[發明專利]基于網絡分塊牛頓法的大規模電網靜態安全快速算法

有效

• 申請號: 201610210425.4
• 申請日: 2016-04-06
• 公開（公告）號: CN105762807B
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 王方雨;劉文穎;王康;蔡萬通;夏鵬;惠建峰;魏澤田;史可琴;李亞龍;朱丹丹;郭鵬;錢乙衛;梁安琪;遲方德;李慧勇;葉湖芳;付熙瑋;張雨薇;田浩;郭紅林;呂思琦
• 申請（專利權）人: 華北電力大學;國網陜西省電力公司
• 主分類號: H02J3/06
• 分類號: H02J3/06;G06Q50/06
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 宋敏

本發明公開了一種基于網絡分塊牛頓法的大規模電網靜態安全快速算法，包括：對電網進行分區；將大規模網絡正常運行狀態下潮流值作為分塊牛頓法的迭代初值；形成節點導納矩陣，并寫出分塊形式的雅克比矩陣，然后將雅克比矩陣結合網絡分塊算法和牛頓法給出網絡的牛頓分塊形式；得出邊界協調變量，作為牛頓分塊法中各子網間的聯系變量；由邊界協調變量得出各子網電壓相量，作為牛頓分塊法的最終返回值；根據網絡N?1靜態安全的特點研究網絡分塊牛頓法的弱收斂條件，作為牛頓迭代的結束標識；采用以邊界協調變量表征分塊形式，以弱收斂條件作迭代結束標志的迭代算法計算故障網絡重構后電力系統潮流新值。實現提高計算速度并具有良好的收斂性的優點。

技術領域

本發明涉及電力系統穩態潮流計算領域，具體地，涉及一種基于網絡分塊牛頓法的大規模電網靜態安全快速算法。

背景技術

當代電網規模越來越大，尤其地區性電網間的互聯形成規模龐大的國家級電力系統，雖然增強了網絡間的聯系，可以達到谷峰互補，方便交易增強網絡結構以及提高電力系統可靠性等目標，但卻給電力系統的靜態安全分析帶來更大的挑戰。電力系統規模的龐大必然給潮流計算帶來嚴重的負擔，眾所周知，潮流計算的計算量與電力系統中的獨立節點數密切相關，在應用牛頓-拉夫遜計算時，其雅克比矩陣的階數為2N-2，并且在迭代過程中雅克比矩陣數值不斷發生變化，對于大規模電力系統而言,其計算量十分龐大,即使使用收斂速度較快的PQ分解算法,忽略電壓幅值以及電壓相位的影響并且將雅克比矩陣常量化,其計算耗時依然十分可觀,嚴重束縛了電網運行的靜態安全分析速度。并且牛頓法對初值和網絡函數平滑性較為敏感，初值選擇不當會造成潮流計算不收斂。

為了解決上述問題，電力系統研究人員往往采取靜態等值的方法對大規模網絡進行化簡，將所關心電網以外的網絡等效成不變的相關變量。最典型的等值方法是WARD等值，將外部系統等效成邊界電流，當外部系統功率給定是，由于內部系統中發生的擾動可以是外部系統節點電壓發生變化，等效邊界電流也是變化的，所以WARD等值在這種情況下式存在誤差的。針對WARD等值存在弊端，研究人員也提出了各種各樣的改進措施，例如擴展WARD等值法及緩沖網等值法等，在一定條件下均可以取得較好的效果。但這些方法依然是基于傳統潮流計算方法進行的，依然存在潮流收斂困難等問題。

發明內容

本發明的目的在于，針對上述問題，提出一種基于網絡分塊牛頓法的大規模電網靜態安全快速算法，以實現提高計算速度并具有良好的收斂性的優點。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種基于網絡分塊牛頓法的大規模電網靜態安全快速算法，包括以下步驟：

步驟101、對電網進行分區；

步驟102、將大規模網絡正常運行狀態下潮流值作為分塊牛頓法的迭代初值；

步驟103、根據步驟101對電網進行的分區形成節點導納矩陣，并根據節點導納矩陣寫出分塊形式的雅克比矩陣，然后將雅克比矩陣結合網絡分塊算法和牛頓法給出網絡的牛頓分塊形式；

步驟104、根據上述牛頓分塊形式得出邊界協調變量，作為牛頓分塊法中各子網間的聯系變量；

步驟105、由上述邊界協調變量得出各子網電壓相量，作為牛頓分塊法的最終返回值；

步驟106、根據網絡N-1靜態安全的特點研究網絡分塊牛頓法的弱收斂條件，作為牛頓迭代的結束標識；

步驟107、采用以邊界協調變量表征分塊形式，以弱收斂條件作迭代結束標志的迭代算法計算故障網絡重構后電力系統潮流新值。

優選的，上述步驟101對電網進行分區具體為：

將電力系統劃分為以受端為核心且供電平衡的小區域，即小電力系統，這些小電力系統經過聯絡線相互連接，相互備用。