[发明专利]基于常项值和先验节点的全纯嵌入潮流计算方法、装置

说明书

本发明公开了一种基于常项值和先验节点的全纯嵌入潮流计算方法、装置，方法包括：根据基于常项值的全纯嵌入潮流模型计算电力系统潮流，若先验节点电压逼近值满足内循环精度，计算所有节点电压初始逼近值，并由此计算节点注入复功率及功率不平衡量，若功率不平衡量满足潮流精度，将PV节点无功出力与其限值比较，存在越限情况时选择方案转换节点类型，初始化电压、电流常项值；否则继续计算更高阶幂级数系数，更新先验节点电压逼近值并重复本步骤直至幂级数阶数达到上限，计算所有节点电压再次逼近值，并由此更新电压、电流常项值。装置包括：处理器和存储器。本发明实现了大规模电力系统潮流的准确快速计算，且节点类型转换策略正确可行。

技术领域

本发明涉及电力系统领域，尤其涉及一种基于常项值和先验节点的全纯嵌入潮流计算方法、装置。

背景技术

潮流计算是电力系统安全稳定分析的基础，基于牛顿-拉夫逊法(Newton-Raphson，NR)的潮流计算方法已在电力系统中得到广泛应用^[1]。但NR法的局部收敛特性使得该方法对初值选择较为敏感，实际计算时不合理的初值将导致计算结果不收敛；且在结果不收敛时，无法明确判定是由NR算法缺陷导致，还是系统在该运行方式下不存在潮流解^[2]。针对NR法在电力系统潮流求解中存在的问题，西班牙学者Antonio Trias博士于2012年首次提出将全纯嵌入法(Holomorphic Embedding Method，HEM)应用于求解电力系统非线性潮流方程的初步构想，为电力系统潮流计算提供了新思路^[3]。该方法基于复分析理论，将潮流待求量嵌入复参数后构建全纯函数，通过隐式全纯函数显式化实现潮流的求解。该方法无需提供初值且无需形成Jacobi矩阵，具有良好的收敛性。且若系统存在潮流解时，HEM可保证收敛至高电压解；若系统不存在潮流解，则会出现解析延拓振荡现象，为调度人员提供了明确参考。

但采用HEM求解大规模电力系统潮流时，其计算效率仍存在不足。为此，文献[4]提出将HEM与高斯-赛德尔法以及快速解耦法结合，提高HEM在大规模电力系统潮流求解中的计算效率，但所提方法需与传统潮流算法相结合才可体现出较好的计算性能，且每次更新潮流待求量全纯函数的幂级数高阶项系数后，需计算所有节点的电压逼近值，计算冗余度高也是制约该方法求解效率的主要原因。文献[5]指出HEM在求解大规模系统潮流时，用于全纯函数显式化的幂级数阶数过高是导致实际系统潮流计算效率较低的另一主要原因，且受计算机双精度限制，难以保证潮流解的精度。文献[6]进一步分析了当幂级数阶数过高时，求解过程中的舍入误差对HEM求解电力系统潮流的影响。文献[7]进一步从数学角度论证了HEM中所采用的基于近似的解析延拓方法，在不考虑计算机舍入误差情况下，当幂级数计算阶数过高时近似存在伪零极点对(Froissart doublets现象)，将影响潮流收敛。

因此，提出一种适用于大规模电力系统，且鲁棒性强的潮流计算方法尤为重要。

发明内容

本发明提供了一种基于常项值和先验节点的全纯嵌入潮流计算方法、装置，本发明针对实际潮流计算中发电机节点的类型转换，提出两种基于HEM的节点类型转换策略，本发明实现了大规模电力系统潮流的准确快速计算，且节点类型转换策略正确可行，具有较强的鲁棒性，详见下文描述：

第一方面、一种基于常项值和先验节点的全纯嵌入潮流计算方法，所述方法包括：

1)根据各节点电压常项值、电流常项值及建立的递推关系式求解高阶项幂级数系数，根据Bauer’s Eta法求取先验节点电压逼近值；

2)若先验节点电压逼近值满足内循环精度要求，计算所有节点电压初始逼近值，并根据初始逼近值计算此时节点注入复功率以及功率不平衡量，若功率不平衡量满足潮流精度，执行步骤4)；否则继续计算更高阶幂级数系数，更新先验节点电压逼近值并重复本步骤直至幂级数阶数达到其上限n_max，执行步骤3)；

3)计算所有节点电压再次逼近值，并根据再次逼近值更新电压常项值，继而更新电流常项值，执行步骤1)；