[發明專利]基于熱啟動與擬牛頓法的電力系統潮流計算方法

有效

• 申請號: 202010566807.7
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111697589B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 王占山;劉明凱;楊東升;萬富康
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H02J3/06
• 分類號: H02J3/06
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

本發明提供一種基于熱啟動與擬牛頓法的電力系統潮流計算方法，涉及電力系統技術領域。該方法首先根據電力系統的結構和參數，建立電力系統的線性功率平衡方程，并從中獲得母線節點電壓的初始解；然后確定擬牛頓潮流計算的系數矩陣M，使用M代替牛拉法進行潮流計算的迭代矩陣方程中的雅可比矩陣的逆進行電力系統潮流迭代計算；同時將松弛因子引入系數矩陣M，并利用遺傳算法尋找松弛因子的最優值；最后根據母線節點電壓的初始解和松弛因子的最優值計算初始系數矩陣M⁰，并使用系數矩陣M代替牛拉法進行潮流計算的迭代矩陣方程中的雅可比矩陣的逆，迭代進行潮流計算，得到電力系統母線節點的電壓幅值和相角，進而得到各條線路的傳輸功率。

技術領域

本發明涉及電力系統技術領域，尤其涉及一種基于熱啟動與擬牛頓法的電力系統潮流計算方法。

背景技術

潮流計算是維持電力系統正常運行的一種初始運算方法，是電力系統優化、規劃、電壓穩定等課題研究的初始。潮流分析基于電力系統的功率平衡方程，可利用高斯-賽德爾、牛頓-拉弗森等數值技術及其變體求解該方程。但隨著現代電網規模的不斷擴大和復雜度的不斷提高，尤其是可再生能源和微電網與傳統電網的聯系越來越緊密，基于傳統的牛拉法往往難以保證可靠的收斂性，而快速解耦的潮流算法的精確度難以保證。所以對潮流算法進行進一步的分析、研究是非常有意義的。

近幾十年，科研工作者對致力于開發高效、準確的解決方案付出了巨大的努力。這些算法各有優缺點，適用場景也各不相同。在各種算法中，快速解耦法采用極坐標潮流方程，以有功功率與相角、無功功率與電壓的關系為主要影響因素，對有功/無功進行解耦計算。與牛拉法相比，快速解耦法通過增加迭代次數、降低參數矩陣維度的方法提高潮流計算的速度，具有很好的收斂性，可以得到相應的潮流計算結果，但它僅適用于R/X比值較小的輸電網中。為了進一步的提高潮流計算的能力，研究者提出了直流潮流，它進一步簡化了有功潮流計算，將非線性潮流計算轉化為線性問題進行求解，由于其求解方便，在電力系統中得到了廣泛的應用。但這種算法往往只能近似得到潮流計算解。為了在保證潮流計算速度不變的情況下，提高直流潮流計算的精度，研究者把無功功率和電阻值再次考慮進來，提出了線性潮流。除了對網絡參數進行改造外，研究者還從數學規劃的角度出發，并依據牛拉法和快速解耦法，不斷提出用最優乘子法、張量法、同倫法、非線性規劃法等改進算法，提高了算法的收斂性，實現了功率流的自動調節。在潮流計算的使用中發現負荷需求和發電機輸出功率之間總是存在測量誤差，因此從應用場景出發，并考慮功率預測誤差、潮流負荷和發電量等不確定因素對潮流進行分析，人們提出了概率潮流和連續潮流。由于兩種計算方法都非常依賴于數據，于是人們嘗試應用數據挖掘、區間分析等方法對系統進行精確建模。其中區間分析已成功地用于求解線性問題，而電力系統潮流模型是一種大型非線性系統，所以將其用于潮流分析研究仍存在很多不足。

綜上，由于潮流計算是電力系統安全、穩定、經濟運行的初始支撐，對于電力系統的應急分析、可靠性評估和概率潮流分析等具有重要意義。因此，對潮流計算進行深入研究是十分必要的，這是現代電力系統發展的要求。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種基于熱啟動與擬牛頓法的電力系統潮流計算方法，實現對電力系統潮流的計算。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種基于熱啟動與擬牛頓法的電力系統潮流計算方法，具體包括以下步驟：

步驟1：根據電力系統的結構和參數，建立電力系統的線性功率平衡方程，并從中獲得母線節點電壓的初始解x⁽⁰⁾＝[V⁽⁰⁾ θ⁽⁰⁾]^T，其中，V⁽⁰⁾為PQ節點的初始電壓幅值，θ⁽⁰⁾為PQ節點與PV節點的初始電壓相角；

對于一個具有N條母線的電力系統，它的極坐標功率平衡方程如下公式所示：