[发明专利]含小阻抗支路电网的补偿法极坐标牛顿法潮流计算方法

权利要求书

1.用于含小阻抗支路电网的补偿法极坐标牛顿法潮流计算方法，其特征在于：采用串联补偿方式对小阻抗支路进行补偿，把每个小阻抗支路变成两个正常阻抗的支路，然后进行极坐标牛顿法潮流计算；具体包括以下步骤：

A、原始数据输入；

B、对小阻抗支路进行串联补偿；

用电力系统正常电抗均值对小阻抗支路进行补偿，得到两个阻抗较大的支路，其中一个支路的阻抗为z₁＝r+j(x+x_c)，另一个支路的阻抗为z₂＝-jx_c，这里x_c为电力系统正常电抗均值x_av；

小阻抗支路串联补偿的方法，包括以下步骤：

B1、读入电力系统所有线路和变压器支路数据，设置小阻抗阈值电阻r_min和阈值电抗x_min；

B2、计算电力系统正常电抗均值x_av；

B3、设置支路计数初值m＝1；

B4、设置新增加支路和节点计数初值p＝0；

B5、取支路m的首末节点号i和q、电阻r、电抗x、变比α；

B6、判断是否满足r≤r_min且x≤x_min的条件，如果不满足转至步骤B12；

B7、令x_c＝x_av；

B8、令p＝p+1；

B9、增加节点号为n+p的节点，节点类型设置为PQ节点，节点电源有功功率和无功功率及负荷有功功率和无功功率都设为0；

B10、设支路m的末节点号为n+p、电抗为x+x_c，其它不变；

B11、增加支路n+p，令其首末节点号分别为n+p和q、电阻为0、电抗为-x_c、变比为1.0；

B12、令m＝m+1；

B13、判断m是否大于支路数l，如果m不大于l，则返回到步骤B5；否则，转至步骤C；

C、初始化电压；

根据电力系统节点的特点，潮流计算把电力系统节点分成3类：节点有功功率和无功功率已知、节点电压幅值和电压相角未知的节点称为PQ节点；节点有功功率和电压幅值已知、节点无功功率和电压相角未知的节点称为PV节点；节点电压幅值和电压相角已知，节点有功功率和无功功率未知的节点称为平衡节点；

电压初始化采用平启动，即PV节点和平衡节点的电压幅值取给定值，PQ节点的电压幅值取1.0；所有电压的相角都取0.0；这里相角单位为弧度，其他量单位采用标幺值；

D、形成节点导纳矩阵；

E、设置迭代计数t＝0；

F、计算功率偏差，求最大不平衡量ΔW_max；

节点功率公式为：

式中，P_i、Q_i分别为节点i的节点有功功率和无功功率；U_i、U_k分别为节点i和节点k的节点电压幅值；θ_ik＝θ_i-θ_k，θ_i和θ_k分别为节点i和节点k的节点电压相角；G_ik、B_ik分别为节点导纳矩阵元素Y_ik的实部和虚部；n为电力系统的节点数；

节点功率偏差计算公式为：

式中，ΔP_i、ΔQ_i分别为节点i的节点有功功率偏差和无功功率偏差；P_is、Q_is分别为节点i给定的节点注入有功功率和注入无功功率；m为PQ节点数；

PV节点的无功功率不是给定值，不需要计算无功功率偏差；平衡节点不参与迭代计算，不需要计算有功功率偏差和无功功率偏差；

求各节点功率偏差中绝对值最大的值，称为最大不平衡量ΔW_max；

G、判断最大不平衡量绝对值|ΔW_max|是否小于收敛精度ε；如果小于收敛精度ε，执行步骤K；否则，执行步骤H；

H、形成雅可比矩阵J

当i≠q时，雅可比矩阵J的元素计算公式如下：

当i＝q时，雅可比矩阵J的元素计算公式如下：

I、解修正方程及修正电压幅值U、相角θ

潮流计算的基本方程(2)是非线性方程组，采用逐次线性化方法迭代求解；线性化得到的方程称为修正方程，用来求电压幅值和相角的修正量；

修正方程为：

式中，J为雅可比矩阵；H、N、M、L为雅可比矩阵的分块子矩阵；ΔP和ΔQ分别为有功功率和无功功率偏差列向量；Δθ为电压相角修正量列向量；ΔU/U为电压幅值修正量与电压幅值之比的列向量；

电压修正公式为：

式中，上标t表示第t次迭代；

J、令t＝t+1，返回步骤F进行下一次迭代；

K、输出节点及支路数据。