[发明专利]基于输电线路电热耦合效应的潮流计算方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于输电线路电热耦合效应的潮流计算方法及系统，其中，该方法包括：获得气象信息和电力系统中所有支路和节点信息，设定潮流计算中待求的各节点电压幅值、相角和各输电线路电阻的初值；根据电力系统中所有支路和节点信息，计算电力系统的有功节点导纳矩阵和无功节点导纳矩阵；修正节点注入有功功率，迭代计算非参考节点的电压相角；修正节点注入无功功率，迭代计算PQ节点的电压幅值；根据气象条件，迭代计算输电线路的电阻；判断是否满足收敛条件。该方法解决了常规潮流计算中忽略输电线路电热耦合效应而产生计算误差的问题，提升了计算效率。

技术领域

本发明涉及电力系统分析技术领域，特别涉及一种基于输电线路电热耦合效应的潮流计算方法及系统。

背景技术

潮流计算是根据电力系统的网络拓扑、元件参数以及决定系统运行状况的边界条件，确定电力系统稳态运行状态参数的计算。潮流计算是电力系统中非常重要的分析计算，是电力系统规划、运行、优化以及安全性、可靠性和暂态分析的基础。

在常规的潮流计算中，输电线路的电阻通常被视为常数。但实际上，输电线路的电阻与其导体温度呈线性关系。而且输电线路的导体温度会随着风速、气温与光照等环境因素以及线路上通过电流的变化而变化。因此，在潮流计算中不考虑输电线路的电热耦合效应会造成一定的计算误差。一方面，在大部分情况下，虽然不考虑电热耦合效应对电压造成的计算误差比较小，但是会对网络损耗的计算造成较大的误差。尤其是在重载的时候，整个系统中的有功网损计算误差可达到10％，而单个支路的有功功率损耗误差会达到30％。这样，对于一些需要精确计算功率损耗的分析计算便会产生较大的影响，例如线路下垂和热极限的监测，以及最优潮流中节点电价的计算和以网损最小为目标函数的无功优化。另一方面，当线路的散热条件比较恶劣或线路上流过的电流过大时，线路的导体温度较高，电阻与额定值的偏差较大，进而会使电压的计算结果产生较大的偏差。例如，在连续潮流计算中，当接近临界点时，线路上的载流会非常大，线路的导体温度和电阻值上升较多，导致电压的计算误差较大。若不考虑电热耦合效应的影响，便会高估负荷功率的极限值，影响电网的安全运行。

目前，常规的潮流计算方法已非常成熟，但考虑输电线路电热耦合效应的潮流计算方法仍有待发展。一种考虑电热耦合效应的配电网潮流计算方法，将输电线路的热平衡方程嵌入到前推回代法中，在迭代的过程中动态地更新线路的导体温度与电阻。该方法的缺陷在于只适用于辐射状的配电网潮流计算，不适用于含有环网或者含有PV节点的电力系统。一种考虑电热耦合效应的潮流计算方法，以牛顿-拉夫逊潮流计算方法为基础，添加各线路的导体温度为状态变量，并添加与线路导体温度相关的潮流方程，通过计算可得到准确的线路电阻和潮流计算结果。但是该方法的雅可比矩阵维度较大，且每次迭代中需重新计算节点导纳矩阵和雅可比矩阵，因此计算量较大。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于输电线路电热耦合效应的潮流计算方法，该方法解决常规潮流计算中忽略输电线路电热耦合效应而产生计算误差的问题。

本发明的另一个目的在于提出一种基于输电线路电热耦合效应的潮流计算系统。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种基于输电线路电热耦合效应的潮流计算方法，包括：

S1，获取气象信息、电力系统中所有支路和节点的信息，获取m为0次迭代中PQ节点的电压幅值、非参考节点的电压相角和输电线路电阻的值；

S2，根据所述电力系统中所有支路和节点的信息计算所述电力系统的有功节点导纳矩阵和无功节点导纳矩阵；

S3，根据m-1次迭代中的输电线路电阻、PQ节点的电压幅值和非参考节点的电压相角，计算节点注入有功功率修正量，根据所述节点注入有功功率修正量和所述有功节点导纳矩阵计算m次迭代中的非参考节点的电压相角；