[發明專利]基于輸電線路電熱耦合效應的潮流計算方法及系統

有效

• 申請號: 201910317601.8
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN110011314B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 陳啟鑫;李寅曉;王毅;康重慶;夏清
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H02J3/06
• 分類號: H02J3/06
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤

本發明公開了一種基于輸電線路電熱耦合效應的潮流計算方法及系統，其中，該方法包括：獲得氣象信息和電力系統中所有支路和節點信息，設定潮流計算中待求的各節點電壓幅值、相角和各輸電線路電阻的初值；根據電力系統中所有支路和節點信息，計算電力系統的有功節點導納矩陣和無功節點導納矩陣；修正節點注入有功功率，迭代計算非參考節點的電壓相角；修正節點注入無功功率，迭代計算PQ節點的電壓幅值；根據氣象條件，迭代計算輸電線路的電阻；判斷是否滿足收斂條件。該方法解決了常規潮流計算中忽略輸電線路電熱耦合效應而產生計算誤差的問題，提升了計算效率。

技術領域

本發明涉及電力系統分析技術領域，特別涉及一種基于輸電線路電熱耦合效應的潮流計算方法及系統。

背景技術

潮流計算是根據電力系統的網絡拓撲、元件參數以及決定系統運行狀況的邊界條件，確定電力系統穩態運行狀態參數的計算。潮流計算是電力系統中非常重要的分析計算，是電力系統規劃、運行、優化以及安全性、可靠性和暫態分析的基礎。

在常規的潮流計算中，輸電線路的電阻通常被視為常數。但實際上，輸電線路的電阻與其導體溫度呈線性關系。而且輸電線路的導體溫度會隨著風速、氣溫與光照等環境因素以及線路上通過電流的變化而變化。因此，在潮流計算中不考慮輸電線路的電熱耦合效應會造成一定的計算誤差。一方面，在大部分情況下，雖然不考慮電熱耦合效應對電壓造成的計算誤差比較小，但是會對網絡損耗的計算造成較大的誤差。尤其是在重載的時候，整個系統中的有功網損計算誤差可達到10％，而單個支路的有功功率損耗誤差會達到30％。這樣，對于一些需要精確計算功率損耗的分析計算便會產生較大的影響，例如線路下垂和熱極限的監測，以及最優潮流中節點電價的計算和以網損最小為目標函數的無功優化。另一方面，當線路的散熱條件比較惡劣或線路上流過的電流過大時，線路的導體溫度較高，電阻與額定值的偏差較大，進而會使電壓的計算結果產生較大的偏差。例如，在連續潮流計算中，當接近臨界點時，線路上的載流會非常大，線路的導體溫度和電阻值上升較多，導致電壓的計算誤差較大。若不考慮電熱耦合效應的影響，便會高估負荷功率的極限值，影響電網的安全運行。

目前，常規的潮流計算方法已非常成熟，但考慮輸電線路電熱耦合效應的潮流計算方法仍有待發展。一種考慮電熱耦合效應的配電網潮流計算方法，將輸電線路的熱平衡方程嵌入到前推回代法中，在迭代的過程中動態地更新線路的導體溫度與電阻。該方法的缺陷在于只適用于輻射狀的配電網潮流計算，不適用于含有環網或者含有PV節點的電力系統。一種考慮電熱耦合效應的潮流計算方法，以牛頓-拉夫遜潮流計算方法為基礎，添加各線路的導體溫度為狀態變量，并添加與線路導體溫度相關的潮流方程，通過計算可得到準確的線路電阻和潮流計算結果。但是該方法的雅可比矩陣維度較大，且每次迭代中需重新計算節點導納矩陣和雅可比矩陣，因此計算量較大。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的一個目的在于提出一種基于輸電線路電熱耦合效應的潮流計算方法，該方法解決常規潮流計算中忽略輸電線路電熱耦合效應而產生計算誤差的問題。

本發明的另一個目的在于提出一種基于輸電線路電熱耦合效應的潮流計算系統。

為達到上述目的，本發明一方面實施例提出了一種基于輸電線路電熱耦合效應的潮流計算方法，包括：

S1，獲取氣象信息、電力系統中所有支路和節點的信息，獲取m為0次迭代中PQ節點的電壓幅值、非參考節點的電壓相角和輸電線路電阻的值；

S2，根據所述電力系統中所有支路和節點的信息計算所述電力系統的有功節點導納矩陣和無功節點導納矩陣；

S3，根據m-1次迭代中的輸電線路電阻、PQ節點的電壓幅值和非參考節點的電壓相角，計算節點注入有功功率修正量，根據所述節點注入有功功率修正量和所述有功節點導納矩陣計算m次迭代中的非參考節點的電壓相角；