[發(fā)明專利]一種電力系統(tǒng)潮流計算的支路功率矩陣計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710865644.0
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN107482636B
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發(fā)明（設計）人: 姚玉斌;朱景偉
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: H02J3/06
• 分類號: H02J3/06
• 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

本發(fā)明公開了一種電力系統(tǒng)潮流計算的支路功率矩陣計算方法，采用矩陣運算，包括以下步驟：讀初始數(shù)據(jù)數(shù)組；分別形成支路首節(jié)點和末節(jié)點的節(jié)點電壓相量數(shù)組；分別形成變壓器變比位于首節(jié)點側和位于末節(jié)點側的變壓器支路的支路號數(shù)組；按輸電線路類型計算支路功率；計算變比k_m位于首節(jié)點i側的變壓器支路的支路功率；計算變比k_m位于末節(jié)點j側的變壓器支路的支路功率。本發(fā)明提出的方法在Matlab平臺實現(xiàn)，便于科研人員使用Matlab提供的各種工具和函數(shù)對計算結果進行測試和分析。本發(fā)明提出的支路功率采用矩陣運算和復數(shù)運算，減少了程序代碼，簡化了編程，使得程序更加清晰；使用矩陣運算也大大提高了計算速度。

技術領域

本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)潮流計算的支路功率矩陣計算方法，特別是一種適合研究目的使用的基于Matlab的潮流計算的支路功率矩陣計算方法。

背景技術

電力系統(tǒng)潮流計算是研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行的一項基本計算，它根據(jù)給定的運行條件和網絡結構確定整個網絡的運行狀態(tài)，包括各節(jié)點電壓、各支路功率等。潮流計算也是電力系統(tǒng)其他分析的基礎，如安全分析、暫態(tài)穩(wěn)定分析等都要用到潮流計算。潮流計算是電力系統(tǒng)分析的基本分析工具，科研人員經常以潮流計算為基礎進行進一步地研究。實用的商業(yè)軟件采用C語言等高級編程語言編寫且使用稀疏矩陣技術和節(jié)點優(yōu)化編號等高級技術。這些技術雖然能大幅度提高潮流計算的速度、降低內存占用量，但編程非常麻煩且難以修改和維護，不易增加新的功能，因而不適合科研人員用于研究目的使用。

Matlab軟件以矩陣為最基本的數(shù)據(jù)單位，可以方便地處理各種矩陣和向量運算，也可以很方便自然地處理復數(shù)類型，其指令表達式與數(shù)學中常用的形式很接近，還有大量常見實用的函數(shù)，給編程帶來很大便利。Matlab軟件簡單易用、代碼短小易操作，易于編程和調試，計算功能強大，同時還具有非常強大的可視化圖形處理和交互式功能，為科學研究以及工程應用提供了一種高效的編程工具，目前已經成為許多科學領域的基本工具和首選平臺，在各種科學和工程計算領域得到了廣泛的應用。為了適應越來越多的科研人員需要在Matlab平臺上以潮流計算為基礎進行進一步地研究的需求，迫切需要一種基于Matlab軟件的易于編程、修改和調試的潮流計算方法。

支路功率是電力系統(tǒng)非常關心的重要數(shù)據(jù)。潮流計算迭代主程序求出各節(jié)點電壓后，就可以計算各支路功率了。

由于輸電線路和變壓器支路都屬于支路，通常把輸電線路和變壓器支路都作為支路數(shù)據(jù)統(tǒng)一輸入。作為區(qū)分，變壓器支路的非標準變比側的節(jié)點號加個負號。

輸電線路采用如圖2所示的π形等值電路，第m條輸電線路的支路功率的計算公式如下：

式中，下標i、j分別表示支路的首節(jié)點號i_m和末節(jié)點號j_m去掉負號后的節(jié)點號，U_i、U_j分別為節(jié)點i和節(jié)點j的節(jié)點電壓有效值，分別為節(jié)點i和節(jié)點j的節(jié)點電壓相量，分別為節(jié)點i和節(jié)點j的節(jié)點電壓相量的共軛，為從支路首節(jié)點i流向末節(jié)點j的復功率，為從支路末節(jié)點j流向首節(jié)點i的復功率，b_m為輸電線路等值電路的對地電納，z_m為輸電線路等值電路的阻抗。

變壓器支路采用如圖3所示的理想變壓器串聯(lián)一等值阻抗的等值電路表示，根據(jù)變比及等值阻抗處于位置不同，分為4種情況，圖3(a)和圖3(b)為等值阻抗位于標準變比側(即1側)，圖3(c)和圖3(d)為等值阻抗位于非標準變比側(即k_m側)，為了降低程序設計的復雜程度，通常把圖3(c)和圖3(d)的變比轉換成(1/k_m):1形式，從而把圖3(c)和圖3(d)所示的等值電路變成圖3(a)和圖3(b)所示的等值電路。

如圖3(a)所示，當變比k_m位于首節(jié)點i側時，第m條變壓器支路的支路功率的計算公式如下：