[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

一種面向電力系統無功調相機的鏡像仿真系統及方法，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，本發明結合實時數據計算含無功調相機電力系統的潮流分布，在每次迭代計算過程中只需要計算一次雅可比矩陣，并不會明顯增加潮流計算的復雜性。同時，本方法具有高收斂性，特別是在雅可比矩陣奇異或者非線性方程組出現“病態”時，高階收斂LM方法仍能夠得到最小二乘解，為“病態”潮流的調整提供有價值的參考依據。

技術領域

本發明涉及的是一種電網仿真領域的技術，具體是一種面向電力系統無功調相機的鏡像仿真系統及方法。

背景技術

高壓電網多類鏡像仿真問題(直流換流站、高壓輸電線路等)具有時空變換性強、偶發性高、動態變化機理復雜等特點，長期以來，實現定量的、全面的鏡像仿真綜合計算，一直是從事鏡像仿真相關技術領域的生產、科研人員共同追求的目標。這其中包括兩個重要方面，一是對于影響無功調相機運行穩態與暫態變化的分層分類致因進行分析，二是對于含無功調相機電力系統鏡像仿真快速計算與計算收斂的研究。

現有基于優化牛拉法的統一解法，首先計算基波潮流，然后將結果進行迭代，計算潮流，之后再將計算出的基波潮流與潮流作為輸入，再次計算新的基波潮流與潮流，在迭代數次之后，對基波潮流與潮流進行統一求解，其計算精度較高但計算規模大、內存消耗大、計算速度緩慢。

發明內容

本發明針對現有技術計算規模大，所以必然面臨所需內存大、計算速度緩慢等對于實際工程的應用不利的問題；以及由于節點的電壓和電流與基波電壓和基波電流不同，且當節點的基波電壓發生較小變化時會使得電壓變化很大，而且可能會導致結果不收斂的缺陷，提出一種面向電力系統無功調相機的鏡像仿真系統及方法，結合實時數據計算含無功調相機電力系統的潮流分布，在每次迭代計算過程中只需要計算一次雅可比矩陣，并不會明顯增加潮流計算的復雜性。同時，本方法具有高收斂性，特別是在雅可比矩陣奇異或者非線性方程組出現“病態”時，高階收斂LM方法仍能夠得到最小二乘解，為“病態”潮流的調整提供有價值的參考依據。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及一種面向電力系統無功調相機的鏡像仿真系統，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。

本發明涉及一種基于上述系統的面向電力系統無功調相機的鏡像仿真方法，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。

附圖說明

圖1為本發明流程圖；

圖2為實施例流程圖；

圖3為實施例節點6諧波電壓幅值示意圖；

圖4為實施例節點10諧波電壓幅值示意圖；