一种大量分布式潮流控制器接入的潮流计算方法与流程
本发明涉及一种用于大量分布式潮流控制器接入的灵活潮流计算方法，属于柔性交流输电技术领域。
背景技术：
根据国家能源和电力规划，跨区域的大容量特高压直流输电、集中接入的大规模新能源发电将在我国电力系统中得到长足的发展，其接入后对电网运行的影响及潮流柔性控制等问题也亟需深入研究和探索。
在无任何潮流控制装置的系统中，电网潮流主要根据系统输电线路等的阻抗函数而自然分布。但这种自然形成的、不受控制的潮流分布一般并不是系统运行所希望的潮流分布，并可能会给系统的运行带来输送能力不足、传输损耗大、电压越限，甚至系统稳定破坏等一系列问题。为改善系统潮流分布，目前电力系统已采用一些大容量的灵活交流输电，但大容量的集中式潮流控制器由于造价昂贵且占地面积大，故分布式潮流控制器开始因其独特的优势开始引起业界的关注。
目前含潮流控制设备的潮流计算主要是通过将系统状态变量,包括节点电压、相角，与潮流控制设备的状态变量联立迭代，因此需要对雅克比矩阵中的元素修正，且在潮流计算中潮流控制设备的控制目标不易修改。当系统中含有分布式潮流控制器时，导致雅克比矩阵维数大大增加，导致潮流计算复杂。
技术实现要素：
发明目的：本发明所要解决的技术问题是大量分布式潮流控制器接入潮流计算，提供一种能够方便实现含大量分布式潮流控制器接入的潮流计算方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
一种大量分布潮流控制器接入的潮流计算方法，其特征在于，该计算方法包括如下步骤：
(1)系统初始化，确定分布式潮流控制器的个数、接入位置以及控制方式，所述控制方式包括恒定线路有功功率控制策略及恒定输出功率控制策略，并设置其状态变量初值；
(2)计算系统各节点的功率偏差，根据分布式潮流控制器的等效功率注入模型修正相关节点的功率偏差；
根据分布式潮流控制器的等效注入功率数学模型：
其中，Ui，θi，Pis，Qis分别为i节点的电压幅值、相角、等效注入有功功率、等效注入无功功率；Uj、θj、Pjs、Qjs分别为j节点的电压幅值、相角、等效注入有功功率、等效注入无功功率g、b分别为i与j节点之间线路的电导和电钠，bc为i与j节点两端的对地电钠，UDPFC、δD分别为接入的i，j两节点之间的分布式潮流控制器的电压和相角；
(3)主迭代过程采用牛顿拉夫逊法求解系统状态变量，求出系统状态变量的雅克比矩阵后通过矩阵变换求解系统的运行状态，包括电压和相角，并进行系统状态变量的迭代修正；
(4)进入以下子迭代过程，根据分布式潮流控制器的控制目标方程和内部约束方程对其状态变量值进行修正，若没有达到子迭代中的收敛条件，则重复进行步骤(4),若已达到，则进入步骤(5)；
其中分布式潮流控制器的内部约束方程为：
PDPFC为分布式潮流控制器发出的有功功率，其控制策略有恒定线路有功功率控制策略及恒定输出功率控制策略；根据对系统控制的需要采用合适的控制策略，若要控制线路有功功率为恒定值时，采用恒定线路有功功率控制策略，其控制目标方程为：
Pref为设定的线路有功功率参考值，子迭代结束条件为max|ΔPij,PDPFC|≤ε或迭代次数k>100，其中max|ΔPij,PDPFC|表示各分布式潮流控制器中输出有功功率和线路有功功率偏差中的最大值；
若需要对分布式潮流控制器进行恒定输出功率控制时采用恒定输出功率为控制策略，其控制目标为：
Qref为分布式潮流控制器的容量设定参考值，子迭代收敛条件为max|ΔQDPFC,PDPFC|≤ε或迭代次数k>100，其中max|ΔQDPFC,PDPFC|表示各分布式潮流控制器中输出功率偏差和有功功率中的最大值；
(5)判断是否满足系统收敛条件，若是，则结束潮流计算；若否，则转至步骤(2)；
其中系统收敛条件为max|ΔP，ΔQ|＜ε或主迭代次数m≥100；ΔP，ΔQ为各节点的有功功率和无功功率的偏差值。
进一步的，步骤(1)中，分布式潮流控制器的电压幅值初值均取0.1p.u.即标幺值为0.1，相角取步骤(4)、(5)中ε取10-5。
有益效果：本发明提出了一种大量分布式潮流控制器接入的潮流计算方法，该方法将分布式潮流控制器的状态变量与系统变量交替迭代，并考虑到分布式潮流控制器的不同控制目标，实现含大量分布式潮流控制器接入时的潮流计算。与现有常用的联立迭代潮流算法相比，采用本方法能保留传统潮流算法的迭代形式和雅克比矩阵的特点，不增加雅克比矩阵的维数，只需要在子迭代过程进行相应修改，易于与原有的潮流算法相结合。
附图说明
图1为本发明方法的总流程图。
图2为IEEE-30节点系统结构图。
具体实施方式：
下面参照附图并结合实施例对本发明作进一步详细描述。但是本发明不限于所给出的例子。
本实施例仅对1台和2台DPFC即分布式潮流控制器接入后做相应的潮流计算以验证算法的正确性，若需要额外增加分布式潮流控制器的数量，只需要增加相应的分布式潮流控制器的子迭代过程。
(1)系统初始化，主迭代和子迭代次数m、k均设置为0，确定分布式潮流控制器的个数、接入位置以及控制方式，所述控制方式包括恒定线路有功功率控制策略及恒定输出功率控制策略，并设置其状态变量初值电压幅值为0.1p.u.，相角取
(2)计算系统各节点的功率偏差，根据分布式潮流控制器的等效功率注入模型修正相关节点的功率偏差；
根据分布式潮流控制器的等效注入功率数学模型：
其中，Ui，θi，Pis，Qis分别为i节点的电压幅值、相角、等效注入有功功率、等效注入无功功率；Uj、θj、Pjs、Qjs分别为j节点的电压幅值、相角、等效注入有功功率、等效注入无功功率g、b分别为i与j节点之间线路的电导和电钠，bc为i与j节点两端的对地电钠，UDPFC、δD分别为接入的i，j两节点之间的分布式潮流控制器的电压和相角；
(3)主迭代过程采用牛顿拉夫逊法求解系统状态变量，求出系统状态变量的雅克比矩阵后通过矩阵变换求解系统的运行状态，包括电压和相角，并进行系统状态变量的迭代修正；
(4)进入以下子迭代过程，根据分布式潮流控制器的控制目标方程和内部约束方程对其状态变量值进行修正，若没有达到子迭代中的收敛条件，则重复进行步骤(4),若已达到，则进入步骤(5)；
其中分布式潮流控制器的内部约束方程为：
PDPFC为分布式潮流控制器发出的有功功率，其控制策略有恒定线路有功功率控制策略及恒定输出功率控制策略；根据对系统控制的需要采用合适的控制策略，若要控制线路有功功率为恒定值时，采用恒定线路有功功率控制策略，其控制目标方程为：
Pref为设定的线路有功功率参考值，子迭代结束条件为max|ΔPij,PDPFC|≤ε或迭代次数k>100，其中max|ΔPij,PDPFC|表示各分布式潮流控制器中输出有功功率和线路有功功率偏差中的最大值；；
若需要对分布式潮流控制器进行恒定输出功率控制时采用恒定输出功率为控制策略，其控制目标为：
Qref为分布式潮流控制器的容量设定参考值，子迭代收敛条件为max|ΔQDPFC,PDPFC|≤ε或迭代次数k>100，其中max|ΔQDPFC,PDPFC|表示各分布式潮流控制器中输出功率偏差和有功功率中的最大值；
(5)判断是否满足系统收敛条件，若是，则结束潮流计算；若否，则转至步骤(2)。
其中系统收敛条件为max|ΔP，ΔQ|＜ε或主迭代次数m≥100；ΔP，ΔQ为各节点的有功功率和无功功率的偏差值。
步骤(4)、(5)中ε取10-5。
如图2所示，根据IEEE-30节点电力系统模型的网络结构和网络参数，该网络包括6台发电机(节点1，2，5，8，11，13)及41条支路。表1分别给出了支路2-6和支路9-10的初始运行结果，表2分别给出了支路2-6和支路9-10上安装DPFC的情况，DPFC分别安装在上述支路的首段出口处。
表1 IEEE-30节点系统部分支路初始运行状态
为验证潮流计算的正确性，本次实施案例假设三种运行方式。
运行方式一：通过在支路2，6首段安装DPFC，控制支路传输有功参考值Pref＝0.59，使得线路传输功率增大50％。
运行方式二：通过在支路9，10首段安装DPFC，控制支路传输有功参考值Pref＝0.25，使得线路传输功率减小25％。
运行方式三：通过在支路2-6和支路9-10同时安装DPFC，控制支路传输有功参考值P26ref＝0.4，P910ref＝0.3。
表2 IEEE-30节点系统相关支路加入DPFC后的潮流结果
表2中的潮流计算结果表明，在方式一、方式二和方式三下，分布式潮流控制器均能使支路潮流达到控制的参考值，从而验证了本次算法的合理性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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