[发明专利]基于热启动与拟牛顿法的电力系统潮流计算方法

说明书

本发明提供一种基于热启动与拟牛顿法的电力系统潮流计算方法，涉及电力系统技术领域。该方法首先根据电力系统的结构和参数，建立电力系统的线性功率平衡方程，并从中获得母线节点电压的初始解；然后确定拟牛顿潮流计算的系数矩阵M，使用M代替牛拉法进行潮流计算的迭代矩阵方程中的雅可比矩阵的逆进行电力系统潮流迭代计算；同时将松弛因子引入系数矩阵M，并利用遗传算法寻找松弛因子的最优值；最后根据母线节点电压的初始解和松弛因子的最优值计算初始系数矩阵M⁰，并使用系数矩阵M代替牛拉法进行潮流计算的迭代矩阵方程中的雅可比矩阵的逆，迭代进行潮流计算，得到电力系统母线节点的电压幅值和相角，进而得到各条线路的传输功率。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种基于热启动与拟牛顿法的电力系统潮流计算方法。

背景技术

潮流计算是维持电力系统正常运行的一种初始运算方法，是电力系统优化、规划、电压稳定等课题研究的初始。潮流分析基于电力系统的功率平衡方程，可利用高斯-赛德尔、牛顿-拉弗森等数值技术及其变体求解该方程。但随着现代电网规模的不断扩大和复杂度的不断提高，尤其是可再生能源和微电网与传统电网的联系越来越紧密，基于传统的牛拉法往往难以保证可靠的收敛性，而快速解耦的潮流算法的精确度难以保证。所以对潮流算法进行进一步的分析、研究是非常有意义的。

近几十年，科研工作者对致力于开发高效、准确的解决方案付出了巨大的努力。这些算法各有优缺点，适用场景也各不相同。在各种算法中，快速解耦法采用极坐标潮流方程，以有功功率与相角、无功功率与电压的关系为主要影响因素，对有功/无功进行解耦计算。与牛拉法相比，快速解耦法通过增加迭代次数、降低参数矩阵维度的方法提高潮流计算的速度，具有很好的收敛性，可以得到相应的潮流计算结果，但它仅适用于R/X比值较小的输电网中。为了进一步的提高潮流计算的能力，研究者提出了直流潮流，它进一步简化了有功潮流计算，将非线性潮流计算转化为线性问题进行求解，由于其求解方便，在电力系统中得到了广泛的应用。但这种算法往往只能近似得到潮流计算解。为了在保证潮流计算速度不变的情况下，提高直流潮流计算的精度，研究者把无功功率和电阻值再次考虑进来，提出了线性潮流。除了对网络参数进行改造外，研究者还从数学规划的角度出发，并依据牛拉法和快速解耦法，不断提出用最优乘子法、张量法、同伦法、非线性规划法等改进算法，提高了算法的收敛性，实现了功率流的自动调节。在潮流计算的使用中发现负荷需求和发电机输出功率之间总是存在测量误差，因此从应用场景出发，并考虑功率预测误差、潮流负荷和发电量等不确定因素对潮流进行分析，人们提出了概率潮流和连续潮流。由于两种计算方法都非常依赖于数据，于是人们尝试应用数据挖掘、区间分析等方法对系统进行精确建模。其中区间分析已成功地用于求解线性问题，而电力系统潮流模型是一种大型非线性系统，所以将其用于潮流分析研究仍存在很多不足。

综上，由于潮流计算是电力系统安全、稳定、经济运行的初始支撑，对于电力系统的应急分析、可靠性评估和概率潮流分析等具有重要意义。因此，对潮流计算进行深入研究是十分必要的，这是现代电力系统发展的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于热启动与拟牛顿法的电力系统潮流计算方法，实现对电力系统潮流的计算。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种基于热启动与拟牛顿法的电力系统潮流计算方法，具体包括以下步骤：

步骤1：根据电力系统的结构和参数，建立电力系统的线性功率平衡方程，并从中获得母线节点电压的初始解x⁽⁰⁾＝[V⁽⁰⁾ θ⁽⁰⁾]^T，其中，V⁽⁰⁾为PQ节点的初始电压幅值，θ⁽⁰⁾为PQ节点与PV节点的初始电压相角；

对于一个具有N条母线的电力系统，它的极坐标功率平衡方程如下公式所示：