一種用于潮流不可解的恢復調整計算方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力變壓器狀態(tài)評估技術領域，具體涉及一種用于潮流不可解的恢復 調整計算方法。
【背景技術】
[0002] 潮流計算是電力系統(tǒng)分析的基礎，現(xiàn)有的潮流計算方法已經(jīng)成功應用到電力系統(tǒng) 能量管理系統(tǒng)中。但是，隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)逐步呈現(xiàn)遠距離輸電、重負荷、大區(qū)聯(lián)網(wǎng)的特點， 以及競爭機制的引入，電力系統(tǒng)的潮流計算變得越來越復雜，經(jīng)常出現(xiàn)潮流不收斂的情況。 在電網(wǎng)智能調度系統(tǒng)中安全校核應用由于是基于發(fā)電計劃和負荷預測數(shù)據(jù)，同時進行多斷 面潮流計算，受到潮流不收斂或收斂解不合理的問題更加突出，對于該類問題往往通過人 工進行調整或者直接采用直流潮流解，影響潮流計算的實用化效果。在調度員培訓系統(tǒng)中 由于季節(jié)性方式調整潮流計算也經(jīng)常出現(xiàn)潮流不收斂的情況。對于調度運行人員來講，在 遇見潮流不收斂問題是只能通過人工方式進行調整，但是，隨著電網(wǎng)規(guī)模的近一步擴展，傳 統(tǒng)的手工潮流調整方法效率過低，甚至存在無法手動調整收斂，為了提高潮流計算的自動 化應用水平，迫切需要在現(xiàn)代大電網(wǎng)系統(tǒng)的潮流計算中對于不可解斷面通過自動計算調整 策略，從而代替人工實現(xiàn)潮流不可解的自動恢復調整功能，是當前急需解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明所解決的技術問題是傳統(tǒng)的手工潮流調整方法用于解決潮流不可解，效率 過低，甚至存在無法手動調整收斂，影響潮流計算的實用化效果的問題。本發(fā)明的用于潮流 不可解的恢復調整計算方法，基于最優(yōu)乘子牛頓法進行求解，易于實現(xiàn)，同時能夠人工設定 調整方向也與實際電力系統(tǒng)運行方式調整保持一致，具備在實際電力系統(tǒng)應用的條件，作 為不可解潮流調整策略計算重要解決方法，具有良好的應用前景。
[0004] 為了解決達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是：
[0005] -種用于潮流不可解的恢復調整計算方法，其特征在于：包括以下步驟，
[0006] 步驟（1)，獲取潮流計算斷面信息，斷面信息包括電力系統(tǒng)的負荷和發(fā)電出力、節(jié) 點電壓幅值與相角、潮流計算節(jié)點類型，所述節(jié)點類型信息包括PQ、PV和平衡節(jié)點；
[0007] 步驟（2)，進行一次潮流計算，并識別出不收斂的潮流斷面；
[0008] 步驟（3)，設定可調發(fā)電機和可減載負荷，形成控制調整方向向量b ;
[0009] 步驟（4)，根據(jù)步驟（3)形成的控制調整方向b，設定調整步長為λ，利用對調整步 長λ的求解模擬調整量的變化，以調整量最小為目標得到潮流收斂解，實現(xiàn)將計算潮流恢 復可解轉化為求解調整步長λ最小的優(yōu)化，建立潮流不可解的恢復調整計算模型；
[0010] 步驟（5)，調整步長參數(shù)的初值設置，給定調整步長λ的初值為零，表示電力系統(tǒng) 當前運行方式，未進行任何方式的調整；
[0011] 步驟（6)，基于給定的調整步長參數(shù)值后的潮流方程，調整步長λ作為已知參數(shù)， 用帶參數(shù)的最優(yōu)乘子牛頓法求解得到一個解；
[0012] 步驟（7)，對步驟（6)得到的一個解進行判斷，若潮流計算不收斂，該解不滿足潮 流等式約束條件，則說明給定調整步長λ不滿足潮流等式約束條件，根據(jù)臨界點的雅可比 矩陣的特征向量計算奇異點的左特征向量，并計算調整步長參數(shù)λ的調整量△ λ，更新得 到新的調整步長λ，轉至步驟（6)繼續(xù)計算，直到潮流計算收斂，執(zhí)行步驟（8);
[0013] 步驟（8)，潮流計算收斂，則判斷調整步長λ對應調整量Δ λ的大小，若Δ λ已 滿足收斂判據(jù)，則得到最終調整步長λ，并計算出步驟（3)給定的控制調整方向向量b上 恢復潮流解的調整策略；若A λ不滿足收斂判據(jù)，則將△ λ減半后更新得到新的調整步長 λ，轉至步驟（6)繼續(xù)進行計算；
[0014] 步驟（9)，根據(jù)步驟（8)得到的調整策略，進行恢復潮流解調整。
[0015] 前述的用于潮流不可解的恢復調整計算方法，其特征在于：步驟（3)，設定可調發(fā) 電機和可減載負荷，形成控制調整方向向量b，對于節(jié)點i的有功調整方向，如公式（1)所 示：
[0017] 對于節(jié)點i的無功調整方，如公式（2)所示：
[0019] 其中，Id1為節(jié)點i對應有功或無功調整方向，APig, APid為設置的節(jié)點i參與有功 調整的發(fā)電和負荷分配量，AQig, AQid為設置的節(jié)點i參與無功調整發(fā)電和負荷分配量。
[0020] 前述的用于潮流不可解的恢復調整計算方法，其特征在于：步驟（4)，利用對調整 步長λ的求解模擬調整量的變化，以調整量最小為目標得到潮流收斂解，實現(xiàn)將計算潮流 恢復可解轉化為求解調整步長λ最小的優(yōu)化，建立潮流不可解的恢復調整計算模型，如公 式⑶所示，
[0021] 優(yōu)化對象min λ
[0022] 約束條件 @
[0023] Pgl-Pdl-fPl (V, Θ)-Ab1=O
[0024] Qgl-Qdl-fQl (V, Θ)-Ab1=O
[0025]
[0026] 其中，V，Θ為節(jié)點的電壓幅值和相角向量，fPi(V，θ )，f^V，θ )為節(jié)點i處支路 有功功率之和、無功功率之和，Pgi和Q gi為節(jié)點i的發(fā)電有功功率和無功功率，P di和Q di分 別為節(jié)點i的負荷有功和無功功率。
[0027] 前述的用于潮流不可解的恢復調整計算方法，其特征在于：步驟（6)，基于給定的 調整步長參數(shù)值后的潮流方程，調整步長λ作為已知參數(shù)，用帶參數(shù)的最優(yōu)乘子牛頓法求 解得到一個解，包括以下步驟：
[0028] (1)列出帶參數(shù)的潮流方程的簡化式，如公式（4)所示
[0029] f (X，λ ) = f (X) + λ b = S (4)
[0030] 其中，x為電力系統(tǒng)的狀態(tài)變量向量，在極坐標下即節(jié)點電壓幅值和相角，f(x)為 節(jié)點功率方程向量，f( x，λ)為參數(shù)化節(jié)點功率方程向量，向量b為步驟（3)給定的控制調 整方向向量，S為當前狀態(tài)下節(jié)點注入功率相量的向量；
[0031] (2)構造的潮流方程的目標函數(shù)F(X)，如公式（5)所示，
[0033] (3)若潮流方程可解，則目標函數(shù)F(X)的最小值為0,若目標函數(shù)F(X)的最小值 不為〇,則表示不存在滿足公式（3)的等式約束，則將公式（4)的求解被轉化為求解一個非 線性規(guī)劃，尋找最優(yōu)解X%使得FOO =HiinFUhFOO為最小的目標函數(shù)值；
[0034] (4)采用最優(yōu)乘子牛頓法求公式⑷時，其修正方程，如公式（6)、公式（7)所示，
[0035] Axk= -J 1Cxk, λ) (f (xk，λ)-S) (6)
[0036] xk+1= xk+ykAxk (7)
[0037] 其中，xk，xk+1分別表示第k次和第k+1次迭代狀態(tài)向量，Δ χ k為第k次計算狀態(tài) 變量的修正向量，J(xk，λ)為第k次迭代的雅可比矩陣，y k為第k次迭代的最優(yōu)乘子， f(xk，λ)為第k次節(jié)點功率方程向量。
[0038] (5)確定最優(yōu)乘子μ，將目標函數(shù)F(X)的公式（5)，化簡為如公式⑶所示，
[0040] 其中，A = S_f(xk \ λ )，B = _J(xk \ λ ) Δ xk，C = -f( Δ xk，λ )，η 為潮流方程的個 數(shù)，k為迭代步數(shù)；
[0041] 求解F/Φ，令&?· = ()，得到關于確定最優(yōu)乘子μ的一個三次方程，利用卡丹 公式解該三次方程，得到確定最優(yōu)乘子μ ;
[0042] (6)根據(jù)計算得到的第k次迭代的最優(yōu)乘子yk，并利用公式（6)和（7)確定第k+1 次迭代的狀態(tài)向量X k+1，經(jīng)過多次迭代計算，收斂后的狀態(tài)向量Xk+1為潮流最終收斂解。
[0043] 前述的用于潮流不可解的恢復調整計算方法，其特征在于：(4)采用最優(yōu)乘子牛 頓法求公式（4)時，若經(jīng)過若干次迭代