[發明專利]一種含小阻抗電網的串聯補償極坐標牛頓法潮流計算方法

有效

• 申請號: 201710112426.X
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106786604B
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 姚玉斌;吳志良;王丹
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: H02J3/06
• 分類號: H02J3/06;G06F17/16
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李洪福

1.一種含小阻抗電網的串聯補償極坐標牛頓法潮流計算方法，其特征在于：采用串聯補償方式對除支路兩端節點都是PQ節點且支路變比α＝1以外的小阻抗支路進行補償，把每個這類小阻抗支路變成兩個正常阻抗的支路，然后進行極坐標牛頓法潮流計算；具體包括以下步驟：

A、原始數據輸入；

B、對小阻抗支路進行串聯補償；

根據電力系統節點的特點，潮流計算把電力系統節點分成3類：節點有功功率和無功功率已知、節點電壓幅值和電壓相角未知的節點稱為PQ節點；節點有功功率和電壓幅值已知、節點無功功率和電壓相角未知的節點稱為PV節點；節點電壓幅值和電壓相角已知、節點有功功率和無功功率未知的節點稱為平衡節點；

用電力系統正常電抗均值對小阻抗支路進行補償，得到兩個阻抗較大的支路，其中一個支路的阻抗為z₁＝r+j(x+x_av)，另一個支路的阻抗為z₂＝-jx_av，這里x_av為電力系統正常電抗均值；為了減少串聯補償新增節點和支路的數量，不對支路兩端節點都是PQ節點且支路變比α＝1的小阻抗支路進行補償；

小阻抗支路串聯補償的方法，包括以下步驟：

B1、讀入電力系統所有線路和變壓器支路數據，設置小阻抗閾值電阻r_min和閾值電抗x_min；

B2、計算電力系統正常電抗均值x_av；

B3、設置支路計數初值m＝1；

B4、設置新增加支路和節點計數初值p＝0；

B5、取支路m的首末節點號i和q、電阻r、電抗x、變比α；

B6、判斷是否滿足r≤r_min且|x|≤x_min的條件，如果不滿足轉至步驟B12；

B7、判斷是否滿足節點i和q都為PQ節點且α＝1的條件，如果滿足轉至步驟B12；

B8、令p＝p+1；

B9、增加節點號為n+p的節點，節點類型設置為PQ節點，節點電源有功功率和無功功率及負荷有功功率和無功功率都設為0；

B10、設支路m的末節點號為n+p、電抗為x+x_av，其它不變；

B11、增加支路n+p，令其首末節點號分別為n+p和q、電阻為0、電抗為-x_av、變比為1.0；

B12、令m＝m+1；

B13、判斷m是否大于支路數l，如果m不大于l，則返回到步驟B5；否則，轉至步驟C；

C、初始化電壓；

電壓初始化采用平啟動，即PV節點和平衡節點的電壓幅值取給定值，PQ節點的電壓幅值取1.0；所有電壓的相角都取0.0；這里相角單位為弧度，其他量單位采用標幺值；

D、形成節點導納矩陣；

E、設置迭代計數t＝0；

F、形成雅可比矩陣，計算節點功率；

當i≠q時，雅可比矩陣J的元素計算公式如下：

式中，U_i、U_q分別為節點i和節點q的節點電壓幅值；θ_iq＝θ_i–θ_q，θ_i和θ_q分別為節點i和節點q的節點電壓相角；G_iq、B_iq分別為節點導納矩陣元素Y_iq的實部和虛部；

當i＝q時，雅可比矩陣J的元素計算公式如下：

式中，P_i、Q_i分別為節點i的節點有功功率和無功功率，計算公式為

式中，n為電力系統的節點數；

為減少計算量，利用雅可比矩陣元素計算節點功率如下

式中，N_ik、H_ik為雅可比矩陣元素；

G、計算功率不平衡量，求最大不平衡量ΔW_max；

節點功率不平衡量計算公式為：

式中，ΔP_i、ΔQ_i分別為節點i的節點有功功率不平衡量和無功功率不平衡量；P_is、Q_is分別為節點i給定的節點注入有功功率和注入無功功率；m為PQ節點數；

PV節點的無功功率不是給定值，不需要計算無功功率不平衡量；平衡節點不參與迭代計算，不需要計算有功功率不平衡量和無功功率不平衡量；

求各節點功率不平衡量中絕對值最大的值，稱為最大不平衡量ΔW_max；

H、判斷最大不平衡量絕對值|ΔW_max|是否小于收斂精度ε；如果小于收斂精度ε，執行步驟K；否則，執行步驟I；

I、解修正方程及修正電壓幅值U、相角θ

潮流計算的基本方程(12)是非線性方程組，采用逐次線性化方法迭代求解；線性化得到的方程稱為修正方程，用來求電壓幅值和相角的修正量；

修正方程為：

式中，J為雅可比矩陣；H、N、M、L為雅可比矩陣的分塊子矩陣；ΔP和ΔQ分別為有功功率和無功功率不平衡量列向量；Δθ為電壓相角修正量列向量；ΔU/U為電壓幅值修正量與電壓幅值之比的列向量；

電壓修正公式為：

式中，上標(t)表示第t次迭代；

J、令t＝t+1，返回步驟F進行下一次迭代；

K、輸出節點及支路數據。