本发明专利技术公布了一种基于自动微分(AD)和保留非线性法的VSC-HVDC潮流计算方法。该算法将AD技术应用于保留非线性法解含VSC-HVDC的交直流潮流问题中，利用AD自动生成潮流方程的Jacobian矩阵，与手工编程相比，该方法减少了手写代码量，提高了程序的开发效率；且这种方法雅克比矩阵恒定，故迭代次数较传统统一迭代法有所增加，但只需调用一次AD形成Jacobian矩阵，大大减少了程序运行时间。多个算例验证了这种方法在解决交直流潮流问题上的有效性。算例结果表明在同等条件下，保留非线性方法较传统统一迭代法速度更快。
【技术实现步骤摘要】
基于AD和保留非线性法的VSC-HVDC潮流计算方法
专利技术涉及一种基于AD和保留非线性方法的VSC-HVDC潮流计算，属于电力系统分析与计算领域。
技术介绍
电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种基本电气运算。它的任务是根据给定的运行条件和网络拓扑结构确定整个系统的运行状态，如各母线上的电压(幅值及相角)、各发电机出力、网络中的功率分布及功率损耗等，电力系统潮流计算的结果是电力系统稳定计算和故障分析的基础。随着电网建设的发展，直流输电在电网中的应用越来越广泛，将会出现越来越多的交直流混合系统。以全控型开关器件和电压源换流器(Voltage Source Converter, VSC) 为基础的新一代高压直流输电(High Voltage Direct Current，HVDC)，相比于基于晶闸管的电流源型直流输电，具有直接向孤立的远距离负荷供电、更经济地向负荷中心送电、运行控制方式灵活多变等优点，因此VSC-HVDC成为了近年来的研究热点。由于VSC-HVDC的加入，使得潮流计算中变量种类增加，求解Jacobian矩阵带来了一定的困难。利用AD自动生成潮流方程的Jacobian矩阵，与手工编程相比，该方法减少了手写代码量，提高了程序的开发效率；且保留非线性法雅克比矩阵恒定，故迭代次数较传统统一迭代法有所增加，但只需调用一次AD形成Jacobian矩阵，大大减少了程序运行时间。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种基于AD和保留非线性法的VSC-HVDC潮流计算。本专利技术为实现上述目的，采用如下技术方案本专利技术为基于AD和保留非线性法的VSC-HVDC潮流计算，其特征在于所述方法是按以下步骤实现的(1)获得电力系统的网络参数，包括母线编号、名称、负荷有功、负荷无功、补偿电容，输电线路的支路号、首端节点和末端节点编号、串联电阻、串联电抗、并联电导、并联电纳、变压器变比和阻抗；(2)为AD分配内存，声明活跃变量；(3)程序初始化，包括对状态量设置初值、节点次序优化、形成节点导纳矩阵，设置误差精度ε ；(4)根据系统初值，用已声明的活跃变量生成系统功率不平衡量的表达式，调用 AD生成Jacobian矩阵；(5)恢复迭代计数器:k = 1 ；(6)计算功率不平衡量；(7)求非线性总项H/0 + A^))，解下述方程组，求得状态修正量Ax(k)7=1J O。)Ax(k) = (/O。) + X f(x - Ax0)))戶I(8)判断Ax(k) < e是否成立，若是，停止计算，输出计算结果，否则置k = k+l,返回(6)。目前采用的统一迭代法求解交直流混合系统的潮流计算方法是在传统牛顿-拉夫逊法潮流计算的基础上扩展形成的。该算法收敛性好，但需要在每一次迭代之后调用AD 形成新的Jacobian矩阵，计算量比较大，严重影响了计算速度；而保留非线性方法只需根据系统变量初值，调用一次AD生成Jacobian矩阵，大大减少了计算量，提高了计算速度。附图说明图I :本专利技术方法流程图。图2 :本专利技术采用的交直流混合系统模型。图3 :本专利技术提出的基于AD技术的VDC-HVDC潮流就算方法所应用的四个算例系统，其中图(a)是IEEE-5节点系统，图(b)是IEEE-14节点系统，图(c)是IEEE-30节点系统，图(d)是IEEE-57节点系统。具体实施方式图I为本专利技术方法流程图。图2为本专利技术采用的交直流混合系统模型。图2中i 表示接入直流网络的第i个VSC。假设第i个VSC输出的基波电压相量为= UciZOci ,与交流系统连接处的电压相量为_ =,换流变压器阻抗为jXu，Ri为第i个换流器内部损耗和换流变压器损耗的等效电阻，交流系统流入换流变压器的有功功率和无功功率分别为Psi和Qsi，流入换流桥的有功功率和无功功率分别为Pcd和Qcd，其中流过换流变压器的电流为假设方向如图I所示，则交流系统流入换流变压器的复功率$满足如下关系式§^ = P+]QSISIJ ^SlSI V I /为了讨论方便，令Si= 9 si_ 9 ci I = + X^i , Ct i = arctan (XLi/Ri)，将式(I)代入式(2)，进一步推导可得P =-\y\UU + a ) + \y\U2cosa.JSII ； I SI ClV II / I7I SlIQ =-\y\U U. sin(^. + a.)+ \Y.\U2 sin a.J^SlI ； I SI ClV II / I ； I SII同理可推导得到P =\y\U U. cos(S - a.)-IyIu2 cos a.JCl I ； I SI ClV II / I7I 01I权利要求1. 一种基于AD和保留非线性法的VSC-HVDC潮流计算方法，其特征在于所述方法是按以下步骤实现的(1)获得电力系统的网络参数，包括母线编号、名称、负荷有功、负荷无功、补偿电容， 输电线路的支路号、首端节点和末端节点编号、串联电阻、串联电抗、并联电导、并联电纳、 变压器变比和阻抗；(2)为AD分配内存，声明活跃变量；(3)程序初始化，包括对状态量设置初值、节点次序优化、形成节点导纳矩阵，设置误差精度e ;(4)根据系统初值，用已声明的活跃变量生成系统功率不平衡量的表达式，调用AD生成Jacobian矩阵；(5)恢复迭代计数器k= I ;(6)计算功率不平衡量；(7)求非线性总项f/0+ A^))，解下述方程组，求得状态修正量Ax(k)全文摘要本专利技术公布了一种基于自动微分(AD)和保留非线性法的VSC-HVDC潮流计算方法。该算法将AD技术应用于保留非线性法解含VSC-HVDC的交直流潮流问题中，利用AD自动生成潮流方程的Jacobian矩阵，与手工编程相比，该方法减少了手写代码量，提高了程序的开发效率；且这种方法雅克比矩阵恒定，故迭代次数较传统统一迭代法有所增加，但只需调用一次AD形成Jacobian矩阵，大大减少了程序运行时间。多个算例验证了这种方法在解决交直流潮流问题上的有效性。算例结果表明在同等条件下，保留非线性方法较传统统一迭代法速度更快。文档编号H02J3/00GK102545206SQ201110434188公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日专利技术者刘玉娟, 卫志农, 孙国强, 孙永辉, 季聪, 张伟, 杨雄, 潘春兰, 袁阳, 陆子刚, 陈凡, 韦延方 申请人:河海大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：卫志农，刘玉娟，季聪，孙国强，孙永辉，韦延方，杨雄，袁阳，陆子刚，张伟，陈凡，潘春兰，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：
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