[發明專利]電力系統PQ法潮流中隨機非零元素因子表的形成及應用

有效

• 申請號: 201811071208.7
• 申請日: 2018-09-13
• 公開（公告）號: CN109446551B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 陳懇;郭甲寶;丁戈;劉曉柏;廖嘉文;溫寶
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: G06F17/16
• 分類號: G06F17/16;G06F16/22
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 胡群

本發明提出電力系統PQ法潮流中隨機非零元素因子表的形成及應用，涉及電力系統分析計算領域，包括以下步驟：對節點導納矩陣Y和系數矩陣B′、B″陣按隨機順序建立僅含上三角非零元素的數據文件并分別導入相應數組；對這些數組進行隨機消元形成相應的因子表，包括四角規則進行消元計算、快速確定計算元素、元素的對稱算法、快速計算I_pi和I_qi；用因子表對角元素組和非對角元素組各小組第2列參數分別前代計算；用因子表非對角元素組各小組第3列參數分別回代計算；根據收斂條件滿足與否決定繼續新的前代和回代或計算支路功率等并輸出結果。對IEEE?118系統，本發明寫數據文件、讀數據文件、形成因子表、潮流計算的時間分別為傳統法的9.11％、15.29％、3.61％、21.10％。

技術領域

本發明屬于電力系統分析計算領域，涉及一種電力系統PQ法潮流中隨機非零元素因子表的形成及應用。

背景技術

潮流計算是電力系統分析中最基本的計算，也是網損計算、靜態安全分析、暫態穩定計算、小干擾靜態穩定計算、短路計算、靜態和動態等分析計算的基礎。電力系統中求解潮流的方法有高斯-賽德爾法、牛頓-拉夫遜法以及派生于牛頓-拉夫遜法的PQ分解法(PQ法)。PQ法收斂速度快、占用內存少，可用于電力系統離線或在線實時潮流計算，是潮流計算的重要方法。因此提高PQ法潮流計算速度使其更加適用于實時計算是人們一直追求的目標。

PQ法潮流計算中要應用計算節點電流I_pi和I_qi的節點導納矩陣Y、計算節點電壓相角增量Δδ_i和節點電壓幅值增量ΔV_i的系數矩陣B′、B″，而傳統PQ法中對Y、B′、B″陣數據的讀取及應用等存在以下問題：

(1)Y、B′、B″陣數據的存貯方式不理想，存貯單元多、數據文件讀寫時間長。

1)Y、B′、B″陣均為極度稀疏對稱矩陣。不考慮元素稀疏性時一般采用簡單的Y(n，2n)、B′(n-1，n-1)、B″(m，m)數組形式，其中n為系統節點數，m為PQ節點數，其存貯空間浪費極大，讀寫數據文件及后續計算所需時間過長。

2)考慮元素稀疏性的坐標存貯、順序存貯、鏈表存貯等方式雖可節省大量存貯單元，但結構復雜，且對角元素與非對角元素分開存貯不能清晰地反映元素之間的對應關系，使得數據讀寫過程繁瑣，不利于數據的快速計算及處理，且其存貯單元數也未達到最佳。

(2)大量零元素的Y(n，2n)數組計算I_pi、I_qi，計算效率極其低下。

(3)對B′(n-1，n-1)、B″(m，m)數組的所有前代和回代方式和方法非最佳。

1)PQ法中的P-δ和Q-V方程均為常系數線性方程，故傳統方法可用LR、LDU、CU三角分解法或因子表法進行求解。但三角分解法需形成和求解2～3個因子陣，還需求解1～2個中間變量矩陣，而因子表法可直接在系數矩陣中建立因子表，計算過程比任何三角分解法更簡單易解、計算速度更快。

2)傳統PQ法中對B′、B″陣的計算用大量零元素的B′(n-1，n-1)、B″(m，m)數組，導致大量的無效計算或大量的非零判斷，計算效率低下。

3)傳統PQ法中對B′、B″陣按行形成因子表及形成因子表后對常數項列矩陣按行前代計算方式不佳，不利于稀疏矩陣技術和對稱計算方式的應用，導致計算效率低下。

4)傳統PQ法未利用Y、B′、B″陣元素結構的特點進行計算。如傳統因子表法的形成過程中元素的計算需應用消元計算公式，因而計算繁瑣復雜，極不利于計算過程的理解和編程；如形成因子表后才對對角元素取倒，未能減少規格化過程中的除法計算，使計算速度無法達到最佳；因子表的形成過程中未能利用對稱矩陣結構的特點，無法省略50％非對角元素的計算，大大影響計算速度的提高。