[發(fā)明專(zhuān)利]一種含小阻抗電網(wǎng)的串聯(lián)補(bǔ)償極坐標(biāo)牛頓法潮流計(jì)算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710112426.X
• 申請(qǐng)日: 2017-02-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106786604B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚玉斌;吳志良;王丹
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/06
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/06;G06F17/16
• 代理公司: 大連東方專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 李洪福

本發(fā)明公開(kāi)了一種含小阻抗電網(wǎng)的串聯(lián)補(bǔ)償極坐標(biāo)牛頓法潮流計(jì)算方法，在進(jìn)行潮流計(jì)算之前，先對(duì)除支路兩端節(jié)點(diǎn)都是PQ節(jié)點(diǎn)且支路變比k＝1以外的小阻抗支路進(jìn)行處理，把此小阻抗支路變成兩個(gè)支路串聯(lián)的形式，其中一個(gè)支路的阻抗為z₁＝r+j(x+x_av)，另一個(gè)支路的阻抗為z₂＝?jx_av，這里x_av為電力系統(tǒng)正常電抗均值。經(jīng)過(guò)串聯(lián)補(bǔ)償把一個(gè)小阻抗變成兩個(gè)阻抗較大的支路，提高潮流計(jì)算的收斂性。同時(shí)不對(duì)支路兩端節(jié)點(diǎn)都是PQ節(jié)點(diǎn)且支路變比k＝1的小阻抗支路進(jìn)行串聯(lián)補(bǔ)償，有效地減少了新增的節(jié)點(diǎn)和支路的數(shù)量，進(jìn)而減少了內(nèi)存占用量、提高了計(jì)算速度。本發(fā)明特別適合于對(duì)老的潮流計(jì)算程序進(jìn)行改造。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及含小阻抗支路電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算方法，特別是一種電力系統(tǒng)的極坐標(biāo)牛頓法潮流計(jì)算方法。

背景技術(shù)

電力系統(tǒng)潮流計(jì)算是研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的一項(xiàng)基本計(jì)算，它根據(jù)電力系統(tǒng)給定的運(yùn)行條件和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)確定整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。潮流計(jì)算也是電力系統(tǒng)其他分析的基礎(chǔ)，如安全分析、暫態(tài)穩(wěn)定分析等都要用到潮流計(jì)算。由于具有收斂可靠、計(jì)算速度較快及內(nèi)存需求適中的優(yōu)點(diǎn)，牛頓法成為當(dāng)前潮流計(jì)算的主流方法。牛頓法分為極坐標(biāo)和直角坐標(biāo)兩種形式，兩種形式的牛頓法潮流計(jì)算都在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

在極坐標(biāo)牛頓法潮流計(jì)算中，節(jié)點(diǎn)i的節(jié)點(diǎn)電壓相量采用極坐標(biāo)表示為：其中U_i為節(jié)點(diǎn)i電壓的幅值，θ_i為節(jié)點(diǎn)i電壓的相角。

對(duì)正常電力網(wǎng)絡(luò)，極坐標(biāo)牛頓法潮流計(jì)算具有良好的收斂性，但遇到含有小阻抗支路的病態(tài)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，極坐標(biāo)牛頓法潮流計(jì)算就可能發(fā)散。電力系統(tǒng)小阻抗支路可分為小阻抗線(xiàn)路和小阻抗變壓器支路，在數(shù)學(xué)模型上線(xiàn)路可以看作變比為1:1的變壓器，因此下面分析時(shí)僅以小阻抗變壓器支路為例分析。小阻抗變壓器模型見(jiàn)圖4，變壓器的非標(biāo)準(zhǔn)變比k位于節(jié)點(diǎn)i側(cè)，阻抗位于標(biāo)準(zhǔn)變比側(cè)。變壓器阻抗z＝r+jx很小，導(dǎo)納為

式中，y、g、b分別為節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間小阻抗支路的導(dǎo)納、電導(dǎo)和電納；r、x分別為節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間小阻抗支路的電阻和電抗。

由于小阻抗支路l_i-j的阻抗很小，支路的電壓降也很小，因此變壓器兩端節(jié)點(diǎn)的電壓應(yīng)滿(mǎn)足：

式中，U_i、θ_i分別為節(jié)點(diǎn)i的電壓幅值和相角；U_j、θ_j分別為節(jié)點(diǎn)j的電壓幅值和相角。

如圖1所示，現(xiàn)有極坐標(biāo)牛頓法潮流計(jì)算方法，主要包括以下步驟：

A、輸入原始數(shù)據(jù)和初始化電壓

根據(jù)電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)，潮流計(jì)算把電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)分成3類(lèi)：節(jié)點(diǎn)有功功率和無(wú)功功率已知、節(jié)點(diǎn)電壓幅值和電壓相角未知的節(jié)點(diǎn)稱(chēng)為PQ節(jié)點(diǎn)；節(jié)點(diǎn)有功功率和電壓幅值已知、節(jié)點(diǎn)無(wú)功功率和電壓相角未知的節(jié)點(diǎn)稱(chēng)為PV節(jié)點(diǎn)；節(jié)點(diǎn)電壓幅值和電壓相角已知，節(jié)點(diǎn)有功功率和無(wú)功功率未知的節(jié)點(diǎn)稱(chēng)為平衡節(jié)點(diǎn)。

電壓初始化采用平啟動(dòng)，即PV節(jié)點(diǎn)和平衡節(jié)點(diǎn)的電壓幅值取給定值，PQ節(jié)點(diǎn)的電壓幅值取1.0；所有電壓相角都取0.0。這里相角單位為弧度，其他量采用標(biāo)幺值。

B、形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣

設(shè)節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j原來(lái)的自電導(dǎo)與自電納分別為G_i0、B_i0、G_j0、B_j0，在它們之間增加一條小阻抗支路后的自導(dǎo)納和互導(dǎo)納分別為：