一种潮流模型母线节点简化建模和分析方法及系统与流程

本发明涉及电力系统仿真建模，具体为一种潮流模型母线节点简化建模和分析方法及系统。

背景技术：

1、电网潮流计算，也称为电力系统稳态潮流计算，是研究在某个时刻，给定各个发电机的有功和无功功率、以及负载节点的有功和无功功率，通过计算，得出这个系统中每条导线的有功和无功功率、各节点的电压大小和相位角、以及各节点的相对相角。通过潮流计算可以帮助掌握电网的工作状态，预测并处理可能出现的故障，也能为电网的经济调度提供决策依据，如选择最佳的发电机投切策略，减小线路损耗，提高电能的利用效率。

2、母线节点(bus)是电力系统分析中的基本单位，它并不代表实际存在的物理设备，而是用于辅助后续的分析计算。在进行潮流计算的时候，算法内核一方面通过母线节点来描述系统内部的连接情况，另一方面通过母线的模型参数来标注当前节点对应的电压等级、节点类型(pv、pq或者vθ)以及电压/相角的迭代初始值。在潮流计算开始前，会基于上述的模型参数进行标幺化和初始化等操作，因此母线模型参数对于潮流计算来说是非常重要的。

技术实现思路

1、鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明解决的技术问题是：现有技术搭建的母线节点数量非常多，在拓扑的过程中需要设置大量的重复参数，对工作人员造成负担。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种潮流模型母线节点简化建模和分析方法，包括：采集电网的实际数据，搭建母线节点；构建并定义拓扑模型，确定基准电压，根据母线映射节点的参数；根据两端节点的参数映射支路的参数，完成拓扑模型。

4、作为本发明所述的潮流模型母线节点简化建模和分析方法的一种优选方案，其中：搭建所述母线节点包括，根据电压等级将电力系统分为多个子系统，在同一电压等级的子系统内，设置至少1个母线节点，使母线节点的电压参数与子系统的电压等级匹配。

5、作为本发明所述的潮流模型母线节点简化建模和分析方法的一种优选方案，其中：定义所述拓扑模型包括，将系统拓扑解析成由边和节点构成的图，其中节点代表母线和没有搭建母线的连接点，边代表变压器和传输线。

6、作为本发明所述的潮流模型母线节点简化建模和分析方法的一种优选方案，其中：所述基准电压包括，当所述子系统内只存在一个母线节点时，将母线节点的电压设置为子系统的基准电压；当所述子系统内存在多个母线节点时，选择电压稳定且电流平衡的母线节点的电压设置为基准电压；当所述母线节点的负荷大于设定阈值时，超过阈值的母线节点的电压不能设置为基准电压。

7、作为本发明所述的潮流模型母线节点简化建模和分析方法的一种优选方案，其中：所述子系统的划分范围包括，将变压器看作图的割边，利用广度优先搜索实现子系统识别，具体包括，选择随机变压器，作为广度优先搜索的起始点；从起始点开始逐层扩展，在每一层，访问与当前节点直接相连的节点，并将节点添加到搜索队列中；逐步识别出与变压器直接或间接连接的所有节点，从而识别出一个子系统；选择下一个变压器，重复逐层扩展并访问节点的过程，识别出下一个子系统。

8、作为本发明所述的潮流模型母线节点简化建模和分析方法的一种优选方案，其中：映射所述节点的参数包括，当节点处有母线时，基准电压为母线电压，标幺化后的初始电压和初始相角设置为1.0和0.0；当没有母线的节点不收敛时，对不收敛的节点接入母线，再将标幺化后的初始电压和初始相角设置为1.0和0.0；当节点处没有母线时，基准电压为所在子系统的基准电压，标幺化后的初始电压和初始相角设置为1.0和0.0。

9、作为本发明所述的潮流模型母线节点简化建模和分析方法的一种优选方案，其中：所述支路的参数包括，

10、

11、其中，f(x)表示支路标幺化后的参数；表示支路的平均实际参数；xmin表示支路以及两端节点处的参数最小实际值；xmax表示支路以及两端节点处的参数最大实际值。

12、第二方面，本发明还提供了潮流模型母线节点简化建模和分析系统，包括，采集模块，采集电网的实际数据，根据电压等级将电力系统分为多个子系统，在同一电压等级的子系统内，设置至少1个母线节点，使母线节点的电压参数与子系统的电压等级匹配；

13、模型构建模块，根据采集的数据和搭建的母线节点，构建潮流拓扑模型，确定每个子系统的基准电压；

14、参数映射模块，根据母线映射节点的参数，根据支路两端节点的参数结合支路本身的参数，映射支路参数，完成模型的构建。

15、第三方面，本发明还提供了一种计算设备，包括：存储器和处理器；

16、所述存储器用于存储计算机可执行指令，所述处理器用于执行所述计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现所述潮流模型母线节点简化建模和分析方法的步骤。

17、第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现所述潮流模型母线节点简化建模和分析方法的步骤。

18、本发明的有益效果：本发明通过识别各电压等级子系统对应的基准电压，并将其与每个节点进行关联，同时调整节点初始电压及相角的参数设置方法，实现了母线节点的“按需搭建”，可以有效减少潮流模型搭建过程中的母线数量和参数设置工作量，同时允许不同元件端口相互直连，降低了建模难度。

技术特征：

1.一种潮流模型母线节点简化建模和分析方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的潮流模型母线节点简化建模和分析方法，其特征在于：搭建所述母线节点包括，根据电压等级将电力系统分为多个子系统，在同一电压等级的子系统内，设置至少1个母线节点，使母线节点的电压参数与子系统的电压等级匹配。

3.如权利要求2所述的潮流模型母线节点简化建模和分析方法，其特征在于：定义所述拓扑模型包括，将系统拓扑解析成由边和节点构成的图，其中节点代表母线和没有搭建母线的连接点，边代表变压器和传输线。

4.如权利要求3所述的潮流模型母线节点简化建模和分析方法，其特征在于：所述基准电压包括，当所述子系统内只存在一个母线节点时，将母线节点的电压设置为子系统的基准电压；

5.如权利要求4所述的潮流模型母线节点简化建模和分析方法，其特征在于：所述子系统的划分范围包括，将变压器看作图的割边，利用广度优先搜索实现子系统识别，具体包括：

6.如权利要求5所述的潮流模型母线节点简化建模和分析方法，其特征在于：映射所述节点的参数包括，当节点处有母线时，基准电压为母线电压，标幺化后的初始电压和初始相角设置为1.0和0.0；

7.如权利要求6所述的潮流模型母线节点简化建模和分析方法，其特征在于：所述支路的参数包括，

8.一种采用如权利要求1～7任一所述方法的潮流模型母线节点简化建模和分析系统，其特征在于，包括，

9.一种计算设备，包括：存储器和处理器；

10.一种计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现权利要求1至7任一项所述的方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种潮流模型母线节点简化建模和分析方法及系统，包括：采集电网的实际数据，搭建母线节点；构建并定义拓扑模型，确定基准电压，根据母线映射节点的参数；根据两端节点的参数映射支路的参数，完成拓扑模型。本发明通过识别各电压等级子系统对应的基准电压，并将其与每个节点进行关联，同时调整节点初始电压及相角的参数设置方法，实现了母线节点的“按需搭建”，可以有效减少潮流模型搭建过程中的母线数量和参数设置工作量，同时允许不同元件端口相互直连，降低了建模难度。

技术研发人员：陈卫东,郭敏,姚知洋,吴晓锐,叶映泉,韩帅,孙乐平,奉斌,金庆忍,宋吉来
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：2024/2/1