大规模电力系统网络分割潮流并行计算方法

摘要

本发明提供一种大规模电力系统潮流计算方法，其步骤包括：将电力网络按照选定联络线分割为适度规模的多个子网，子网按其网络联结方式组成潮流计算树；根据网络划分的结果，电力网络每一子网络对应潮流计算树的一个叶结点；第一层网络分割选定的联络线对应潮流计算树的根结点；第一层以后的分割选定的联络线对应潮流计算树的中间根结点。对各子网络分别建立潮流方程，并采用牛顿迭代法求解上述非线性代数方程，求解过程中变量分别为内部、内部边界和外部边界的母线电压，计算通过“上行替换”和“下行计算”操作完成。该计算方法适用于大规模电力系统并行计算实现，计算量小，编程灵活，为大规模电力系统的在线潮流计算提供了新的实现方法。

主权项

1、一种大规模电力系统网络分割潮流并行计算方法，其特征是该方法包括：第一步：将大规模电网按照分两层选定的联络线集合分割为一组子网络；第二步：根据网络分割结果，构建电网潮流计算树；潮流计算树由“根结点”、“中层结点”和“叶结点”构成；“根结点”是唯一的，对应第一层网络分割的联络线集合；“中层结点”对应第二层网络分割的联络线集合，向上与根结点相连；“叶结点”对应网络分割后的子网络，未进行第二层网络分割的叶结点向上直接与根结点相连，进行了第二层网络分割后的叶结点向上与对应的中层结点相连；第三步：对分割后子网络潮流计算中的母线电压变量进行分类；根据母线与网络分割联络线的关系，将子网络潮流计算中的母线电压变量分为三类：内部母线电压变量、边界输出母线电压变量和边界输入母线电压变量；内部母线电压变量是与网络分割联络线不关联的子网络母线电压变量；边界输出母线和边界输入母线是与子网络关联的网络分割联络线母线，其中属于子网络的母线为边界输出母线，不属于子网络的母线为边界输入母线，边界输出母线电压变量和边界输入母线电压变量分别是边界输出母线和边界输入母线对应的电压变量；网络分割联络线母线电压变量包括了所有子网络的边界输出母线电压变量和边界输入母线电压变量；第四步：列写各子网络潮流方程和雅可比矩阵方程；第五步：采用牛顿迭代法求解第四步得到的各子网络的雅可比矩阵方程，求解过程中母线电压变量的修正量的计算通过“上行替换”和“下行计算”操作完成；上行替换操作：上行替换操作从所有叶结点开始，对于叶结点，对雅可比矩阵方程进行初等代数变换，获得内部母线电压变量的修正量与边界输入母线电压变量的修正量间的线性矩阵表达式以及边界输出母线电压变量的修正量与边界输入母线电压变量的修正量间的线性矩阵表达式；对于中层结点，接受下接各叶结点的边界输出母线电压变量的修正量与边界输入母线电压变量的修正量间的线性矩阵表达式，通过初等代数变换，消去中层结点对应的第二层网络分割联络线母线电压变量的修正量，获得根结点需要的网络分割联络线母线电压变量的修正量的线性矩阵表达式；以及对于根结点，联立所有中层结点得到的根结点需要的网络分割联络线母线电压变量的修正量的线性矩阵表达式和直接与根结点相连的叶结点得到的边界输出母线电压变量的修正量与边界输入母线电压变量的修正量间的线性矩阵表达式并求解，所得即：所有第一层网络分割联络线母线电压变量的修正量；下行计算操作：下行计算操作从根结点至电网潮流计算树中所有叶结点进行，对于中层结点，将根结点解得的第一层网络分割联络线母线电压变量的修正量代入中层结点在上行替换操作得到的根结点需要的网络分割联络线母线电压变量的修正量的线性矩阵表达式，计算第二层网络分割联络线母线电压变量的修正量；以及对于叶结点，将解得的边界输入母线电压变量的修正量带入上行替换操作中得到的内部母线电压变量的修正量与边界输入母线电压变量的修正量间的线性矩阵表达式，最后求得各子网络内部母线电压变量的修正量；第六步：牛顿迭代法中，母线电压变量的修正量用以修正对应母线的电压变量，重复上述迭代计算直至迭代收敛为止，输出计算结果，结束潮流计算；第七步：将上述大规模电网潮流计算方法应用在集群计算机系统上进行并行计算。