【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于全纯嵌入的电力系统分布式潮流计算方法。
技术介绍
1、潮流计算根据给定的系统运行条件和网络拓扑结构，计算整个网络的稳定状态潮流分布，包括各节点的电压幅值和相位、支路潮流以及功率损耗，是电力系统分析中最基本的电气计算之一。潮流计算能够为电力系统稳定性评估、故障分析、动态仿真、电能质量和事故分析提供初始数据支撑，在实时运行控制和规划设计阶段，都必须进行潮流计算以确保电力系统的安全可靠。
2、由于我国各区域电力网络的信息并不相通，不同主体之间存在信息壁垒，导致全网一体化的潮流计算难以实现。现有做法大多将电力网络模型进行等值或简化处理，但一旦某个区域的电网参数发生变化，等值模型将不再准确，导致潮流计算结果也不准确。在此背景下，分布式潮流计算方法以多区域进行统一潮流计算为目的，不需要对电力网络模型进行等值，同时强调隐私保护，以尽可能少的交互信息进行潮流计算，具有重要研究意义。
3、在传统电力系统潮流计算中，通常采用高斯-赛德尔法、牛顿-拉夫逊法以及快速分解法等迭代方法求解潮流方程。然而，上述迭代方法对初值较为敏感，不合理的初值将导致潮流计算收敛速度慢甚至发散。全纯嵌入潮流计算方法就是一种递归型潮流计算方法，全纯嵌入潮流计算方法理论上并不会受初值的影响，并且在潮流方程有解时，确保算法收敛至可运行解；反之，则通过明确的数值信号表明潮流方程无解。然而，在大规模系统中，现有全纯嵌入潮流方法的潮流计算效率仍有待提高。此外，在利用全纯嵌入法进行潮流计算时，各主体之间的潮流计算信息需要共享，难以实现隐私保护
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于全纯嵌入的电力系统分布式潮流计算方法，首先，基于节点分裂法，将电力系统网络分解成多个子网络，并将电力系统网络的导纳分解为线路导纳和对地导纳，构造了新的电网分区潮流模型；其次，基于全纯嵌入理论，将新的电网分区潮流模型进行全纯嵌入，构造了全纯嵌入型分布式潮流模型；最后，将全纯嵌入型的分布式潮流计算模型进行分解，使子系统与边界节点系统之间形成幂级数系数的交替递推关系，各子系统之间形成并行关系，从而求解电力系统潮流。
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种基于全纯嵌入的电力系统分布式潮流计算方法，首先，基于节点分裂法，将电力系统网络分解成多个子网络，并将电力系统网络的导纳分解为线路导纳和对地导纳，构造新的电网分区潮流模型；其次，基于全纯嵌入理论，将新的电网分区潮流模型进行全纯嵌入，构造全纯嵌入型分布式潮流模型；最后，将全纯嵌入型的分布式潮流模型进行分解，使子系统与边界节点系统之间形成幂级数系数的交替递推关系，各子系统之间形成并行关系，从而求解电力系统潮流。
3、在本专利技术一实施例中，所述电网分区潮流模型具体如下：
4、将电力系统划分为子系统1和子系统2，电力系统的潮流功率平衡方程矩阵如式(1)所示：
5、
6、式中：下标1、2和t分别表示子系统1、子系统2和边界节点系统的集合；y表示节点导纳；y1t和yt1表示系统1和边界节点联络线的导纳，y2t和yt2表示系统2和边界节点系统联络线的导纳；v表示节点电压，v*表示节点共轭电压，s*表示节点共轭复功率；
7、将式(1)按线路导纳和对地导纳分解，如式(2)所示：
8、
9、式中：上标tr和sh分别表示线路导纳和对地导纳。
10、在本专利技术一实施例中，所述全纯嵌入型的分布式潮流模型具体如下：
11、对未知量节点电压和pv节点无功功率进行全纯嵌入，构造全纯函数，泰勒展开为关于全纯嵌入变量s的无穷级数，如式(3)所示：
12、
13、式中：下标i为电网节点编号；vi(s)和qi(s)分别为全纯嵌入的节点i的电压和无功功率；vi[n]和qi[n]分别为节点i电压和无功功率的n阶幂级数系数；
14、对于子系统1，假设平衡节点在子系统1中，将式(2)的矩阵形式潮流方程转化全纯嵌入形式，如下所示：
15、
16、式中：为子系统1的节点i与节点k的线路导纳，y1t,iy为子系统1中节点i与边界节点系统中节点k的线路导纳，为子系统1中节点i的对地导纳；为子系统1中节点i的共轭复功率，p1,i为子系统1中节点i的有功功率，q1,i(s)为子系统1中pv节点i的全纯嵌入无功功率；v1,k(s)为子系统1中节点k的全纯嵌入电压，vt,y(s)为边界节点系统中节点y的全纯嵌入电压，为子系统1中节点i的全纯嵌入共轭电压；n为子系统1的节点个数，t为边界节点系统的节点个数；为子系统1的pv节点给定的电压，为子系统1的平衡节点给定的电压；j为虚部。子系统2和边界节点系统的全纯嵌入形式与子系统1的全纯嵌入形式类似。
17、在本专利技术一实施例中，所述全纯嵌入型的分布式潮流模型的求解方式如下：
18、(1)幂级数系数递推关系
19、对于全纯嵌入型的分布式潮流方程式(4)，其初始值是在s＝0时取得，求解得式(5)所示，这时电网处于无功率注入、无并联支路的开路状态；
20、
21、由于式(4)中分式的显性幂级数形式难以求解，因此引入辅助变量：
22、
23、对w1,i(s)和v1,i(s)泰勒展开，令等式两侧的同阶幂级数系数相等，得w1,i[n]的递推关系式(7)：
24、
25、由此，将电力系统全纯嵌入型的分布式潮流方程(4)进行展开为无穷级数，令方程两侧的同阶幂级数系数相等，推导得：
26、
27、式中：变量δnm满足以下关系：
28、
29、将式(8)进行整理，得如式(10)所示：
30、h1x1[n]+h1txt[n]＝r1[n-1] (10)
31、式中：h1为子系统1的定常矩阵，h1t为子系统1与边界节点系统联络的定常矩阵；x1[n]和xt[n]为分别为子系统1和边界节点系统待求的n阶状态量矩阵；r1[n-1]为已求得的n-1阶状态量的矩阵；
32、对于子系统2和边界节点系统也能转成与式(10)类似的方程，如式(11)所示：
33、
34、式中：h2为子系统2的定常矩阵，ht1为子系统1与边界节点系统联络的定常矩阵，h2t和h2t都为子系统2与边界节点系统联络的定常矩阵；x2[n]为为子系统和待求的n阶状态量矩阵；r2[n-1]和rt[n-1]分别为子系统2与边界节点系统已求得的n-1阶状态量的矩阵；
35、对于式(11)，先将子系统中的未知量x1[n]与x2[n]消去，得如下所示方程：
36、
37、式(12)的等号右边是已知的，求出等式左边的未知量xt[n]，而后将得出的xt[n]带入式(11)，可求出各个子系统和边界节点的电压幂级数系数和本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于全纯嵌入的电力系统分布式潮流计算方法，其特征在于，首先，基于节点分裂法，将电力系统网络分解成多个子网络，并将电力系统网络的导纳分解为线路导纳和对地导纳，构造新的电网分区潮流模型；其次，基于全纯嵌入理论，将新的电网分区潮流模型进行全纯嵌入，构造全纯嵌入型分布式潮流模型；最后，将全纯嵌入型的分布式潮流模型进行分解，使子系统与边界节点系统之间形成幂级数系数的交替递推关系，各子系统之间形成并行关系，从而求解电力系统潮流。
2.根据权利要求1所述的一种基于全纯嵌入的电力系统分布式潮流计算方法，其特征在于，所述电网分区潮流模型具体如下：
3.根据权利要求2所述的一种基于全纯嵌入的电力系统分布式潮流计算方法，其特征在于，所述全纯嵌入型的分布式潮流模型具体如下：
4.根据权利要求3所述的一种基于全纯嵌入的电力系统分布式潮流计算方法，其特征在于，所述全纯嵌入型的分布式潮流模型的求解方式如下：
5.根据权利要求4所述的一种基于全纯嵌入的电力系统分布式潮流计算方法，其特征在于，该方法能够实现多个子系统的并行计算，具体步骤如下：
【技术特征摘要】
1.一种基于全纯嵌入的电力系统分布式潮流计算方法，其特征在于，首先，基于节点分裂法，将电力系统网络分解成多个子网络，并将电力系统网络的导纳分解为线路导纳和对地导纳，构造新的电网分区潮流模型；其次，基于全纯嵌入理论，将新的电网分区潮流模型进行全纯嵌入，构造全纯嵌入型分布式潮流模型；最后，将全纯嵌入型的分布式潮流模型进行分解，使子系统与边界节点系统之间形成幂级数系数的交替递推关系，各子系统之间形成并行关系，从而求解电力系统潮流。
2.根据权利要求1所述的一种基于全纯嵌入的电力系...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈飞雄，王海龙，邵振国，吴鸿斌，苏炜琦，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：
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