[发明专利]一种具有高阶收敛速率的柔性系统潮流计算方法

摘要

本发明公布了一种具有高阶收敛速率的柔性系统潮流计算方法，该方法具有的收敛速度。首先，输入参数并初始化，然后，首先进行一次牛拉法迭代，若不收敛，则令迭代次数K＝1，利用阶次收敛的预估校正法计算预估值和校正值x^K+1，以修正系统的雅克比矩阵。本发明将具有的收敛速度的预估校正法应用于传统牛拉法的迭代过程中，并将其应用于含VSC‑HVDC的交直流系统潮流计算中，具有良好的收敛特性，较之传统的牛拉法，本发明方法的迭代次数更少、迭代速度更快。

主权项

1.一种具有高阶收敛速率的柔性系统潮流计算方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：获得电力系统的网络参数，包括：母线编号及名称、负荷有功功率、负荷无功功率、补偿电容、输电线路的支路号、首端节点和末端节点的编号、串联电阻、串联电抗、并联电导、并联电纳、变压器变比和阻抗；步骤2：程序初始化，包括：网络参数初值设定、VSC‑HVDC的换流器VSC的控制方式设定、节点次序设定、形成节点导纳矩阵，设置误差精度ε；设置迭代计数器的迭代次数K＝0，K为自然数；定义直流节点为换流变压器的一次侧所连接的节点，纯交流节点为与换流变压器不相连的节点；设系统的节点总数为n，其中直流节点数为nVSC，纯交流节点数为nac＝n‑nVSC；1～nac节点为纯交流节点，其中有一个平衡节点；nac+1～n节点为直流节点；直流系统中各变量的迭代初值由下式得出：其中，k表示接入直流网络的第k个VSC，k∈CV表示第k个换流器为定直流电压控制，表示第k个换流器不属于定直流电压控制，k＝1，2，...，n_VSC；上标0表示第k个VSC的迭代初值，上标ref表示设定值，上标N表示额定值，下标d表示VSC的直流侧；下标t表示此节点为直流节点，t＝1，2，...，n_VSC；为交流系统连接处的电压相量，U_tk和θ_tk分别表示电压幅值和电压相角；U_dk为第k个VSC直流侧的电压，I_dk为第k个VSC直流侧的电流；P_tk和Q_tk分别为交流系统流入换流变压器的有功功率和无功功率；X_Lk为换流变压器的电抗，X_fk为交流滤波器的电抗；M_k为第k个VSC的调制度；δ_k＝θ_tk‑θ_ck，θ_ck为第k个VSC输出基波电压的相角；步骤3：利用下式计算功率不平衡量Δf；Δf＝‑JΔx其中，J为雅克比矩阵；f_dc＝[Δd₁₁，Δd₁₂，Δd₁₃，Δd₁₄，…，Δd_k1，Δd_k2，Δd_k3，Δd_k4]^T，上标T表示转置；表示纯交流节点的功率增量，表示直流节点的功率增量；Δd_k1，Δd_k2，Δd_k3，Δd_k4表示直流系统换流器VSC的基本潮流计算方程；ΔU_n，Δθ_n表示交流节点的电压增量和相角增量；表示换流器VSC的直流电压增量、直流电流增量、相角增量和调制度增量；步骤4：Δdk1，Δdk2，Δdk3，Δdk4利用下式计算：其中，g_dks为直流网络节点导纳矩阵的元素，U_ds为直流网络节点导纳矩阵中的电压，s＝1，2，...，n_ac；R_k为换流变压器的电阻；步骤5：雅克比矩阵J的形式为：步骤6：采用牛顿法计算系统雅克比矩阵J的各个元素，进而判断|Δf|max＜ε是否成立；若是，停止计算，输出系统的交流节点和直流节点的计算结果；若否，则进入步骤7；步骤7：采用预估校正法计算x(1)，第1次迭代的具体计算公式如下：其中，函数f(x)为待求的方程，x⁽⁰⁾为系统的初值，为x⁽⁰⁾的预估值，f(x⁽⁰⁾)为x⁽⁰⁾点对应的函数值，为函数f(x)在处的斜率；Δx⁽⁰⁾为第1次迭代后的系统初值产生的误差，x⁽¹⁾为第1次迭代后的系统初值的修正值；步骤8：采用牛顿法计算J的各个元素，进而判断|Δf|max＜ε是否成立；若是，停止计算，输出系统的交流节点和直流节点的计算结果；若否，设置迭代计数器的迭代次数K＝1，进入步骤9；步骤9：预估校正法的预估步按如下公式计算步骤10：预估校正法的校正步按如下公式计算x(K+1)：步骤11：采用牛顿法计算J的各个元素，进而判断|Δf|max＜ε是否成立：若是，停止计算，输出系统的交流节点和直流节点的计算结果；若否，设置迭代计数器的迭代次数K＝K+1，返回步骤9。