考虑节点类型转换顺序的可靠潮流提取方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种考虑节点类型转换顺序的可靠潮流提取方法及系统，包括输入电力系统的网络结构和参数，设置潮流的收敛条件；提取电压和无功功率的递归初始值；提取电压和无功功率的高阶幂级数系数；满足收敛条件或达到最大迭代次数时，生成发电机无功功率的表达式；判断是否有发电机越限，若存在，找到最先越限的发电机机组转换为PQ节点，返回处理；若不存在发电机越限，则得到电力系统可靠潮流提取结果并输出。本发明专利技术利用全纯嵌入方法，判断发电机无功功率的越限的顺序；基于发电机无功功率的越限顺序，进行节点类型转换，提取得到的结果具有更高的可靠性。具有更高的可靠性。具有更高的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
考虑节点类型转换顺序的可靠潮流提取方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力系统质量影响测量
，特别是基于光伏发电和风力发电的电力系统，具体涉及基于全纯嵌入方法，提供一种可靠节点类型转换的电力系统潮流提取技术方案。

技术介绍

[0002]光伏发电和风力发电正成为越来越重要的可再生能源，越来越多的光伏发电和风力发电对电力系统产生了深远影响。光伏发电和风力发电具有几个主要特点，首先，光伏发电和风力发电具有随机性，因为它的生产受到不断变化的天气条件的影响。此外，由于日照和风速等的影响，相邻地点的光伏资源和风速可能具有很强的相关性。这种相关性具有统计特征，并对电力系统的运行状态有很大的影响，需要被考虑在内。由于这些特性，光伏发电和风力发电可能会导致电力系统中的各种电力质量问题，如母线电压大小和线路流量的波动、电压越限和潮流不平衡。
[0003]潮流提取通过对非线性潮流方程进行求解，确定电力系统中各节点的电压幅值和相角以及各支路的功率。准确的潮流提取结果有助于电力调度中心对系统的运行状态进行实时监测，为电力系统的规划、调度、控制和保护提供关键信息。目前，潮流提取方法主要包含高斯
‑
赛德法、牛顿
‑
拉夫逊法、快速解耦法、李雅普诺夫理论法，同伦延拓法及全纯嵌入法等。上述方法，对如何提升潮流提取的收敛性做了大量研究。
[0004]潮流提取还需要关注的另一个问题是如何处理发电机无功电压约束。发电机节点无功电压约束是指：当发电机无功功率在限制范围内时，电压保持在预设值；反之，如果发电机无功功率超出限制范围，将忽略电压约束并将无功功率设置为限定值。由于发电机节点无功和电压约束的互补性质，现有常用的潮流提取方法(如牛顿
‑
拉夫逊)并未将发电机的无功功率约束添加入潮流方程。
[0005]为解决发电机节点无功电压约束问题，节点类型转换法首先被提出。这类方法处理方法是先进行潮流提取，并根据是否存在无功功率超限进行节点类型转换，再重新计算潮流，如此反复。不同节点类型转换逻辑会影响潮流收敛性及潮流解可行性。
[0006]由于存在多种节点类型转换，得到的潮流结果可能是非可运行解。为此，本专利技术提出了一种可以考虑潮流节点转换顺序的潮流提取方法。
[0007]相关术语解释：
[0008]全纯嵌入方法：英文名称：holomorphic embedding method，是一种基于复分析和全纯函数理论的非迭代数值方法。
[0009]潮流计算：应为名称：power flow calculation，是电力系统分析中的一项基础工作，其目的是确定电力系统中各个节点(母线)的电压幅值和相位，以及输电线路上流过的功率，是电力系统规划运行，方式计算等的基础。
[0010]节点类型转换：英文名称：bus type conversion，本专利中指将潮流计算PV节点与PQ节点类型的转换。

技术实现思路

[0011]为了解决上述现有技术中存在的不足，本专利技术提出了一种可以考虑节点类型转换顺序的可靠潮流提取方法，使得到非可运行解的情况减少，确保准确有效的得到潮流提取结果。
[0012]为了实现上述目的，本专利技术提出一种考虑节点类型转换顺序的可靠潮流提取方法，包括以下步骤，
[0013]S1、输入电力系统的网络结构和参数，设置潮流的收敛条件；
[0014]S2、提取电压和无功功率的递归初始值；
[0015]S3、提取电压和无功功率的高阶幂级数系数；
[0016]S4、判断是否满足潮流收敛条件，若不满足收敛条件，返回步骤S3；直到满足收敛条件或达到最大迭代次数，进入步骤S5；
[0017]S5、生成发电机无功功率的表达式；
[0018]S6、判断是否有发电机越限，若存在，找到最先越限的发电机机组转换为PQ节点，返回步骤S2；若不存在发电机越限，则进入步骤S7；
[0019]S7、得到电力系统可靠潮流提取结果并输出。
[0020]而且，步骤S2中，提取电压和无功功率的递归初始值如下，
[0021][0022][0023][0024]V
i
[0]＝V
isp
,i∈Ω
SL
[0025]式中，Y
ik
为节点导纳矩阵Y的第i行第k列元素；N为电力系统节点的数目；V
k
[0]为电压初始值；“*”为复数的共轭计算；S
i,A
为A点运行状态节点i的注入复功率；P
i,A
为A点运行状态节点i的注入有功功率；Q
i
[0]为PV节点注入的无功功率；为节点i的电压设定值；Ω
PQ
、Ω
PV
、Ω
SL
分别为电力系统PQ节点，PV节点，平衡节点集合。
[0026]而且，步骤S3中，提取电压和无功功率的高阶幂级数系数如下，
[0027]1)PQ节点递归方程
[0028][0029]式中，V
k
[n]为电压全纯函数的n阶幂级数系数；W
i
[n]为节点i电压倒数全纯函数的n阶幂级数系数；S
i,B
为B点运行状态节点i的注入复功率；W
i
[n
‑
1]为节点i电压倒数全纯函数的n
‑
1阶幂级数系数；
[0030]2)PV节点递归方程
[0031][0032][0033]式中，P
i,B
为B点运行状态节点i的注入有功功率；Q
i
[d]为节点i无功注入全纯函数的d阶幂级数系数；
[0034]3)平衡节点的递归方程
[0035]V
i
[n]＝0,i∈Ω
SL
,n≥1
[0036]式中，Ω
SL
为平衡节点集合。
[0037]而且，步骤S3中，生成发电机无功功率的表达式如下，
[0038][0039]式中，K为达到收敛条件的幂级数阶数，Q
g,i
(α)为节点i上发电机无功出力的全纯函数，Q
l,i,A，
Q
l,i,B
分别为A、B运行状态下节点i的无功负荷大小。
[0040]另一方面，本专利技术还提供一种考虑节点类型转换顺序的可靠潮流提取系统，用于实现如上所述的一种考虑节点类型转换顺序的可靠潮流提取方法。
[0041]而且，包括以下模块，
[0042]第一模块，用于输入电力系统的网络结构和参数，设置潮流的收敛条件；
[0043]第二模块，用于提取电压和无功功率的递归初始值；
[0044]第三模块，用于提取电压和无功功率的高阶幂级数系数；
[0045]第四模块，用于判断是否满足潮流收敛条件，若不满足收敛条件，命令第三模块工作；直到满足收敛条件或达到最大迭代次数，命令第五模块工作；
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑节点类型转换顺序的可靠潮流提取方法，其特征在于：包括以下步骤，S1、输入电力系统的网络结构和参数，设置潮流的收敛条件；S2、提取电压和无功功率的递归初始值；S3、提取电压和无功功率的高阶幂级数系数；S4、判断是否满足潮流收敛条件，若不满足收敛条件，返回步骤S3；直到满足收敛条件或达到最大迭代次数，进入步骤S5；S5、生成发电机无功功率的表达式；S6、判断是否有发电机越限，若存在，找到最先越限的发电机机组转换为PQ节点，返回步骤S2；若不存在发电机越限，则进入步骤S7；S7、得到电力系统可靠潮流提取结果并输出。2.根据权利要求1所述考虑节点类型转换顺序的可靠潮流提取方法，其特征在于：步骤S2中，提取电压和无功功率的递归初始值如下，S2中，提取电压和无功功率的递归初始值如下，S2中，提取电压和无功功率的递归初始值如下，V
i
[0]＝V
isp
,i∈Ω
SL
式中，Y
ik
为节点导纳矩阵Y的第i行第k列元素；N为电力系统节点的数目；V
k
[0]为电压初始值；“*”为复数的共轭计算；S
i,A
为A点运行状态节点i的注入复功率；P
i,A
为A点运行状态节点i的注入有功功率；Q
i
[0]为PV节点注入的无功功率；为节点i的电压设定值；Ω
PQ
、Ω
PV
、Ω
SL
分别为电力系统PQ节点，PV节点，平衡节点集合。3.根据权利要求2所述考虑节点类型转换顺序的可靠潮流提取方法，其特征在于：步骤S3中，提取电压和无功功率的高阶幂级数系数如下，1)PQ节点递归方程式中，V
k
[n]为电压全纯函数的n阶幂级数系数；W
i
[n]为节点i电压倒数全纯函数的n阶幂级数系数；S
i,B
为B点运行状态节点i的注入复功率；W
i
[n
‑
1]为节点i电压倒数全纯函数的n
‑
1阶幂级数系数；2)PV节点递归方程2)PV节点递归方程
式...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷傲宇，罗永建，梅勇，刘承锡，陶文伟，蒋友津，李家璐，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：