[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

摘要

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。

主权项

1.一种含小阻抗电网串联补偿直角坐标牛顿法潮流计算方法，其特征在于：采用串联补偿方式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补偿，把每个这类小阻抗支路变成两个正常阻抗的支路，然后进行直角坐标牛顿法潮流计算；具体包括以下步骤：A、原始数据输入；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；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+xav)，另一个支路的阻抗为z2＝‑jxav，这里xav为电力系统正常电抗均值；为了减少串联补偿新增节点和支路的数量，不对支路两端节点都是PQ节点且支路变比k＝1的小阻抗支路进行补偿；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rmin和阈值电抗xmin；B2、计算电力系统正常电抗均值xav；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j、电阻r、电抗x、变比k；B6、判断是否满足r≤rmin且|x|≤xmin的条件，如果不满足转至步骤B12；B7、判断是否满足节点i和j都为PQ节点且k＝1的条件，如果满足转至步骤B12；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+xav，其它不变；B11、增加支路n+p，令其首末节点号分别为n+p和j、电阻为0、电抗为‑xav、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；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；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、形成雅可比矩阵，计算节点功率；当i≠j时，雅可比矩阵J的元素计算公式如下：式中，ei和fi分别为节点i的电压相量的实部和虚部；Gij、Bij分别为节点导纳矩阵元素Yij的实部和虚部；PQ节点按式(1)‑(4)计算雅可比矩阵元素；PV节点按式(1)、(2)、(5)、(6)计算雅可比矩阵元素；平衡节点不计算雅可比矩阵元素；当i＝j时，雅可比矩阵J的元素计算公式如下：式中，ai、bi分别为节点i的计算注入电流相量的实部和虚部，为式中，n为电力系统的节点数；PQ节点按式(7)‑(10)计算雅可比矩阵元素；PV节点按式(7)、(8)、(11)、(12)计算雅可比矩阵元素；平衡节点不计算雅可比矩阵元素；节点功率公式为：G、计算功率及电压不平衡量，求最大不平衡量ΔWmax；PQ节点的功率不平衡量计算公式为：式中，Pis、Qis分别为节点i给定的注入有功功率和无功功率；PV节点的有功功率及电压不平衡量计算公式为：式中，Uis为节点i给定的电压幅值；平衡节点不参与迭代计算，不需要计算功率不平衡量或电压不平衡量；求各节点功率或电压不平衡量中绝对值最大的值，称为最大不平衡量ΔWmax；H、判断最大不平衡量绝对值|ΔWmax|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I；I、解修正方程及修正电压实部e、虚部f潮流计算的基本方程(15)和(16)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，用来求电压实部和虚部的修正量；修正方程为：式中，J为雅可比矩阵；ΔP和ΔQ分别为有功功率和无功功率不平衡量列向量；ΔU²为电压幅值不平衡量列向量；Δe和Δf分别为电压相量的实部和虚部修正量列向量；为有功功率不平衡量函数列向量对电压相量实部列向量转置的偏导矩阵，上标T为转置符号；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。