[發明專利]一種電力系統的全分布式的分區潮流計算方法

有效

• 申請號: 201710649942.6
• 申請日: 2017-08-02
• 公開（公告）號: CN107294104B
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 吳文傳;馬建偉;張伯明;孫宏斌;田莊;孫芊;柴旭崢;樊越甫;趙健;郭慶來;王彬
• 申請（專利權）人: 國網河南省電力公司電力科學研究院;清華大學
• 主分類號: H02J3/06
• 分類號: H02J3/06
• 代理公司: 11201 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 廖元秋

1.一種電力系統的全分布式的分區潮流計算方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

1)建立電力系統分區潮流方程：

電力系統中節點i的電壓用直角坐標表示為：

V_i＝e_i+jf_i

其中e_i表示電力系統中節點i的電壓的實部，f_i表示電力系統中節點i的電壓的虛部；設電力系統所有分區共有n個節點，不包括平衡節點，其中有r個節點是PV節點，n-r個節點是PQ節點；采用直角坐標系潮流方程，待求的狀態變量x為2n維向量，表示為：

x＝[e₁ e₂ … e₂ f₁ f₂ … f_n]^T

其中e₁、e₂至e_n分別表示電力系統中節點1、節點2至節點n的電壓的實部，f₁、f₂至f_n分別表示電力系統中節點1、節點2至節點n的電壓的虛部；

電力系統的節點功率方程表示為：

其中P_i^SP表示電力系統中節點i注入有功功率的給定值，表示電力系統中節點i注入無功功率的給定值，V_i^SP表示電力系統中節點i電壓幅值的給定值，G_ij表示電力系統中支路ij的電導，B_ij表示電力系統中支路ij的電納，Φ(i)表示電力系統中所有與節點i相連的節點的集合，Φ(i)包括節點i自身；

將電力系統的節點功率方程統一表示為：

y^SP＝y(x)

其中，y^SP表示由節點注入有功功率的給定值、節點注入無功功率的給定值和節點電壓幅值給定值組成的2n維向量，y(x)為y^SP對應的物理量和節點電壓之間的2n維函數表達式；

將上式改寫為功率偏差的形式：

f(x)＝y^SP-y(x)＝0

其中f(x)為由功率偏差方程組成的2n維函數表達式；

設電力系統共有m個分區，其中第i個分區有n_i個節點，不包括平衡節點，根據電力系統的功率偏差方程，第i個分區的潮流方程為：

f_i(x_i)＝0,i＝1,2,...,m

其中x_i表示第i個分區儲存的所有分區的待求的節點電壓狀態變量，為2n維向量，f_i(x_i)表示第i個分區的節點功率方程，為2n_i維函數；

2)通過外環牛頓-拉夫遜法迭代求解電力系統分區潮流計算節點電壓狀態變量x_i，包括以下步驟：

2-1)設定分區潮流計算外環迭代次數k＝0，設定電力系統中每個分區的節點電壓狀態變量x_i的初值

2-2)對于電力系統中的所有分區，在外環第k次迭代中，計算潮流修正方程：在給定的x_i的取值處將第i個分區的潮流方程作一階泰勒展開，i＝1、2、…、m，得到潮流修正方程：

其中為電力系統分區潮流計算的外環第k次迭代中，第i個分區的待求量x_i的修正值，為2n維向量，表示變量取值為的第i個分區的節點功率方程，為2n_i維函數；

定義為第i個分區的潮流方程的雅可比矩陣，J_i的維度為n_i×2n，表示J_i在處的值，將潮流修正方程表示為：

2-3)在外環第k次迭代中，通過內環全分布式迭代求解電力系統分區潮流計算修正值包括以下步驟：

2-3-1)設定分區潮流計算內環迭代次數t＝0，對于電力系統中的所有分區，設定潮流計算修正值的初值：

其中表示第i個分區在內環迭代中的初值，為2n維向量，滿足：

2-3-2)對于電力系統中的所有分區，在內環第t次迭代中，接收與各個分區通過聯絡線相連的相鄰分區的修正值，計算分區潮流計算的新修正值；與第i個分區通過聯絡線相連的相鄰分區的修正值為j∈Φ_i，其中Φ_i表示所有與第i個分區通過聯絡線相連的相鄰分區的集合，第i個分區潮流計算的新修正值為：

其中表示第i個分區在內環第t次迭代中的修正值，為2n維向量，表示第i個分區在內環第t+1次迭代中的修正值，為2n維向量，d_i表示集合Φ_i中元素的數量，P_i^(k)表示的零空間的正交投影矩陣，滿足：

2-3-3)對于電力系統中的所有分區，在內環第t次迭代中，根據上述步驟2-3-2)，計算潮流計算修正值的迭代誤差

其中表示求取向量中元素的最大值；

設定一個迭代誤差閾值ε₁，根據閾值ε₁對潮流計算修正值的迭代誤差進行判斷，若則內環迭代次數t＝t+1，重復步驟2-3-2)～2-3-3)；若則結束計算，得到第i個分區在外環第k次迭代中潮流計算修正值：

2-4)對于電力系統中的所有分區，在外環第k次迭代中，根據上述步驟2-3)的潮流計算修正值，修正各個分區的節點電壓狀態變量：

其中表示在外環第k次迭代中修正后的節點電壓狀態變量；設定一個迭代誤差閾值ε₂，根據閾值ε₂對潮流計算功率偏差進行判斷，若則外環迭代次數k＝k+1，重復步驟2-2)～2-4)；若則結束計算，得到第i個分區的節點電壓的潮流計算結果其中表示求取函數中元素的最大值。