″
B,(B,PQ)
是边界节点与边界PQ节点间系数矩阵，B
″
B,(E,PV)
是边界节点与外网PV节点间系数矩阵，B
″
(E,PQ),B
是外网PQ节点与边界节点间系数矩阵，B
″
(E,PQ),(E,PQ)
是外网PQ节点间系数矩阵，B
″
(E,PQ),(E,PV)
是外网PQ节点与外网PV节点间系数矩阵，B
″
(E,PV),B
是外网PV节点与边界节点间系数矩阵，B
″
(E,PV),(E,PQ)
是外网PV节点与外网PQ节点间系数矩阵，B
″
(E,PV),(E,PV)
是外网PV节点间系数矩阵，ΔV
B
为外网各节点电压增量，ΔV
E,PQ
为边界各PQ节点电压增量，ΔV
E,PV
为边界各PV节点电压增量，ΔQ
B
是外网节点无功注入增量，ΔQ
E,PQ
是边界PQ节点无功注入增量，ΔQ
E,PV
是边界PV节点无功注入增量。
[0021]进一步地，根据三类灵敏度矩阵，构建改进Ward等值模型，包括：
[0022]根据互联电网模型的原始参数，生成互联电网节点电压方程；互联电网模型的原始参数包括互联电网的节点导纳矩阵、电网节点电压列向量和电网节点注入电流列向量；
[0023]根据分类节点对互联电网节点电压方程进行分块，同时采用高斯消去法对互联电网的节点导纳矩阵消去外网电压，得到简化后的互联电网节点电压方程；分类节点包括外网节点、边界节点和内网节点；
[0024]将简化后的互联电网节点电压方程中的节点注入电流变量替换为节点注入功率变量，得到改进Ward等值模型。
[0025]进一步地，改进Ward等值模型为：
[0026][0027]其中，Y是互联电网的节点导纳矩阵，V是电网节点电压列向量，I是电网节点注入电流列向其中，Y是互联电网的节点导纳矩阵，V是电网节点电压列向量，I是电网节点注入电流列向量，下标E表示外网节点数据，下标B表示边界节点数据，下标I表示内网节点数据；即Y
BB
表示两个边界节点之间的导纳矩阵，Y
BE
表示边界节点与外网节点之间的导纳矩阵，Y
EE
表示两个外网节点之间的导纳矩阵，Y
EB
表示外网节点与边界节点之间的导纳矩阵，Y...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种互联电网改进Ward等值建模方法，其特征在于，包括：S1：根据互联电网模型，构建外网对边界节点的三类灵敏度矩阵；S2：根据三类灵敏度矩阵，构建改进Ward等值模型；S3：将外网和边界节点的基态潮流运行信息及网络参数输入所述改进Ward等值模型，并令当前状态为N，N＝0表示基态；S4：根据步骤S3边界节点输出的潮流数据，判断内网是否发生工况变化或故障；对当前状态下的边界节点电压状态向量与基态进行比较，判断二者差值是否小于阈值，若是，跳转步骤S5，否则跳转步骤S6；S5：当前状态量N计数加一，输出原基态运行点下的改进Ward等值模型，跳转步骤S4；S6：更新三类灵敏度矩阵，根据更新后的三类灵敏度矩阵更新外网的状态变量；根据更新后的外网状态变量构建新的改进Ward等值模型，且当前状态量N计数加一，跳转步骤S4。2.根据权利要求1所述的一种互联电网改进Ward等值建模方法，其特征在于，三类灵敏度矩阵包括电压相角灵敏度矩阵、电压幅值灵敏度矩阵及无功功率灵敏度矩阵。3.根据权利要求2所述的一种互联电网改进Ward等值建模方法，其特征在于，三类灵敏度矩阵的构建步骤为：采用快速解耦潮流算法对互联电网模型的有功增量进行第一解耦，得到电压相角灵敏度矩阵；第一解耦公式为：其中，B'是有功迭代式中的系数矩阵，Δθ是节点电压相角增量向量，ΔP
E
，ΔP
B
分别是边界节点和外网PQ节点有功注入增量向量；B'
EE
是外网两节点之间系数矩阵；B'
EB
是外网与边界节点之间系数矩阵；B'
BE
是边界节点与外网间系数矩阵；B'
BB
是边界节点间系数矩阵；Δθ
E
是外网PQ和PV节点的电压相角；Δθ
B
是边界节点电压相角；diag[V
E
]
‑1是外网节点电压对角矩阵；diag[V
B
]
‑1是边界节点电压对角矩阵；采用快速解耦潮流算法对互联电网模型的无功增量进行第二解耦，得到电压幅值灵敏度矩阵及无功功率灵敏度矩阵；第二解耦公式为：其中，B
″
是无功迭代式中的系数矩阵，ΔV是节点电压幅值增量向量，ΔQ是节点无功注入增量向量，下标分别对应不同的节点类型，B
″
B,B
是边界节点间系数矩阵，B
″
B,(B,PQ)
是边界节点与边界PQ节点间系数矩阵，B
″
B,(E,PV)
是边界节点与外网PV节点间系数矩阵，B
″
(E,PQ),B
是外网PQ节点与边界节点间系数矩阵，B
″
(E,PQ),(E,PQ)
是外网PQ节点间系数矩阵，B
″
(E,PQ),(E,
PV)是外网PQ节点与外网PV节点间系数矩阵，B
″
(E,PV),B
是外网PV节点与边界节点间系数矩阵，B
″
(E,PV)
,(E,PQ)是外网PV节点与外网PQ节点间系数矩阵，B
″
(E,PV),(E,PV)
是外网PV节点间系数矩阵，ΔV
B
为外网各节点电压增量，ΔV
E,PQ
为边界各PQ节点电压增量，ΔV
E,PV
为边界各PV节点电压增量，ΔQ
B
是外网节点无功注入增量，ΔQ
E,PQ
是边界PQ节点无功注入增量，ΔQ
E,PV
是边界PV节点无功注入增量。4.根据权利要求1所述的一种互联电网改进Ward等值建模方法，其特征在于，根据三类灵敏度矩阵，构建改进Ward等值模型，包括：根据互联电网模型的原始参数，生成互联电网节点电压方程；所述互联电网模型的原始参数包括互联电网的节点导纳矩阵、电网节点电压列向量和电网节点注入电流列向量；根据分类节点对互联电网节点电压方程进行分块，同时采用高斯消去法对互联电网的节点导纳矩阵消去外网电压，得到简化后的互联电网节点电压方程；所述分类节点包括外网节点、边界节点和内网节点；将所述简化后的互联电网节点电压方程中的节点注入电流变量替换为节点注入功率变量，得到改进Ward等值模型。5.根据权利要求4所述的一种互联电网改进Ward等值建模方法，其特征在于，所述改进Ward等值模型为：其中，Y是互联电网的节点导纳矩阵，V是电网节点电压列向量，I是电网节点注入电流列向量，下标E表示外网节点数据，下标B表示边界节点数据，下标I表示内网节点数据；即Y
BB
表示两个边界节点之间的导纳矩阵，Y
BE
表示边界节点与外网节点之间的导纳矩阵，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝文斌，孟志高，谢波，彭攀，李欢欢，卫佳奇，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司成都供电公司，
类型：发明
国别省市：