[發明專利]一種基于支路電阻偏差的牛頓-拉夫遜法直流電網潮流計算方法

有效

• 申請號: 201811306817.6
• 申請日: 2018-11-05
• 公開（公告）號: CN109586268B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 王淳;陳宇杰;劉寬;伍惠鋮;王濤;李成豪
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: H02J1/00
• 分類號: H02J1/00
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

一種基于支路電阻偏差的牛頓?拉夫遜法直流電網潮流計算方法，包括：將支路電阻偏差按照泰勒級數在實數域內展開，以支路電阻偏差是否滿足收斂條件作為收斂判據；并結合直流電網的特點，對雅可比矩陣進行了簡化，使得雅可比矩陣結構和形成極其簡單；同時考慮了加入控制器后的潮流計算，通過推導得到了雅可比矩陣計算式并不受控制器加入的影響；最后驗證方法的有效性。結果表明：本發明對回路電流初值要求很低，回路電流初值可在除0以外的較大范圍內任意選取，且對迭代次數的影響很小；本發明尤其適用于輻射狀直流電網、含少環直流電網以及含環數目多但每個環路包含支路少的直流電網潮流計算，此時具有計算量小，編程簡單的特點。

技術領域

本發明屬于直流電網潮流計算分析領域，特別涉及一種基于支路電阻偏差的牛頓-拉夫遜法直流電網潮流計算方法。

背景技術

隨著不可再生能源的日漸枯竭和對環境的重視，全球范圍內均面臨著能源結構的戰略性調整，人們逐漸意識到開發出以可再生能源為主的清潔能源的重要性。目前得到大規模開發的清潔能源主要以風能和太陽能為主，由于傳統的交流電網在接納大規模可再生能源方面適應性較差，由此出現“棄風”、“棄光”現象。因此，必須開發出新的技術、裝備以及電網結構以滿足大規模可再生能源接入電網。直流電網能夠實現新能源的平滑接入，具有靈活、安全的潮流控制特性，是一種適應性更強的供電模式。目前，直流電網已成為本領域的研究熱點，國際電工委員會(IEC)、國際大電網組織(CIGRE)和歐洲電氣委員會(CENELEC)分別成立了研究小組對直流電網展開研究。

直流電網潮流計算作為直流電網研究領域的一項重要內容，可為大規模可再生能源的接入提供理論依據。牛頓-拉夫遜法及其改進算法、前推回代法、回路阻抗法、隱式Zbus高斯法等現有成熟的交流電網潮流計算方法可推廣到直流電網的潮流計算中。但直流電網的拓撲結構復雜多樣，有時還需要考慮加入直流控制器后的潮流計算，前推回代法、回路阻抗法和隱式Zbus高斯法在處理這些方面均存在各自的局限性。因此，牛頓-拉夫遜法仍是解決直流電網潮流計算最為全面有效的方法。

近年來，國內外學者針對直流電網的運行特點、控制方式以及網絡特性，提出了不少以牛頓-拉夫遜法為基礎的直流電網潮流計算方法，其多是以節點注入功率偏差滿足收斂條件而提出的基于節點功率偏差的牛頓-拉夫遜法(Newton-Raphson method based onnode power deviation，NPD-NR)直流電網潮流計算方法。這些方法在求解節點導納矩陣、雅克比矩陣和節點注入功率時過程較為繁瑣，增加了程序設計的難度，并未充分考慮網絡的結構特點以及網絡特性，在一定程度上降低了計算效率。

發明內容

直流電網給出的已知參量除了各節點注入功率外，還包括各支路電阻，本發明的目的是首次嘗試以支路電阻偏差滿足收斂條件，提供一種基于支路電阻偏差的牛頓-拉夫遜法(Newton-Raphson method based on branch resistance deviation，BRD-NR)直流電網潮流計算方法。

為實現上述發明目的，本發明采取如下技術方案。

本發明所述的一種基于支路電阻偏差的牛頓-拉夫遜法直流電網潮流計算方法，包括：將直流電網各支路電阻偏差按照泰勒級數在實數域內展開，以支路電阻偏差是否滿足收斂條件作為收斂判據；結合直流電網的特點，對潮流計算模型中的雅可比矩陣進行了簡化，使得雅可比矩陣的結構和形成極其簡單；同時考慮了加入控制器后的潮流計算，通過推導得到了雅可比矩陣計算式并不受控制器加入的影響。

先假設除源節點以外，其他節點都是恒功率節點，并且所有參量均以標幺值形式表示。對含n+1個節點(n個獨立節點)、k條支路的直流電網，為了敘述方便，將n條樹枝放在前面，將k-n條連枝放在后面，其支路-節點關聯矩陣A(除源節點外)，支路-道路關聯矩陣T、支路-回路關聯矩陣B可分別表示為