[发明专利]一种含小阻抗电网串联补偿直角坐标牛顿法潮流计算方法

说明书

本发明公开了一种含小阻抗电网串联补偿直角坐标牛顿法潮流计算方法，在进行潮流计算之前，先对除支路两端节点都是PQ节点且支路变比k＝1以外的小阻抗支路进行处理，把小阻抗支路变成两个支路串联的形式，其中一个支路的阻抗为z₁＝r+j(x+x_av)，另一个支路的阻抗为z₂＝‑jx_av，这里x_av为电力系统正常电抗均值。经过串联补偿把一个小阻抗变成两个阻抗较大的支路，可以提高潮流计算的收敛性。本发明不对支路两端节点都是PQ节点且支路变比k＝1的小阻抗支路进行串联补偿，可以有效地减少新增的节点和支路的数量，进而减少内存占用量、提高计算速度。本发明方法适合于对老的潮流计算程序进行改造。

技术领域

本发明涉及含小阻抗支路电力系统的潮流计算方法，特别是一种电力系统的直角坐标牛顿法潮流计算方法。

背景技术

电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行的一项基本计算，它根据电力系统给定的运行条件和网络结构确定整个电力系统的运行状态。潮流计算也是电力系统其他分析的基础，如安全分析、暂态稳定分析等都要用到潮流计算。由于具有收敛可靠、计算速度较快及内存需求适中的优点，牛顿法成为当前潮流计算的主流方法。牛顿法分为极坐标和直角坐标两种形式，两种形式的牛顿法潮流计算都在电力系统中得到了广泛的应用。

在直角坐标牛顿法潮流计算中，节点i的电压采用直角坐标表示为：

对正常电力网络，直角坐标牛顿法潮流计算具有良好的收敛性，但遇到含有小阻抗支路的病态网络时，直角坐标牛顿法潮流计算就可能发散。电力系统小阻抗支路可分为小阻抗线路和小阻抗变压器支路，在数学模型上线路可以看作变比为1:1的变压器，因此下面分析时仅以小阻抗变压器支路为例分析。小阻抗变压器模型见图4，变压器的非标准变比k位于节点i侧，阻抗位于标准变比侧。变压器阻抗z＝r+jx很小，导纳为

式中，y、g、b分别为节点i和节点j之间小阻抗支路的导纳、电导和电纳；r、x分别为节点i和节点j之间小阻抗支路的电阻和电抗。

由于小阻抗支路l_i-j的阻抗很小，支路的电压降也很小，因此变压器两端节点的电压应满足：

如图1所示，现有直角坐标牛顿法潮流计算方法，主要包括以下步骤：

A、输入原始数据和初始化电压

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实部取给定值，PQ节点的电压实部取1.0；所有电压的虚部都取0.0。这里单位采用标幺值。

B、形成节点导纳矩阵

设节点i和节点j原来的自电导与自电纳分别为G_i0、B_i0、G_j0、B_j0，在节点i和节点j之间增加一条小阻抗支路后的自导纳和互导纳分别为：

式中，Y_ii、Y_jj分别为节点i和节点j的自导纳；Y_ij为节点i和节点j之间的互导纳；r、x分别为节点i和节点j之间小阻抗支路的电阻和电抗；k为节点i和节点j之间小阻抗支路的变比(如果是输电线支路，变比为1)；

C、计算功率及电压不平衡量