一种基于全纯嵌入的解析化配电网潮流计算方法与流程

本发明涉及电力系统，具体为一种基于全纯嵌入的解析化配电网潮流计算方法。

背景技术：

1、分布式光伏、风电、电动汽车等的接入配电网，给配电网的安全稳定运行带来了巨大的挑战，可靠的配电网潮流计算是配电网安全分析、运行及规划的基础。

2、配电网的潮流计算是通过非线性方程求解方法，求解得到各节点的电压幅值和相位及线路上流过的功率。传统的配电网潮流计算只针对配电网具体运行工况下的潮流进行求解，得到该运行工况下的潮流方程解。针对不同的运行工况，需要多次进行潮流求解，存在计算量大，计算耗时长的问题。因此，有必要寻找可高效、精确求取运行工况变化下的潮流方程解析解。

3、全纯嵌入方法是一种用于解决电力系统中潮流问题的数学方法。这是一种基于复分析和全纯函数理论的非迭代数值方法，相较于迭代型(如牛顿法)算法，其在电力系统潮流求解方面具有非初值依赖等优势。全纯嵌入法的嵌入因子根据不同的嵌入方式可有不同的实际物理含义，因此其在解析化潮流计算方面具有较大的应用前景。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

3、因此，本发明解决的技术问题是：现有的配电网潮流计算方法在求解潮流时，只能得到配电网系统运行状态给定(新能源出力给定，网络拓扑给定，负荷给定，与输电网耦合点电压给定)情况下的潮流解。若给定的运行状态发生改变，则需要重新进行潮流计算，具有计算耗时长，计算效率低的缺点。

4、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于全纯嵌入的解析化配电网潮流计算方法，包括：

5、输入配电网的拓扑、负荷信息；

6、根据输入的信息，在耦合点电压为1时，进行潮流计算得到初始幂级数，并设置潮流收敛的条件及最高计算的阶数；

7、根据递归公式求解得到高阶电压幂级数系数；

8、判断潮流是否收敛，获得最终的电压幂级数。

9、作为本发明所述的基于全纯嵌入的解析化配电网潮流计算方法的一种优选方案，其中：所述潮流计算，具体包括：

10、建立配电网潮流计算模型，将与输电网的耦合点看作平衡节点，除平衡点外，其他节点作为pq节点，pq节点潮流模型可表示为：

11、

12、其中yik为节点导纳矩阵的第i行第k列的元素，vk为节点k的电压，si为节点i的注入复功率，*为复数的共轭运算，n为配电网的节点个数。

13、作为本发明所述的基于全纯嵌入的解析化配电网潮流计算方法的一种优选方案，其中：所述耦合点的电压为给定值，一次潮流计算得到的潮流解只能是给定值工况下的潮流解，当耦合点的电压改变时，就需要对配电网模型进行重新求解。

14、作为本发明所述的基于全纯嵌入的解析化配电网潮流计算方法的一种优选方案，其中：考虑耦合点电压变化，建立全纯嵌入模型：

15、vi(α)＝1+α

16、上式中α为嵌入因子，其可表示电压在标幺值1的附近以α为大小进行波动。

17、作为本发明所述的基于全纯嵌入的解析化配电网潮流计算方法的一种优选方案，其中：所述pq节点的全纯嵌入形式为：

18、

19、对全纯电压函数vk(α)及vi*(α*)进行展开，展开式表示为：

20、vk(α)＝vk[0]+vk[1]α+vk[2]α2+...+vk[n]αn

21、vi*(α*)＝vi*[0]+vi*[1]α+vi*[2]α2+...+vi*[n]αn

22、其中vk[0]，vk[1]及vk[2]为电压幂级数的系数；

23、引入了变量wi*(α*)，其为vi*(α*)的倒数即

24、vi*(α*)wi*(α*)＝1

25、将wi*(α*)展开为幂级数的形式：

26、wi*(α*)＝wi*[0]+wi*[1]α+wi*[2]α2+...+wi*[n]αn。

27、作为本发明所述的基于全纯嵌入的解析化配电网潮流计算方法的一种优选方案，其中：对所述pq节点的嵌入方程进行展开得到：

28、

29、将式左右两侧阶数相等的对应相等，则得到

30、

31、

32、...

33、

34、对新引入变量w得到的方程进行展开得到：

35、(w[0]+w[1]α+w[2]α2+...+w[n]αn)(v[0]+v[1]α+v[2]α2+...+v[n]αn)＝1将方程两边同阶幂级数相等得到如下的递推公式：

36、w[0]v[0]＝1

37、w[0]v[1]+w[1]v[0]＝0

38、...

39、

40、v[0]、w[0]被称为幂级数初值，其值为耦合点电压为1的潮流计算结果，v[1]、v[n]、v[n-k]、w[1]、w[n]、w[k]以及相关字符均为高阶系数。

41、作为本发明所述的基于全纯嵌入的解析化配电网潮流计算方法的一种优选方案，其中：所述递归公式，表示为：

42、

43、作为本发明所述的基于全纯嵌入的解析化配电网潮流计算方法的一种优选方案，其中：定义平均绝对误差指标如下：

44、

45、其中vi和分别为节点的真实值和电压的估值，n为节点的个数。

46、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的方法的步骤。

47、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的方法的步骤。

48、本发明的有益效果：本发明采用全纯嵌入方法，对耦合点电压变化的配电网的潮流进行解析化求解，该方法对初值不依赖，具有良好的工程应用前景。通过推导了电压幂级数求解的递推公式，将电压变量以解析的形式进行表示，可高效获得潮流解。极大地提高了配电网潮流计算的效率，且同时具有良好的准确性。该方法仅需通过一次潮流计算即可得到其它运行工况下的潮流解，可避免多次潮流计算，极大地提升了计算效率，具有工程应用适应性强的优点。

技术特征：

1.一种基于全纯嵌入的解析化配电网潮流计算方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于全纯嵌入的解析化配电网潮流计算方法，其特征在于：所述潮流计算，具体包括：

3.如权利要求2所述的基于全纯嵌入的解析化配电网潮流计算方法，其特征在于：所述耦合点的电压为给定值，一次潮流计算得到的潮流解只能是给定值工况下的潮流解，当耦合点的电压改变时，对配电网模型进行重新求解。

4.如权利要求3所述的基于全纯嵌入的解析化配电网潮流计算方法，其特征在于：考虑耦合点电压变化，建立全纯嵌入模型：

5.如权利要求4所述的基于全纯嵌入的解析化配电网潮流计算方法，其特征在于：所述pq节点的全纯嵌入形式为：

6.如权利要求5所述的基于全纯嵌入的解析化配电网潮流计算方法，其特征在于：对所述pq节点的嵌入方程进行展开得到：

7.如权利要求6所述的基于全纯嵌入的解析化配电网潮流计算方法，其征在于：所述递归公式，表示为：

8.如权利要求7所述的基于全纯嵌入的解析化配电网潮流计算方法，其特征在于：

9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种基于全纯嵌入的解析化配电网潮流计算方法包括：输入配电网的拓扑，负荷信息；根据输入的电网信息，在耦合点电压为1时，进行潮流计算得到初始幂级数，并设置潮流收敛的条件及最高计算的阶数；根据递归公式求解得到高阶电压幂级数系数；判断潮流是否收敛，如果收敛则结束，不收敛则返回上一步；满足收敛条件后，获得最终的电压幂级数。本发明采用全纯嵌入方法，对耦合点电压变化的配电网的潮流进行解析化求解，该方法对初值不依赖，具有良好的工程应用前景。通过推导了电压幂级数求解的递推公式，将电压变量以解析的形式进行表示，可高效获得潮流解。极大地提高了配电网潮流计算的效率，且同时具有良好的准确性。

技术研发人员：周柯,白浩,金庆忍,要若天,吴丽芳,杨炜晨,俞小勇,郭琦,张碧芸,刘通,李巍,周扬珺
受保护的技术使用者：广西电网有限责任公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15