[發明專利]面向電力系統無功調相機的鏡像仿真系統及方法

在審

• 申請號: 202211004650.4
• 申請日: 2022-08-22
• 公開（公告）號: CN115329584A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 劉琦;楊心剛;蘇磊;余墨多;孫瑞浩;梁偉朋;曹博源
• 申請（專利權）人: 國網上海市電力公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/16;G06F113/04;G06F119/02
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

1.一種面向電力系統無功調相機的鏡像仿真系統，其特征在于，包括：系統建模模塊、潮流計算模塊、稀疏矩陣計算模塊和潮流結果分析模塊，其中：系統建模模塊根據CFG配置文件與DAT數據文件進行初始矩陣計算，得到系統初始矩陣結果，潮流計算模塊根據初始矩陣信息，進行潮流初步迭代計算，得到迭代三代后的潮流計算結果，稀疏矩陣計算模塊根據迭代三代后的潮流信息，進行迭代步長更新計算，得到自適應迭代步長結果，潮流結果分析模塊根據自適應迭代步長信息，進行潮流計算，得到潮流計算結果；

所述的CFG配置文件包括：PQ與PV節點編號、最高諧波次數H、迭代次數n、收斂精度ε₁、自適應因子收斂精度ε₂、初始自適應因子a₀、常數m、S₁、S₂、S₃；

所述的DAT數據文件包括：元件參數、線路參數、拓撲信息、導納矩陣。

2.一種基于權利要求1所述鏡像仿真系統的面向電力系統無功調相機的鏡像仿真方法，其特征在于，通過將CFG配置文件與DAT數據文件輸入系統建模模塊進行解析后；由數據接口模塊將PQ節點注入的有功功率與無功功率、PV節點注入有功功率與電壓幅值、PQ節點初始電壓與相角、PV節點初始相角、元件模型信息輸入系統建模模塊；再通過系統建模模塊建立潮流計算模型，并將模型輸入潮流計算模塊后采用自適應Levenberg-Marquardt方法對潮流方程求解，實現鏡像仿真。

3.根據權利要求2所述的面向電力系統無功調相機的鏡像仿真方法，其特征是，所述的潮流計算模型包括：PQ節點h次潮流方程PV節點h次潮流方程其中：模型迭代中第i次的Jacobian矩陣為第k次迭代中第i個節點發電機的有功與無功出力，為第k次迭代中第i個節點h次有功與無功負荷，f_i^h,k為第k次迭代中第i個節點h次電壓的實部與虛部，G_ij、B_ij為節點i、j之間的互電導與互電納，為第k次迭代中第i個節點的h次電壓，N為總節點個數；第k次迭代中第1到N個節點的h次諧波下的電壓的實部和虛部構建的矩陣為第k次迭代中第1到1個節點的h次諧波下的電壓的實部的差值；Δf₁^h,k為第k次迭代中第1到1個節點的h次諧波下的電壓的虛部的差值；為第k次迭代中第1到N個節點的h次諧波下的電壓的實部的差值；為第k次迭代中第1到N個節點的h次諧波下的電壓的虛部的差值；f(x^h,k)為第k次迭代中第1到N個節點的h次諧波下的有功功率不平衡量、無功功率不平衡量、電壓不平衡量構建的矩陣。

4.根據權利要求2或3所述的面向電力系統無功調相機的鏡像仿真方法，其特征是，具體包括：

步驟1)將CFG配置文件與DAT數據文件輸入系統建模模塊進行解析；

步驟2)數據接口模塊將PQ節點注入的有功功率與無功功率、PV節點注入有功功率與電壓幅值、PQ節點初始電壓與相角、PV節點初始相角、元件模型信息輸入系統建模模塊；

步驟3)系統建模模塊建立潮流計算模型；

步驟4)將模型輸入潮流計算模塊，采用自適應Levenberg-Marquardt方法對潮流方程求解，具體包括：

①令h＝2，取a^h,k＝a₀，開始進行迭代；

②根據初始f_i^h,0，計算各節點h次有功功率與無功功率的初解U_i^h,0；

③令k＝0，開始進行迭代；

④計算功率與電壓幅值不平衡量：

其中：為第k次迭代中第1個節點的h次諧波下發電機的無功功率值；為第k次迭代中第1個節點的h次諧波下發電機的無功功率不平衡量；為第k次迭代中第1個節點的h次諧波下發電機的有功功率值；為第k次迭代中第1個節點的h次諧波下發電機的有功功率不平衡量；為第k次迭代中第N個節點的h次諧波下發電機的無功功率值；為第k次迭代中第N個節點的h次諧波下發電機的無功功率不平衡量；為第k次迭代中第N個節點的h次諧波下發電機的有功功率值；為第k次迭代中第N個節點的h次諧波下發電機的有功功率不平衡量；

⑤計算初始雅各比矩陣J^h,k；

⑥求解潮流方程組：f(x^h,k)＝J^h,kΔx^h,k，得到其中：為第k次迭代中第i個節點的h次諧波的雅可比矩陣；

⑦計算收斂性：當||Δx^h,k||＜ε，則得到h次潮流結果，將h＝h+1，然后返回第②步；當||Δx^h,k||≥ε，則進入第⑧步；

⑧求解第一次LM迭代步d_h,k1與自適應阻尼因子μ_h,k，具體為：其中：d_h,k1為第k次迭代中節點的h次諧波下的第一迭代步長；μ_h,k為第k次迭代中節點的h次諧波下的自適應阻尼因子求解第二次LM迭代步長d_h,k2與中間值y^h,k，具體為：求解第三次LM迭代步長d_h,k3與中間值z^h,k，具體為：置迭代步計算為s^h,k＝x^h,k+y^h,k+z^h,k；

⑨計算取舍指標r^h,k，具體為：

其中：A_h,k和T_h,k均為中間變量值，無具體物理含義；判斷x^h,k+1取值：

⑩更新自適應因子

令k＝k+1，返回第④步；

當h＝H時，迭代結束，得到潮流結算結果。