CN102510107A - 电力网中支路传输功率的策动分量获取方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力工程领域，提供了电力网中支路传输功率的策动分量获取方法。在本发明中，通过在获取发电机的复数电势、负荷的复数等值阻抗、支路两端节点的单位激励复数响应电压和支路的单位激励复数响应电流的前提下，根据支路传输功率关于发电机电势、支路两端节点的单位激励复数响应电压和支路的单位激励复数响应电流的函数关系式，建立支路传输功率的策动分量的算式获取支路传输功率中各发电机的策动分量，解决了现有的支路传输功率的策动分量获取方法存在的违背电路规律，且不能反映电力网中发电机的策动作用和负荷的被策动特性的问题。

Description

电力网中支路传输功率的策动分量获取方法

技术领域

本发明属于电力工程领域，尤其涉及电力网中支路传输功率的策动分量获取方法。

背景技术

目前，电力网需要在获取支路传输功率中各个发电机的策动分量的前提下，才能实现对电力网中线路及变压器的安全运行进行调控、对联络线交换功率进行控制、对输电定价及最优潮流进行求解。

现有的支路传输功率的策动分量的获取是基于节点功率平衡方程组的获取方法，其需要从节点功率平衡方程组中删除平衡发电机所连节点的功率平衡方程，使所有的支路传输功率中平衡发电机的功率分量均恒为零。这不仅导致电路定律的约束对平衡发电机失效，而且节点功率平衡方程组中发电机和负荷都采用功率等值，不能反映发电机和负荷在电路中所起的策动和被策动作用的物理本质。因此，现有的支路传输功率的策动分量获取方法存在违背电路规律，且不能反映电力网中发电机的策动作用和负荷的被策动特性的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供电力网中支路传输功率的策动分量获取方法，旨在解决现有的支路传输功率的策动分量获取方法存在的违背电路规律，且不能反映电力网中发电机的策动作用和负荷的被策动特性的问题。

本发明是这样实现的，电力网中支路传输功率的策动分量获取方法，所述电力网中支路传输功率的策动分量获取方法包括以下步骤：

根据已知的电力网的潮流解和电力网参数获取发电机的复数电势和负荷的复数等值阻抗；

根据所述发电机的复数电势和所述负荷的复数等值阻抗以及已知的电力网的支路阻抗获取支路两端节点的单位激励复数响应电压和支路的单位激励复数响应电流；

根据所述发电机电势、所述支路两端节点的单位激励复数响应电压、所述支路的单位激励复数响应电流、支路的复数传输功率关于所述发电机电势和所述支路两端节点的单位激励复数响应电压以及所述支路的单位激励复数响应电流的函数关系式获取支路传输功率中各发电机的策动分量。

在本发明中，通过在获取所述发电机的复数电势、所述负荷的复数等值阻抗、所述支路两端节点的单位激励复数响应电压和所述支路的单位激励复数响应电流的前提下，根据所述支路传输功率关于发电机电势、支路两端节点的单位激励复数响应电压和支路的单位激励复数响应电流的函数关系式，建立支路传输功率的策动分量的算式获取支路传输功率中各发电机的策动分量，解决了现有的支路传输功率的策动分量获取方法存在的违背电路规律，且不能反映电力网中发电机的策动作用和负荷的被策动特性的问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电力网中支路传输功率的策动分量获取方法的实现流程图；

图2是本发明实施例提供的电力网通用模型的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了电力网中支路传输功率的策动分量获取方法，该电力网中支路传输功率的策动分量获取方法包括以下步骤：

根据已知的电力网的潮流解和电力网参数获取发电机的复数电势和负荷的复数等值阻抗；

根据所述发电机的复数电势和所述负荷的复数等值阻抗以及已知的电力网的支路阻抗获取支路两端节点的单位激励复数响应电压和支路的单位激励复数响应电流；

根据所述发电机电势、所述支路两端节点的单位激励复数响应电压、所述支路的单位激励复数响应电流、支路的复数传输功率关于所述发电机电势和所述支路两端节点的单位激励复数响应电压以及所述支路的单位激励复数响应电流的函数关系式获取支路传输功率中各发电机的策动分量。

在本发明中，通过在获取所述发电机的复数电势、所述负荷的复数等值阻抗、所述支路两端节点的单位激励复数响应电压和所述支路的单位激励复数响应电流的前提下，根据所述支路传输功率关于发电机电势、支路两端节点的单位激励复数响应电压和支路的单位激励复数响应电流的函数关系式，建立支路传输功率的策动分量的算式获取支路传输功率中各发电机的策动分量，解决了现有的支路传输功率的策动分量获取方法存在的违背电路规律，且不能反映电力网中发电机的策动作用和负荷的被策动特性的问题。

图1示出了本发明实施例提供的电力网中支路传输功率的策动分量获取方法的实现流程，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

在步骤S101中，根据已知的电力网的潮流解和电力网参数获取发电机的复数电势和负荷的复数等值阻抗。

步骤S101具体为：

根据已知的电力网的潮流解和已知的发电机的内阻抗获取发电机的复数电势。

在具体实施过程中，按照如下算式组计算发电机的复数电势：

${\stackrel{\‾}{E}}_{{\mathrm{Gi}}_n}={\stackrel{\‾}{V}}_{i_n}+{\stackrel{\‾}{z}}_{{\mathrm{Gi}}_n}{\stackrel{\‾}{I}}_{{\mathrm{Gi}}_n}$

其中，

是与节点i_n连接的发电机的复数电势，为节点i_n的复数电压，

是已知的与节点i_n连接的发电机的复数内阻抗，

是与节点i_n连接的发电机的复数电流，

和

为已知的电力网的潮流解，n为电力网中某个连接有发电机的节点的编号，n为正整数。

根据已知的电力网的潮流解和已知的负荷功率获取负荷的复数等值阻抗。

在具体实施过程中，按照如下算式组计算负荷的复数等值阻抗：

${\stackrel{\‾}{z}}_{{\mathrm{Di}}_n^{\′}}=\frac{{\left|{\stackrel{\‾}{V}}_{i_h^{\′}}\right|}^2}{P_{{\mathrm{Di}}_h^{\′}}-j{Q}_{{\mathrm{Di}}_h^{\′}}}$

其中，是与节点

连接的负荷的复数等值阻抗，

和

分别为与节点

相连的负荷从节点

吸收的有功功率和无功功率，和

均为已知量，

为节点

的复数电压，

是已知的电力网的潮流解，h为电力网中某个连接有负荷的节点的编号，h为正整数。

在步骤S102中，根据所述发电机的复数电势和所述负荷的复数等值阻抗以及已知的电力网的支路阻抗获取支路两端节点的单位激励复数响应电压和支路的单位激励复数响应电流。

步骤S102具体包括：

根据发电机的复数电势、负荷的复数等值阻抗及已知的电力网的支路阻抗获取支路两端节点的单位激励复数响应电压。

在具体实施过程中，由已知的电力网的支路阻抗及从步骤S101中得到的发电机的复数电势发电机内阻抗

和负荷的复数等值阻抗

根据电力网各节点的复数电压与各发电机的复数电势之间的关系方程式：

${[{\stackrel{\‾}{V}}_{i_1},{\stackrel{\‾}{V}}_{i_2},\·\·\·,{\stackrel{\‾}{V}}_{i_n},\·\·\·,{\stackrel{\‾}{V}}_{i_m},{\stackrel{\‾}{V}}_{i_1^{\′}},{\stackrel{\‾}{V}}_{i_2^{\′}},\·\·\·,{\stackrel{\‾}{V}}_{i_h^{\′}},\·\·\·,{\stackrel{\‾}{V}}_{i_x^{\′}}]}^T={\left(\stackrel{\‾}{z}\right)}_{r\×r}{[\frac{{\stackrel{\‾}{E}}_{{\mathrm{Gi}}_1}}{{\stackrel{\‾}{z}}_{{\mathrm{Gi}}_1}},\frac{{\stackrel{\‾}{E}}_{{\mathrm{Gi}}_2}}{{\stackrel{\‾}{z}}_{{\mathrm{Gi}}_2}},\·\·\·,\frac{{\stackrel{\‾}{E}}_{{\mathrm{Gi}}_n}}{{\stackrel{\‾}{z}}_{{\mathrm{Gi}}_n}}\·\·\·,\frac{{\stackrel{\‾}{E}}_{{\mathrm{Gi}}_m}}{{\stackrel{\‾}{z}}_{{\mathrm{Gi}}_m}}]}^T,$

按照如下算式组计算支路两端节点的单位激励复数响应电压：

${\stackrel{\‾}{\mathrm{\α}}}_{l_t^{\′}{i}_n}=\frac{{\stackrel{\‾}{Z}}_{l_t^{\′}{i}_n}}{{\stackrel{\‾}{z}}_{{\mathrm{Gi}}_n}}$

${\stackrel{\‾}{\mathrm{\α}}}_{l_t^{\′\′}{i}_n}=\frac{{\stackrel{\‾}{Z}}_{l_t^{\′\′}{i}_n}}{{\stackrel{\‾}{z}}_{{\mathrm{Gi}}_n}}$

其中，及

分别是节点i₁、节点i₂、节点i_n、节点i_m、节点

节点节点

及节点

的复数电压，

是由已知的电力网支路阻抗和负荷的复数等值阻抗

按照支路追加法直接形成的节点复数阻抗矩阵，节点阻抗矩阵

为r行r列矩阵，

及

分别为与节点i₁、节点i₂、节点i_n及节点i_m相连的发电机的复数电势，及

分别为已知的与节点i₁、节点i₂、节点i_n及节点i_m相连的发电机的复数内阻抗，

和

分别为与节点i_n相连的发电机单独激励时支路l_t的首端节点和末端节点

的单位激励复数响应电压，

为节点阻抗矩阵中支路l_t的首端节点

对应的行与节点i_n对应的列交叉处的元素，

为节点阻抗矩阵中支路l_t的末端节点

对应的行与节点i_n对应的列交叉处的元素，n为电力网中某个连接有发电机的节点的编号，m为电力网中连接有发电机的节点的个数，h为电力网中某个连接有负荷的节点的编号，x为电力网中连接有负荷的节点的个数，r为电力网中所有节点的个数，即r＝m+x，n、m、h、x、r均为正整数。

根据支路两端节点的单位激励复数响应电压和已知的支路阻抗获取支路的单位激励复数响应电流。

在具体实施过程中，按照如下算式计算支路的单位激励复数响应电流：

${\stackrel{\‾}{\mathrm{\β}}}_{l_t{i}_n}=({\stackrel{\‾}{\mathrm{\α}}}_{l_t^{\′}{i}_n}-{\stackrel{\‾}{\mathrm{\α}}}_{l_t^{\′\′}{i}_n})/{\stackrel{\‾}{z}}_{{\mathrm{Bl}}_t}$

其中，

为与节点i_n相连的发电机单独激励时支路l_t的单位激励复数响应电流，

为已知的支路l_t的复数阻抗。

在步骤S103中，根据发电机电势、支路两端节点的单位激励复数响应电压、支路的单位激励复数响应电流、支路的复数传输功率关于发电机电势和支路两端节点的单位激励复数响应电压以及支路的单位激励复数响应电流的函数关系式获取支路传输功率中各发电机的策动分量

步骤S103具体为：

根据支路两端节点的单位激励复数响应电压和支路的单位激励复数响应电流，按照如下关系式计算电力网支路的复数传输功率：

${\stackrel{\‾}{S}}_{l_t^{\′}}=\left(\underset{n=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\‾}{\mathrm{\α}}}_{l_t^{\′}{i}_n}{\stackrel{\‾}{E}}_{{\mathrm{Gi}}_n}\right)\left(\underset{n=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{\widehat{\mathrm{\β}}}_{l_t{i}_n}{\hat{E}}_{{\mathrm{Gi}}_n}\right).$

根据电力网支路的复数传输功率与其策动分量的关系方程式

按照如下算式计算电力网支路传输功率的策动分量：

${\stackrel{\‾}{S}}_{l_t^{\′}{i}_n}=0.5\left({\stackrel{\‾}{\mathrm{\α}}}_{l_t^{\′}{i}_n}{\stackrel{\‾}{E}}_{{\mathrm{Gi}}_n}\right)\left(\underset{k=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{\widehat{\mathrm{\β}}}_{l_t{i}_k}{\hat{E}}_{{\mathrm{Gi}}_k}\right)+0.5\left({\widehat{\mathrm{\β}}}_{l_t{i}_n}{\hat{E}}_{{\mathrm{Gi}}_n}\right)\left(\underset{k=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\‾}{\mathrm{\α}}}_{l_t^{\′}{i}_k}{\stackrel{\‾}{E}}_{{\mathrm{Gi}}_k}\right);$

其中，

为电力网中支路l_t的首端节点

的复数传输功率，

为电力网中支路l_t的首端节点

的复数传输功率中节点i_n所连发电机的策动分量，

和

分别为电力网中节点i_n和节点i_k所连发电机的单位电势单独激励和其他发电机的电势均短路时支路l_t的首端节点

的单位激励复数响应电压，和

分别为电力网中节点i_n和节点i_k所连发电机的单位电势单独激励和其他发电机的电势均短路时支路l_t的单位激励复数响应电流

和

的共轭值，

和

分别为与节点i_n和节点i_k相连的发电机的复数电势和

的共轭值，n和k均为电力网中某个连接有发电机的节点的编号，m为电力网中连接有发电机的节点的个数，n、m和k均为正整数。

以下结合电力网的通用模型(如图2所示)对电力网的组成和上述算式中的相关参数进行详细描述：

电力网模型包括发电机P1-Pm和负荷D1-Dx。

及

分别是节点i₁相连的发电机的复数电势、复数电流及复数内阻抗，

及

分别是与节点i₂相连的发电机的复数电势、复数电流及复数内阻抗，及分别是与节点i_n连接的发电机的复数电势、复数电流及复数内阻抗，

及

分别是与节点i_m连接的发电机的复数电势、复数电流及复数内阻抗，

及

分别是节点i₁、节点i₂、节点i_n及节点i_m的复数电压，

及

分别为电力网中支路l₁的首端节点

的复数电压、支路l₂的首端节点

的复数电压及支路l_t的首端节点

的复数电压，

及

分别为电力网中支路l₁的末端节点

的复数电压、支路l₂的末端节点

的复数电压及支路l_t的末端节点

的复数电压，电力网的负荷D1-Dx分别与节点

相连接，

及

分别是节点

节点

节点

及节点

的复数电压，节点节点

节点

节点

节点

节点

属于集合

n为电力网中某个连接有发电机的节点的编号，m为电力网中连接有发电机的节点的个数，h为电力网中某个连接有负荷的节点的编号，x为电力网中连接有负荷的节点的个数。

在本发明实施例中，通过在获取发电机的复数电势、负荷的复数等值阻抗、支路两端节点的单位激励复数响应电压和支路的单位激励复数响应电流的前提下，根据支路传输功率关于发电机电势、支路两端节点的单位激励复数响应电压和支路的单位激励复数响应电流的函数关系式，建立支路传输功率的策动分量的算式获取支路传输功率中各发电机的策动分量，解决了现有的支路传输功率的策动分量获取方法存在的违背电路规律，且不能反映电力网中发电机的策动作用和负荷的被策动特性的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.电力网中支路传输功率的策动分量获取方法，其特征在于，所述电力网中支路传输功率的策动分量获取方法包括以下步骤：

根据已知的电力网的潮流解和电力网参数获取发电机的复数电势和负荷的复数等值阻抗；

根据所述发电机的复数电势和所述负荷的复数等值阻抗以及已知的电力网的支路阻抗获取支路两端节点的单位激励复数响应电压和支路的单位激励复数响应电流；

根据所述发电机电势、所述支路两端节点的单位激励复数响应电压、所述支路的单位激励复数响应电流、支路的复数传输功率关于所述发电机电势和所述支路两端节点的单位激励复数响应电压以及所述支路的单位激励复数响应电流的函数关系式获取支路传输功率中各发电机的策动分量。

2.如权利要求1所述的电力网中支路传输功率的策动分量获取方法，其特征在于，所述根据已知的电力网的潮流解和电力网参数获取发电机的复数电势和负荷的复数等值阻抗的步骤具体为：

根据已知的电力网的潮流解和已知的发电机的内阻抗获取发电机的复数电势；

根据已知的电力网的潮流解和已知的负荷功率获取负荷的复数等值阻抗；

3.如权利要求2所述的电力网中支路传输功率的策动分量获取方法，其特征在于，所述根据所述发电机的复数电势和所述负荷的复数等值阻抗以及已知的电力网的支路阻抗获取支路两端节点的单位激励复数响应电压和支路的单位激励复数响应电流的步骤具体包括以下步骤：

根据所述发电机的复数电势、所述负荷的复数等值阻抗及已知的电力网的支路阻抗获取支路两端节点的单位激励复数响应电压；

根据所述支路两端节点的单位激励复数响应电压和所述支路阻抗获取支路的单位激励复数响应电流。

4.如权利要求3所述的电力网中支路传输功率的策动分量获取方法，其特征在于，所述根据所述支路两端节点的单位激励复数响应电压和所述支路的单位激励复数响应电流获取电力网的支路传输功率的策动分量的步骤具体为：

根据所述支路两端节点的单位激励复数响应电压和所述支路的单位激励复数响应电流，按照如下关系式计算电力网支路的复数传输功率：

${\stackrel{\‾}{S}}_{l_t^{\′}}=\left(\underset{n=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\‾}{\mathrm{\α}}}_{l_t^{\′}{i}_n}{\stackrel{\‾}{E}}_{{\mathrm{Gi}}_n}\right)\left(\underset{n=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{\widehat{\mathrm{\β}}}_{l_t{i}_n}{\hat{E}}_{{\mathrm{Gi}}_n}\right);$

根据所述电力网支路的复数传输功率与其策动分量的关系方程式

按照如下算式计算电力网支路传输功率的策动分量：

${\stackrel{\‾}{S}}_{l_t^{\′}{i}_n}=0.5\left({\stackrel{\‾}{\mathrm{\α}}}_{l_t^{\′}{i}_n}{\stackrel{\‾}{E}}_{{\mathrm{Gi}}_n}\right)\left(\underset{k=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{\widehat{\mathrm{\β}}}_{l_t{i}_k}{\hat{E}}_{{\mathrm{Gi}}_k}\right)+0.5\left({\widehat{\mathrm{\β}}}_{l_t{i}_n}{\hat{E}}_{{\mathrm{Gi}}_n}\right)\left(\underset{k=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{\stackrel{\‾}{\mathrm{\α}}}_{l_t^{\′}{i}_k}{\stackrel{\‾}{E}}_{{\mathrm{Gi}}_k}\right);$

其中，

为电力网中支路l_t的首端节点

的复数传输功率，

为电力网中支路l_t的首端节点

的复数传输功率中节点i_n所连发电机的策动分量，

和

分别为电力网中节点i_n和节点i_k所连发电机的单位电势单独激励和其他发电机的电势均短路时支路l_t的首端节点

的单位激励复数响应电压，

和

分别为电力网中节点i_n和节点i_k所连发电机的单位电势单独激励和其他发电机的电势均短路时支路l_t的单位激励复数响应电流

和

的共轭值，和

分别为与节点i_n和节点i_k相连的发电机的复数电势

和

的共轭值，n和k均为电力网中某个连接有发电机的节点的编号，m为电力网中连接有发电机的节点的个数，n、m和k均为正整数。

Images