用于含小阻抗支路电网的补偿法快速分解法潮流计算方法

摘要

本发明公开了一种用于含小阻抗支路电网的补偿法快速分解法潮流计算方法，在进行潮流计算之前，先对小阻抗支路进行处理，把此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_c)，另一个支路的阻抗为z₂＝‑jx_c，这里x_c取电力系统中电抗绝对值大于小电抗阈值的支路电抗绝对值的平均值，称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。能够计算任意阻抗的小阻抗支路，甚至阻抗为零的支路。本发明不仅能有效解决常规快速分解法潮流方法分析含有小阻抗支路系统的收敛性问题，同时也能对正常系统进行潮流计算，因此没有不良影响。

主权项

用于含小阻抗支路电网的补偿法快速分解法潮流计算方法，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，然后进行快速分解法潮流计算；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j、电阻r、电抗x、变比k；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j、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、形成修正方程的系数矩阵B′和B″并进行因子表分解；快速分解法修正方程为：B′Δθ＝ΔP/V                                 (1)B″ΔV＝ΔQ/V                                 (2)式中，ΔP/V和ΔQ/V分别为有功功率和无功功率不平衡量除以电压幅值后的列向量；ΔV和Δθ分别为电压幅值和电压相角修正量列向量；B′为导纳矩阵的虚部，但计算时不计及支路电阻、对地导纳和非标准变比，导纳矩阵中包含PQ节点和PV节点相关的行和列；B″为导纳矩阵的虚部，仅包括与PQ节点有关的行和列；F、设置迭代计数t＝0，收敛标志K_P＝0，K_Q＝0；G、计算有功功率不平衡量ΔP，并求有功功率最大不平衡量ΔP_max；PQ节点和PV节点的有功功率不平衡量为：${\mathrm{\Delta P}}_i=P_{is}-P_i=P_{is}-V_i\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}{V}_j(G_{ij}{\mathrm{cos\theta }}_{ij}+B_{ij}{\mathrm{sin\theta }}_{ij}),i=1,...,n-1---\left(3\right)$式中，P_is为节点i的给定有功功率；V_i为节点i的电压幅值；θ_ij＝θ_i‑θ_j，θ_i、θ_j分别为节点i和节点j的电压相角；G_ij和B_ij分别为导纳矩阵元素的电导部分和电纳部分；n为节点数；求各节点中有功功率不平衡量绝对值最大的值，称为有功功率最大不平衡量，记为ΔP_max；H、判断有功功率最大不平衡量绝对值|ΔP_max|是否小于收敛精度ε；如果小于收敛精度ε，令K_P＝1，转到步骤I；否则，解修正方程B'Δθ＝ΔP/V，修正电压相角，令K_P＝0，转到步骤J；求解修正方程B′Δθ＝ΔP/V，得到Δθ，按下式修正电压相角：θ^(t+1)＝θ^(t)‑Δθ^(t)                                     (4)式中，上标t表示第t次迭代；I、判断K_Q是否等于1；如果K_Q＝1，转到步骤N；J、计算无功功率不平衡量ΔQ，并求无功功率最大不平衡量ΔQ_max；PQ节点的无功功率不平衡量为：${\mathrm{\Delta Q}}_i=Q_{is}-Q_i=Q_{is}-V_i\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}{V}_j(G_{ij}{\mathrm{sin\theta }}_{ij}-B_{ij}{\mathrm{cos\theta }}_{ij}),i=1,...,m---\left(5\right)$式中，Q_is为节点i的给定无功功率；m为PQ节点数；求各节点中无功功率不平衡量绝对值最大的值，称为无功功率最大不平衡量，记为ΔQ_max；K、判断无功功率最大不平衡量绝对值|ΔQ_max|是否小于收敛精度ε；如果小于收敛精度ε，令K_Q＝1，转到步骤L；否则，解修正方程B"ΔV＝ΔQ/V，修正电压幅值，令K_Q＝0，转到步骤M；求解修正方程B″ΔV＝ΔQ/V，得到ΔV，按下式修正电压幅值：V^(t+1)＝V^(t)‑ΔV^(t)                                    (6)L、判断K_P是否等于1；如果K_P＝1，转到步骤N；M、令t＝t+1，返回步骤G进行下一次迭代；N、计算平衡节点功率及PV节点的无功功率，计算支路功率，结束。