[发明专利]一种适合研究目的使用的直角坐标牛顿法潮流计算方法

说明书

本发明公开了一种适合研究目的使用的直角坐标牛顿法潮流计算方法，为以直角坐标牛顿法潮流计算为基础进行进一步研究的科研人员提供一个易于修改和维护的牛顿法潮流计算方法。对于有n个节点的电力系统，节点编号与节点类型无关，可随意编号，潮流计算中的雅可比矩阵按(2n)×(2n)存储，与平衡节点有关的行和列的元素都为0，但对角元不清零，保留原来计算值。这样就可使用编程语言提供的性能优异的线性方程求解函数求解潮流计算的修正方程，降低了编程难度，提高了计算速度，保证了算法的可靠性。实施算例表明本发明可以使用编程语言提供的线性方程求解函数求解潮流计算的修正方程，提高了潮流计算的速度，降低了编程难度。

技术领域

本发明涉及一种电力系统牛顿法潮流计算方法，特别是一种适合研究目的使用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：

如图1所示，常规的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：节点注入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；节点注入有功功率和电压幅值已知、节点注入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、节点注入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电压幅值的给定值，PQ节点的电压实部取1.0；所有节点的电压虚部都取0.0。这里单位采用标幺值。

B、形成节点导纳矩阵。

C、设置迭代计数t＝0。

D、计算节点功率及节点功率不平衡量和节点电压不平衡量，求最大不平衡量ΔW_max。

节点功率计算公式为：

式中，P_i、Q_i分别为节点i的有功功率和无功功率；e_i、f_i分别为节点i的电压实部和虚部；e_k和f_k分别为节点k的电压实部和虚部；G_ik、B_ik分别为节点导纳矩阵元素Y_ik的实部和虚部；n为节点数。

设第1～m号节点为PQ节点，第m+1～n-1号节点为PV节点，第n号节点为平衡节点，节点功率不平衡量和节点电压不平衡量计算公式为：

式中，ΔP_i、ΔQ_i分别为节点i的有功功率不平衡量和无功功率不平衡量；P_is、Q_is分别为节点i给定的注入有功功率和注入无功功率；ΔU_i²为节点i的电压不平衡量；U_is为节点i给定的电压幅值；U_i为节点i的电压幅值；m为PQ节点数。

平衡节点不参与迭代计算，不需要计算节点功率不平衡量和节点电压不平衡量。