[发明专利]一种基于图分解的牛顿-拉夫逊潮流计算优化方法

说明书

本发明公开一种基于图分解的牛顿‑拉夫逊潮流计算优化方法，首先，将电网用无向图表示，删除无向图中PQ型叶子节点和与之相连的边得到树干图；其次，将树干图根据割点分解为主干子图和无PV节点的辐射型枝干子图；然后，利用牛顿‑拉夫逊潮流法计算辐射型枝干子图的潮流分布并将辐射型枝干子图中割点所对应节点的功率补偿至主干子图中原割点处；并利用牛顿‑拉夫逊潮流法计算主干子图的潮流分布；最后，计算主干子图中原割点和辐射型枝干子图中割点所对应节点的电压差，重新计算辐射型枝干子图的潮流分布。本发明尤其适用于高阶次导纳矩阵下的牛‑拉法难以快速计算电网潮流的情形，该方法简单可靠且精度较高，可用于复杂智能电网的潮流计算。

技术领域

本发明属于电网潮流计算领域，具体涉及一种基于图分解的牛顿-拉夫逊潮流计算优化方法。

背景技术

电网线损作为评估电网及其电网管理的重要技术指标，一直以来都是国家和电网企业的关注，建设一体化线损系统管理平台是非常重要的。与此同时，线损计算技术作为智能电网在线监测特征中的重要一环，也是我国多家科技公司重点研发的技术之一。

目前线损技术最主流的方法无非是牛顿-拉夫逊潮流法，根据已知电网结构和参数潮流迭代计算理论线损。随着智能电网的发展，特别是微电网的加入，使得电网结构日趋复杂、参数日趋庞大，进而造成电网线损实时计算变得非常困难。[李晓明，李汉成，向铁元，复杂配电网分块降阶潮流算法，电力系统及其自动化学报，13(4)，24-27,2001]从矩阵变换角度，通过将导纳矩阵分块来实现牛顿-拉夫逊潮流法的优化。但是电网的“爆炸”发展使得导纳矩阵的阶次越来越高，使得通过矩阵运算来处理起来越来越捉襟见肘。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种基于图分解的牛顿-拉夫逊潮流计算优化方法，该方法能有效地解决高阶次导纳矩阵下的牛顿-拉夫逊潮流法难以快速计算电网潮流的情形，简单可靠，可用于复杂智能电网的潮流计算。

技术方案：本发明所述的一种基于图分解的牛顿-拉夫逊潮流计算优化方法，包括以下步骤：

(1)将电网用无向图表示，删除无向图中PQ型叶子节点和与之相连的边得到树干图；

(2)将树干图根据割点分解为主干子图和无PV节点的辐射型枝干子图；

(3)利用牛顿-拉夫逊潮流法计算辐射型枝干子图的潮流分布并将辐射型枝干子图中割点所对应节点的功率补偿至主干子图中原割点处；

(4)在步骤(3)基础上利用牛顿-拉夫逊潮流法计算主干子图的潮流分布；

(5)计算主干子图中原割点和辐射型枝干子图中割点所对应节点的电压差，重新计算辐射型枝干子图的潮流分布。

所述步骤(1)包括以下步骤：

(11)将电网中的发电站、发电机、用电设备表示为无向图中的节点，其中节点状态为功率和电压；

(12)找出无向图中PQ型叶子节点,删去PQ型叶子节点和与之连接的边得到更新后的无向图，并更新PQ型叶子节点父节点的功率；

(13)重复步骤(12)直到更新后的无向图中不含有PQ型叶子节点，得到树干图。

所述步骤(2)包括以下步骤：

(21)将树干图中的包含割点的简单环型子图独立分离出来，得到多个不包含PV节点简单环型子图和一个主干子图；

(22)将简单环型子图变成辐射型枝干子图。

所述步骤(3)包括如下步骤：

(31)将辐射型枝干子图中的割点对应的节点设为平衡节点，电压为1(p.u.)，利用牛-拉法计算该子图对应的电网的潮流分布，得到平衡节点的功率为