基于功率轉移分布因子的電網簡化方法技術

本發明專利技術是一種基于功率轉移分布因子的大型電網簡化方法，其特點是,包括：功率轉移分布因子的結構特性描述、簡化功率轉移分布因子矩陣Hr描述、Hr的性質描述等步驟，能夠充分利用直流潮流的功率轉移分布因子計算簡單的優勢，解決了大型電力系統簡化為小系統的潮流計算問題，并且能夠使簡化系統潮流與原始潮流結果一致，可用于大型電力系統規劃的簡化計算。具有科學合理，簡單適用，不依賴與網絡運行點的潮流計算結果，就能夠準確的表示原始網絡結果，具有有效性和適用性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種基于功率轉移分布因子的電網簡化方法，該方法用于簡化大型電力系統的規劃計算。
技術介紹
隨著對氣候變化問題的日益關注，可再生能源的并網越來越多。為了優化發電和輸電網絡，大型電網擴展規劃算法得到了進一步的發展，然而，大型電力系統總體規劃的計算極具挑戰性，因此通過使用小型的、等值的網絡，其計算量能夠得到極大的降低。通過消除不必要的元件，計算簡化網絡的阻抗陣，從而能夠實現網絡的化簡，然而，這種簡化會產生高密度的阻抗陣，從而使簡化的網絡不能夠提高計算效率。雖然等值網絡能夠在保留的母線中再現原系統相同的電壓和電流，然而，卻無法模擬已消去支路上的潮流，因此，簡化網絡在有功潮流分析方面的應用受到了極大的限制。不僅如此，通常的網絡簡化方法得到的簡化網絡，其有功潮流與原始網絡存在很大的差別，從而使簡化的電網得到的潮流與原始網絡存在較大的偏差，因而無法指導規劃計算等應用。由于傳統等值簡化技術所獲得到的電力系統簡化網絡存在依賴于系統運行點的問題，因此，在同一個網絡、不同運行點下簡化電網的潮流差別也很大。而電力系統的發電擴展規劃是一種過程，是隨著電網負荷、發電、拓撲結構、外部環境等變化而發生過程化變化，這種過程是尋求發電在各種負荷側下的最優配置。由于網絡是規劃的輸入部分，因此有必要解釋網絡獨立于系統運行點的原因，從而使電網規劃等的計算能夠脫離系統的運行點而獨立研究。對于電網規劃來說，一個高度非線性、全交流功率潮流計算結果是理論上最精確的解釋，然而，對大型電力系統來說，交流潮流具有較高的計算代價，不僅因為其復雜的拓撲結構，而且其發、輸、配、用的配置信息也是變化的。相比之下，直流潮流由于其線性近似度高且能夠捕獲大部分交流潮流模型的特征而被廣泛使用，由于它的線性特征，有功潮流與有功注入之間的靈敏度(功率轉移分布因子)不依賴于系統的運行點，從而能夠較好的解決交流潮流計算的復雜性難題。目前，已經有多種方法嘗試使用直流潮流來簡化網絡的潮流計算，然而，現有的方法都依賴于系統的運行點，即使簡化網絡與原始網絡處于相同阻塞情況下，在不同運行點下潮流產生的誤差也較大。
技術實現思路
本專利技術的目的是，克服現有技術存的不足，提供一種科學合理，簡單適用，不依賴與網絡運行點的潮流計算結果，就能夠準確的表示原始網絡結果，具有效性和適用性的基于功率轉移分布因子的電網簡化方法。實現本專利技術目的所采用的技術方案是：一種基于功率轉移分布因子的方法，其特征是，它包括以下步驟：1)功率轉移分布因子的結構特性描述L×N維功率轉移分布因子矩陣H將有功潮流與有功注入相聯系，有功注入是最優潮流的控制變量，在直流潮流模式下，有功注入和有功潮流與電壓相角θ的線性關系為：Pinj＝Bbusθ??????????????????????????????(1)Pflow＝BbranchCθ其中，Bbus是非滿秩矩陣，通過選擇參考母線后，由(1)式求解得到,構造置換矩陣Pref來改變Pinj的結構，使參考母線的有功注入和非參考母線的有功注入分為位于矩陣的頂部和底部，利用(1)式中的第一個方程，將非參考母線的電壓相角與參考母線電壓相角和非參考母線有功注入相關聯，則有：PrefPinj=PinjrefPinjnon-ref=PrefBbusPrefTPrefθ=PrefBbusPrefTθinjrefθinjnon-ref⇒Pinjnon-ref=0IN-1PrefPinj=0IN-1×PBP111×1PBP121×(N-1)PBP21(N-1)×1PBP22(N-1)×(N-1)×θinjrefθinjnon-ref=PBP21θinjref+PBP22θinjnon-ref⇒θinjnon-ref=[PBP22]-1(Pinjnon-ref-PBP21θinjref)---(2)]]>其中，PBP=PrefBbusPrefT,PrefTPref=IN,]]>類似地，有功潮流表示為：Pflow=Bbranchθ=BbranchPrefTPrefθ=BbranchPrefTθinjrefθinjnon-ref=BPbranchrefBPbranchnon-refθinjrefθinjnon-ref=BPbranchrefθinjref+BPbranchnon-refθinjnon-ref=BPbranchrefθinjref+BPbranchnon-ref[PBP22]-1×(Pinjnon-ref-PBP21θinjref)=BPbranchnon-ref[PBP22]-1Pinjnon-ref+BPθinjref---(3)]]>其中，BPbranch=BbranchPrefT,BP=BPbranchref-BPbranchnon-ref[PBP22]-1PBP21,]]>通過設置參考母線的相角為0，由(3)式得到有功潮流與注入之間的線性關系：Pflow=BPbranchnon-ref[PBP22]-1Pinjnon-ref⇒Pflow=H′Pinjnon-ref=0H′PinjrefPinjnon-ref=HPinj---(4)]]>BP及PBP矩陣通過支路-節點關聯矩陣C和電抗x很容易地推導得到：BP′branch＝diag(1/x)C′????(5)PBP22＝C′Tdiag(1/x)C′其中，x=x1x2...xL,]]>C′為C消去參考母線所在列后的矩陣，因此，H′可以由C′和x表示為：H′=[diag(1/x)C′]{C′Tdiag(1/x)C′本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于功率轉移分布因子的方法，其特征是，它包括以下步驟：1)功率轉移分布因子的結構特性描述L×N維功率轉移分布因子矩陣H將有功潮流與有功注入相聯系，有功注入是最優潮流的控制變量，在直流潮流模式下，有功注入和有功潮流與電壓相角θ的線性關系為：Pinj＝Bbusθ?????????????????????????????????????????????????(1)Pflow＝BbranchCθ其中，Bbus是非滿秩矩陣，通過選擇參考母線后，由(1)式求解得到,構造置換矩陣Pref來改變Pinj的結構，使參考母線的有功注入和非參考母線的有功注入分為位于矩陣的頂部和底部，利用(1)式中的第一個方程，將非參考母線的電壓相角與參考母線電壓相角和非參考母線有功注入相關聯，則有：PrefPinj=PinjrefPinjnon-ref=PrefBbusPrefTPrefθ=PrefBbusPrefTθinjrefθinjnon-ref⇒Pinjnon-ref=0IN-1PrefPinj=0IN-1×PBP111×1PBP121×(N-1)PBP21(N-1)×1PBP22(N-1)×(N-1)×θinjrefθinjnon-ref=PBP21θinjref+PBP22θinjnon-ref⇒θinjnon-ref=[PBP22]-1(Pinjnon-ref-PBP21θinjref)---(2)]]>其中，PBP=PrefBbusPrefT,PrefTPref=IN,]]>類似地，有功潮流表示為：Pflow=Bbranchθ=BbranchPrefTPrefθ=BbranchPrefTθinjrefθinjnon-ref=BPbranchrefBPbranchnon-refθinjrefθinjnon-ref=BPbranchrefθinjref+BPbranchnon-refθinjnon-ref=BPbranchrefθinjref+BPbranchnon-ref[PBP22]-1×(Pinjnon-ref-PBP21θinjref)=BPbranchnon-ref[PBP22]-1Pinjnon-ref+BPθinjref---(3)]]>其中，BPbranch=BbranchPrefT,BP=BPbranchref-BPbranchnon-ref[PBP22]-1PBP21,]]>通過設置參考母線的相角為0，由(3)式得到有功潮流與注入之間的線性關系：Pflow=BPbranchnon-ref[PBP22]-1Pinjnon-ref⇒Pflow=H′Pinjnon-ref=0H′PinjrefPinjnon-ref=HPinj---(4)]]>BP及PBP矩陣通過支路?節點關聯矩陣C和電抗x很容易地推導得到：BP′branch＝diag(1/x)C′?????????????????????????????????????(5)PBP22＝C′Tdiag(1/x)C′其中，C′為C消去參考母線所在列后的矩陣，因此，H′可以由C′和x表示為：H′=[diag(1/x)C′]{C′Tdiag(1/x)C′}-1⇒H′C′Tdiag(1/x)C′=diag(1/x)C′---(6)]]>因為矩陣H′和C′的秩均為N?1，其乘積H′C′T的秩也必為N?1，因此，矩陣H′C′T中存在L?(N?1)個0特征值，其相應的特征向量張成了H′C′T的零空間，方程式(6)隱含了矩陣H′C′T的N?1個特征值為單位1，其相應的特征向量為diag(1/x)C′的列向量，因此，diag(1/x)C′張成了H′C′T的實空間，因此，H′C′T特征值分解產生：特征值0，其對應的特征向量張成了H′C′T的零空間；特征值1，其對應的特征向量張成了H′C′T的實空間，為了從功率轉移分布因子矩陣中計算出x，需要對H′C′T進行特征分解，選擇特征值為1所對應的多個特征向量并定義此特征向量集為V′，因為其特征值均為單位1，所以其對應的特征向量不唯一，因此，直接從功率轉移分布因子矩陣中計算x很困難，的確，這...

【技術特征摘要】
1.一種基于功率轉移分布因子的方法，其特征是，它包括以下步驟：
1)功率轉移分布因子的結構特性描述
L×N維功率轉移分布因子矩陣H將有功潮流與有功注入相聯系，有功注入是最優潮流的
控制變量，在直流潮流模式下，有功注入和有功潮流與電壓相角θ的線性關系為：
Pinj＝Bbusθ?????????????????????????????????????????????????(1)
Pflow＝BbranchCθ
其中，Bbus是非滿秩矩陣，通過選擇參考母線后，由(1)式求解得到,
構造置換矩陣Pref來改變Pinj的結構，使參考母線的有功注入和非參考母線的有功注入分為
位于矩陣的頂部和底部，利用(1)式中的第一個方程，將非參考母線的電壓相角與參考母線電
壓相角和非參考母線有功注入相關聯，則有：
PrefPinj=PinjrefPinjnon-ref=PrefBbusPrefTPrefθ=PrefBbusPrefTθinjrefθinjnon-ref⇒Pinjnon-ref=0IN-1PrefPinj=0IN-1×PBP111×1PBP121×(N-1)PBP21(N-1)×1PBP22(N-1)×(N-1)×θinjrefθinjnon-ref=PBP21θinjref+PBP22θinjnon-ref⇒θinjnon-ref=[PBP22]-1(Pinjnon-ref-PBP21θinjref)---(2)]]>其中，PBP=PrefBbusPrefT,PrefTPref=IN,]]>類似地，有功潮流表示為：
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭健，段金君，于永忠，韓璐，劉玉劍，閆晶，韓潔平，王燕濤，
申請(專利權)人：國家電網公司，國網吉林省電力有限公司吉林供電公司，東北電力大學，
類型：發明
國別省市：北京;11