一種基于聯(lián)絡(luò)線相角差的電網(wǎng)等值方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于聯(lián)絡(luò)線相角差的電網(wǎng)等值方法，具體包括：首先將電網(wǎng)分成多個(gè)子電網(wǎng)，利用直流潮流法得到電網(wǎng)的近似潮流解，進(jìn)而在該近似潮流解的基礎(chǔ)上計(jì)算各子電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線上的線路功率，最后將線路功率以注入功率的形式等值到要保留網(wǎng)絡(luò)的邊界節(jié)點(diǎn)上。本發(fā)明采用的直流潮流法能夠保證在絕大部分情況下得到電網(wǎng)的近似潮流解；所提出的等值方案不依賴于電網(wǎng)的準(zhǔn)確潮流結(jié)果，因此可以在電網(wǎng)潮流計(jì)算不收斂的情況下實(shí)現(xiàn)近似的靜態(tài)等值；所建立的等值模型有較好的等值精度。
【專利說明】—種基于聯(lián)絡(luò)線相角差的電網(wǎng)等值方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)分析領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于聯(lián)絡(luò)線相角差的電網(wǎng)等值方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大、結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，負(fù)荷水平不斷增加，運(yùn)行方式愈加復(fù)雜多變，這些都導(dǎo)致作為電網(wǎng)基本計(jì)算工作的潮流計(jì)算經(jīng)常出現(xiàn)不收斂的情況，給電網(wǎng)的規(guī)劃和運(yùn)行造成不便。
[0003]引起這種潮流計(jì)算不收斂的原因通常有兩種可能:一種是復(fù)雜電網(wǎng)中部分計(jì)算數(shù)據(jù)給定錯(cuò)誤，引起潮流無解，在計(jì)算中表現(xiàn)為計(jì)算不收斂；另一種是因?yàn)殡娋W(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大后，常用的牛頓-拉夫遜法(王錫凡等，現(xiàn)代電力系統(tǒng)分析.北京:科學(xué)出版社，2003年.pp.61-79)潮流計(jì)算由于初值原因無法保證收斂。這兩種原因均可以通過將大電網(wǎng)分解為多個(gè)子電網(wǎng)分別求解的方法來解決。這其中由于要考慮不同子電網(wǎng)之間的相互影響，就需要解決在電網(wǎng)潮流未知的情況下，對(duì)各部分子電網(wǎng)進(jìn)行近似等值的問題。
[0004]目前已有的網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)等值方法，如Ward等值、REI等值，都需要在已知潮流結(jié)果下構(gòu)建等值模型。在電網(wǎng)潮流計(jì)算不收斂的情況下，將無法采用這些靜態(tài)等值方法對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行等值化簡。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種不依賴于電網(wǎng)準(zhǔn)確潮流解的近似等值方法。
[0006]本發(fā)明提供了一種基于聯(lián)絡(luò)線相角差的電網(wǎng)等值方法，包括下述步驟:
[0007](I)將當(dāng)前電網(wǎng)分成若干個(gè)子電網(wǎng)，若干個(gè)子電網(wǎng)中包括內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)，所述內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)是指不需要進(jìn)行等值的子電網(wǎng)，外部網(wǎng)絡(luò)是指需要進(jìn)行等值的子電網(wǎng)；
[0008](2)采用直流潮流法獲得當(dāng)前電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)i的電壓相角Θ i，并根據(jù)當(dāng)前電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)i電壓相角Qi以及電壓幅值的標(biāo)幺值獲得電網(wǎng)的近似潮流解R = IZg;
[0009]其中當(dāng)前電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)i的節(jié)點(diǎn)電壓幅值的標(biāo)幺值均為I ;i為節(jié)點(diǎn)的序號(hào)，i =1，2，...，!!，η為當(dāng)前電網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)的總數(shù)；
[0010](3)根據(jù)所述電網(wǎng)的近似潮流解獲得所述內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和所述外部網(wǎng)絡(luò)間各條聯(lián)絡(luò)線上的線路功率；
[0011]其中第i個(gè)節(jié)點(diǎn)與第j個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)絡(luò)線上的線路功率^ =Vi2Vi^Vi(V-Vj)Vij ；聯(lián)絡(luò)線相角差Qij= Θ廠Θ j，yi0為支路i側(cè)的對(duì)地阻抗，Yij為支路阻抗，Θ i為第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓相角，Θ j為第j個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓相角；
[0012](4)將所述線路功率以注入功率的形式等值到所述內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中與該線路對(duì)應(yīng)的邊界節(jié)點(diǎn)上，并獲得僅包含內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的電網(wǎng)等值網(wǎng)絡(luò)；
[0013]其中所述邊界節(jié)點(diǎn)是指內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中與外部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)直接相連的節(jié)點(diǎn)。
[0014]其中，步驟(2)中獲得節(jié)點(diǎn)i的電壓相角Θ i的步驟具體包括:
[0015]設(shè)當(dāng)前電網(wǎng)共有η個(gè)節(jié)點(diǎn)，其直流潮流方程為:P = B0 Θ ;式中P = [P1, P2,.'PJΤ為各個(gè)節(jié)點(diǎn)的注入有功功率向量；0 = [ θ I, θ 2, *.., θ JT為各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓相角向量；
丄 —I —丄
—_1_ 丄 —_1_
B0= χη '^2?為ηΧη階節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，其中的元素Xij(i = l，2，"、n;j
1—1I
_ ^ I.γ?2^ _
=1，2，…，η)為電網(wǎng)中以節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j為端點(diǎn)的支路的支路電抗；由上式求得各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓相角向量0 =及—>。
[0016]本發(fā)明提供的等值方法只使用了當(dāng)前電網(wǎng)的已知信息，并在直流潮流法潮流結(jié)果的基礎(chǔ)上構(gòu)建電網(wǎng)的等值網(wǎng)絡(luò)，因此可在未知電網(wǎng)準(zhǔn)確潮流解的情況下實(shí)現(xiàn)局部電網(wǎng)的近似等值；本發(fā)明在電網(wǎng)近似潮流解的基礎(chǔ)上構(gòu)建電網(wǎng)的等值模型，以等值注入功率模擬電網(wǎng)線路功率的方法反映了電網(wǎng)功率傳輸?shù)奶匦院捅举|(zhì)，因此本發(fā)明得到近似等值模型在不同負(fù)荷水平下均有較好的等值精度；經(jīng)本方法等值后，電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)顯著減少，電網(wǎng)規(guī)模降低，方便相關(guān)分析計(jì)算。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為IEEE-13節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)；
[0018]圖2為經(jīng)本發(fā)明實(shí)施例提供的方法等值后的系統(tǒng)。

【具體實(shí)施方式】
[0019]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0020]本發(fā)明的目的是:提供一種不依賴于電網(wǎng)準(zhǔn)確潮流解的靜態(tài)等值方法。通過所提出的等值方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)子電網(wǎng)的近似等值，達(dá)到降低電網(wǎng)規(guī)模的目的，進(jìn)而應(yīng)用于相關(guān)分析計(jì)算。
[0021]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0022]a)將當(dāng)前電網(wǎng)分成若干個(gè)子電網(wǎng)，將當(dāng)前需要計(jì)算分析的子電網(wǎng)不進(jìn)行等值稱為內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，其他需要等值的子電網(wǎng)稱為外部網(wǎng)絡(luò)；
[0023]其中，電網(wǎng)分割的方法取決于分析計(jì)算的需要，可以按電壓等級(jí)、按地理分區(qū)等將當(dāng)前電網(wǎng)分成若干個(gè)子電網(wǎng)。
[0024]b)采用直流潮流法求得各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓相角GiQ = 1，2，…，η)，其中η為當(dāng)前電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，并設(shè)當(dāng)前電網(wǎng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)電壓幅值的標(biāo)么值均為1，由此得到電網(wǎng)的近似潮流解 4= 1Z0,(/=1 二…,/7);
[0025]其中直流潮流法(張伯明等，高等電力網(wǎng)絡(luò)分析.北京:清華大學(xué)出版社，2007年.pp.191-193)求解節(jié)點(diǎn)電壓相角的具體過程為:
[0026]設(shè)當(dāng)前電網(wǎng)共有η個(gè)節(jié)點(diǎn)，其直流潮流方程為:P = BtlQ ;式中P = [P1, P2,…Pn]Τ為各個(gè)節(jié)點(diǎn)的注入有功功率向量；0 = [ θ I, θ 2, *.., θ JT為各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓相角向量；

【權(quán)利要求】
1.一種基于聯(lián)絡(luò)線相角差的電網(wǎng)等值方法，其特征在于，包括下述步驟: (1)將當(dāng)前電網(wǎng)分成若干個(gè)子電網(wǎng)，若干個(gè)子電網(wǎng)中包括內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)，所述內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)是指不需要進(jìn)行等值的子電網(wǎng)，外部網(wǎng)絡(luò)是指需要進(jìn)行等值的子電網(wǎng)；(2)采用直流潮流法獲得當(dāng)前電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)i的電壓相角Θi，并根據(jù)當(dāng)前電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)i電壓相角Θ i以及電壓幅值的標(biāo)幺值獲得電網(wǎng)的近似潮流解6 = \ΖΘ;: 其中當(dāng)前電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)i的節(jié)點(diǎn)電壓幅值的標(biāo)幺值均為I ;i為節(jié)點(diǎn)的序號(hào)，1 = 1,2,…，η,η為當(dāng)前電網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)的總數(shù)； (3)根據(jù)所述電網(wǎng)的近似潮流解獲得所述內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和所述外部網(wǎng)絡(luò)間各條聯(lián)絡(luò)線上的線路功率； 其中第i個(gè)節(jié)點(diǎn)與第j個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)絡(luò)線上的線路功率見+G ;聯(lián)絡(luò)線相角差Qu= θ「Θ j, yiQ為支路i側(cè)的對(duì)地阻抗，Yij為支路阻抗，Θ i為第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓相角，Θ j為第j個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓相角； (4)將所述線路功率以注入功率的形式等值到所述內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中與該線路對(duì)應(yīng)的邊界節(jié)點(diǎn)上，并獲得僅包含內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的電網(wǎng)等值網(wǎng)絡(luò)； 其中所述邊界節(jié)點(diǎn)是指內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中與外部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)直接相連的節(jié)點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)等值方法，其特征在于，步驟(2)中獲得節(jié)點(diǎn)i的電壓相角Θi的步驟具體包括: 設(shè)當(dāng)前電網(wǎng)共有η個(gè)節(jié)點(diǎn)，其直流潮流方程為:P = BtlQ ;式中P= [P11P2, - ,PJt為各個(gè)節(jié)點(diǎn)的注入有功功率向量；Θ = [ θ I, θ 2, *.., θ η]Τ為各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓相角向量； 丄—丄 —丄 -xIl 1Xln —_1_ 丄 —_1_Β? = 1 1'xIn為ηΧη階節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣,其中的元素XijQ = 1，2，…，n ;j = —丄__L 丄
I _.1，2，…，n)為電網(wǎng)中以節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j為端點(diǎn)的支路的支路電抗；由上式求得各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓相角向量0 = Si1P。
【文檔編號(hào)】H02J3/00GK104167732SQ201410421078
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月25日
【發(fā)明者】陳金富, 李智歡, 蘇寅生, 孫鑫, 黃河, 徐光虎, 文汀, 姚海成 申請人:中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司, 華中科技大學(xué)