[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于分布式小水電系統(tǒng)的改進(jìn)牛頓算法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610845755.0
• 申請(qǐng)日: 2016-09-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107872059A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐超;祝詩(shī)平;胡東;謝菊芳;周春屹;王小波;李旭;熊必鳳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/06
• 分類號(hào): H02J3/06
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種改進(jìn)牛頓算法，尤其涉及一種應(yīng)用于分布式小水電系統(tǒng)的改進(jìn)牛頓算法。

背景技術(shù)

現(xiàn)今分布式小水電系統(tǒng)主要應(yīng)用的潮流算法是前推回代法和改進(jìn)的牛頓法。前推回代法針對(duì)配網(wǎng)的樹(shù)狀特點(diǎn)，具有收斂速度快、數(shù)值穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，但多數(shù)前推回推法不能求解電壓角度，不適用于處理無(wú)功的場(chǎng)合，處理網(wǎng)孔的能力較弱，只能處理PQ節(jié)點(diǎn)和平衡節(jié)點(diǎn)，對(duì)于系統(tǒng)新增分布式電源后的 PV節(jié)點(diǎn)沒(méi)有較好的解決方法。所以一般選用迭代次數(shù)少，收斂速度快，環(huán)網(wǎng)處理能力強(qiáng)的改進(jìn)的牛頓算法，然而一般的改進(jìn)的牛頓法只針對(duì)線路R/X比值較大導(dǎo)致不收斂的問(wèn)題進(jìn)行了改進(jìn)，而沒(méi)有考慮因選取迭代初值不當(dāng)而造成算法不收斂的問(wèn)題。

因此，需要提出一種新的改進(jìn)的牛頓算法。該方法減少了因初值設(shè)置不當(dāng)而造成的不收斂的情況，降低了雅可比矩陣對(duì)R/X比值的敏感性，提高了收斂性，同時(shí)保留牛頓法處理環(huán)網(wǎng)和PV節(jié)點(diǎn)能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)用于分布式小水電系統(tǒng)的改進(jìn)牛頓算法，能夠減少了因初值設(shè)置不當(dāng)而造成的不收斂的情況，降低了雅可比矩陣對(duì)R/X比值的敏感性，提高了收斂性，同時(shí)保留牛頓法處理環(huán)網(wǎng)和PV節(jié)點(diǎn)能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種應(yīng)用于分布式小水電系統(tǒng)的改進(jìn)牛頓算法，首先該算法利用前推回代法計(jì)算迭代電壓初值，運(yùn)用RQ分解求出修正方程的預(yù)處理矩陣，通過(guò)預(yù)處理矩陣處理功率方程，再按牛頓算法計(jì)算潮流，最后通過(guò)實(shí)例分析，通過(guò)對(duì)比分析雅可比矩陣條件數(shù)和特征譜，證實(shí)采用RQ分解正交預(yù)處理技術(shù)可以有效改善雅可比矩陣條件數(shù)和特征譜。

與傳統(tǒng)的牛頓算法相比，本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)有：該算法利用前推回代法計(jì)算電壓迭代初值，利用RQ分解原理求出修正方程的預(yù)處理矩陣D，對(duì) 矩陣進(jìn)行正交化處理，經(jīng)過(guò)以上處理后按照一般改進(jìn)的牛頓法求解。該方法減少了因初值設(shè)置不當(dāng)而造成的不收斂的情況，降低了雅可比矩陣對(duì)R/X比值的敏感性，提高了收斂性，同時(shí)保留牛頓法處理環(huán)網(wǎng)和PV節(jié)點(diǎn)能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是電壓初值選取流程圖。

圖2是潮流計(jì)算流程圖。

圖3是未處理的預(yù)處理技術(shù)的測(cè)試系統(tǒng)的譜圖(橫軸為特征值的實(shí)部，豎軸為特征值的虛部)。

圖4 是使用預(yù)處理技術(shù)后的測(cè)試系統(tǒng)譜圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

1. 應(yīng)用于分布式小水電系統(tǒng)傳統(tǒng)牛頓算法瓶頸分析

現(xiàn)今分布式小水電系統(tǒng)主要應(yīng)用的潮流算法是前推回代法和改進(jìn)的牛頓。多數(shù)前推回推法不能求解電壓角度，不適用于處理無(wú)功的場(chǎng)合，處理網(wǎng)孔的能力較弱，只能處理PQ節(jié)點(diǎn)和平衡節(jié)點(diǎn)，對(duì)于系統(tǒng)新增分布式電源后的 PV節(jié)點(diǎn)沒(méi)有較好的解決方法。所以一般選用迭代次數(shù)少，收斂速度快，環(huán)網(wǎng)處理能力強(qiáng)的改進(jìn)的牛頓算法，然而一般的改進(jìn)的牛頓法只針對(duì)線路R/X比值較大導(dǎo)致不收斂的問(wèn)題進(jìn)行了改進(jìn)，而沒(méi)有考慮因選取迭代初值不當(dāng)而造成算法不收斂的問(wèn)題。

2.一種應(yīng)用于分布式小水電系統(tǒng)的改進(jìn)牛頓算法

具體實(shí)施步驟如下：

牛頓-拉夫遜法解潮流方程的主程序：

1）打開(kāi)數(shù)據(jù)文件的子程序，返回bus（節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)）和line（線路數(shù)據(jù)）回主程序；

2）計(jì)算bus和line矩陣的行數(shù)和列數(shù)；

3）對(duì)節(jié)點(diǎn)重新排序的子程序，返回排序以后的bus、line、PQ節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)、PV節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)以及排序前后節(jié)點(diǎn)對(duì)照表；

4）計(jì)算節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的子程序；

5）在當(dāng)前目錄下生成“Result.m”文件，寫(xiě)入節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣；

6）設(shè)定誤差精度；

7）開(kāi)始迭代計(jì)算，設(shè)定最大迭代次數(shù)為100，以便不收斂情況下及時(shí)跳出；

8）計(jì)算功率偏差dP和dQ的子程序；

9）判斷是否滿足精度誤差，如滿足則跳出，否則返回繼續(xù)迭代；

10）計(jì)算雅克比矩陣和的子程序；

11）生成電壓對(duì)角矩陣；

12）計(jì)算相角修正量；

13）計(jì)算電壓修正量；

14）修正電壓;

15）修正相角；

16）寫(xiě)入每次迭代的雅克比矩陣；

17）寫(xiě)入每次迭代的有功功率偏差dP；

18）寫(xiě)入每次迭代的無(wú)功功率偏差dQ；

19）寫(xiě)入每次迭代的相角偏差dAng；

20）寫(xiě)入每次迭代的電壓偏差dU；

21）寫(xiě)入每次迭代后的相角；