CN103956733B

CN103956733B - 电力网中节点到支路的有功功率传输系数的对称获取方法

Info

Publication number: CN103956733B
Application number: CN201410172673.5A
Authority: CN
Inventors: 江辉; 彭建春
Original assignee: Shenzhen University
Current assignee: Shenzhen University
Priority date: 2014-04-25
Filing date: 2014-04-25
Publication date: 2016-05-18
Anticipated expiration: 2034-04-25
Also published as: CN103956733A

Abstract

本发明属于电力工程领域，提供了电力网中节点到支路的有功功率传输系数的对称获取方法，其根据已知的交流电力网参数以及交流电力网运行特性建立支路有功功率与节点电压相角的线性函数关系，根据该线性函数关系和节点注入有功功率建立节点电压相角与节点注入有功功率的对称线性函数关系，根据上述线性函数关系以及上述对称线性函数关系建立支路有功功率与节点注入有功功率的对称线性函数关系，根据该对称线性函数关系和支路有功功率与节点到支路的有功功率传输系数的函数关系获取节点到支路的有功功率传输系数，解决了现有的节点到支路有功功率传输系数的获取方法存在违背物理对称规律和电路定律、不能真实反映节点到支路有功功率传输特性的问题。

Description

电力网中节点到支路的有功功率传输系数的对称获取方法

技术领域

本发明属于电力工程领域，尤其涉及电力网中节点到支路的有功功率传输系数的对称获取方法。

背景技术

目前，电力网需要在获取节点到支路的有功功率传输系数的前提下，才能高效率地制定电力网规划方案、高效率地调控电力网运行的安全状态和稳定状态，确保电力网安全可靠经济运行。

现有的节点到支路有功功率传输系数的获取方法是基于参考节点的直流潮流方程组的方法。这种方法为确保直流潮流方程组可解或者确保其系数矩阵可逆，需要从节点有功功率平衡方程组中删除参考节点的有功功率平衡方程。这不仅使参考节点电源到所有支路的有功功率传输系数都恒为零、违背“任何节点电源对交流电力网中任一支路都有策动作用”的物理对称规律，而且还导致电路定律的约束对参考节点的电源失效、违背电路定律的现象。因此，现有的节点到支路的有功功率传输系数的获取方法存在违背物理对称规律和电路定律、不能真实反映节点到支路有功功率传输特性的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电力网中节点到支路的有功功率传输系数的对称获取方法，旨在解决现有的节点到支路的有功功率传输系数的获取方法所存在的违背物理对称规律和电路定律，且不能真实反映节点到支路的有功功率传输特性的问题。

本发明是这样实现的，一种电力网中节点到支路的有功功率传输系数的对称获取方法，所述电力网中节点到支路的有功功率传输系数的对称获取方法包括以下步骤：

根据已知的交流电力网参数和交流电力网运行特性建立支路有功功率与节点电压相角的线性函数关系；

根据所述支路有功功率与节点电压相角的线性函数关系和节点注入有功功率建立节点电压相角与节点注入有功功率的对称线性函数关系；

根据所述支路有功功率与节点电压相角的线性函数关系以及所述节点电压相角与节点注入有功功率的对称线性函数关系建立支路有功功率与节点注入有功功率的对称线性函数关系；

根据所述支路有功功率与节点注入有功功率的对称线性函数关系以及支路有功功率与节点到支路的有功功率传输系数的函数关系获取节点到支路的有功功率传输系数。

在本发明中，根据已知的交流电力网参数以及交流电力网运行特性建立支路有功功率与节点电压相角的线性函数关系，并根据支路有功功率与节点电压相角的线性函数关系和节点注入有功功率建立节点电压相角与节点注入有功功率的对称线性函数关系，再根据支路有功功率与节点电压相角的线性函数关系以及节点电压相角与节点注入有功功率的对称线性函数关系建立支路有功功率与节点注入有功功率的对称线性函数关系，最后根据支路有功功率与节点注入有功功率的对称线性函数关系以及支路有功功率与节点到支路的有功功率传输系数的函数关系获取所述节点到支路的有功功率传输系数，解决了现有的节点到支路有功功率传输系数的获取方法存在违背物理对称规律和电路定律、不能真实反映节点到支路有功功率传输特性的问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电力网中节点到支路的有功功率传输系数的对称获取方法的实现流程图；

图2是本发明实施例提供的交流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节点到支路的有功功率传输系数的对称获取方法，该电力网中节点到支路的有功功率传输系数的对称获取方法包括以下步骤：

根据已知的交流电力网参数以及交流电力网运行特性建立支路有功功率与节点电压相角的线性函数关系；

根据支路有功功率与节点电压相角的线性函数关系和节点注入有功功率建立节点电压相角与节点注入有功功率的对称线性函数关系；

根据支路有功功率与节点电压相角的线性函数关系以及节点电压相角与节点注入有功功率的对称线性函数关系建立支路有功功率与节点注入有功功率的对称线性函数关系；

根据支路有功功率与节点注入有功功率的对称线性函数关系以及支路有功功率与节点到支路的有功功率传输系数的函数关系获取节点到支路的有功功率传输系数。

在本发明实施例中，根据已知的交流电力网参数以及交流电力网运行特性建立支路有功功率与节点电压相角的线性函数关系，并根据支路有功功率与节点电压相角的线性函数关系和节点注入有功功率建立节点电压相角与节点注入有功功率的对称线性函数关系，再根据支路有功功率与节点电压相角的线性函数关系以及节点电压相角与节点注入有功功率的对称线性函数关系建立支路有功功率与节点注入有功功率的对称线性函数关系，最后根据支路有功功率与节点注入有功功率的对称线性函数关系以及支路有功功率与节点到支路的有功功率传输系数的函数关系获取节点到支路的有功功率传输系数，解决了现有的节点到支路有功功率传输系数的获取方法存在违背物理对称规律和电路定律、不能真实反映节点到支路有功功率传输特性的问题。

图1示出了本发明实施例提供的电力网中节点到支路的有功功率传输系数的对称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，根据已知的交流电力网参数和交流电力网运行特性建立支路有功功率与节点电压相角的线性函数关系。

步骤S101具体为：

根据已知的交流电力网参数建立支路有功功率的函数关系。

在具体实施过程中，按照如下算式建立支路有功功率的函数关系式：

P_{ij} = - | {\overset{&OverBar;}{V}}_{i} | | {\overset{&OverBar;}{V}}_{j} | b_{ij} \sin (θ_{i} - θ_{j})

其中，如图2所示，P_ij是支路有功功率，i是支路一端节点的编号，i为正整数，j是支路另一端节点的编号，j为正整数，ij是连接在节点i与节点j之间的支路，是节点i的复数电压，是节点j的复数电压，b_ij是支路ij的电纳，且b_ij为已知的交流电力网参数，θ_i是节点i的电压相角，θ_j是节点j的电压相角。

再根据上述的支路有功功率的函数关系和已知的交流电力网运行特性(支路两端的节点电压相角差θ_i-θ_j总是接近于零)，按照如下算式建立支路有功功率与节点电压相角的线性函数关系式：

P_ij＝-b_ij(θ_i-θ_j)

在步骤S102中，根据支路有功功率与节点电压相角的线性函数关系和节点注入有功功率建立节点电压相角与节点注入有功功率的对称线性函数关系。

步骤S102具体包括：

根据步骤S101中所建立的支路有功功率与节点电压相角的线性函数关系式和已知的节点注入有功功率，按照如下算式建立节点注入有功功率与节点电压相角的线性函数关系式：

其中，如图2所示，P₁是节点1的节点注入有功功率，P_i是节点i的节点注入有功功率，P_n为节点n的节点注入有功功率，P₁、P_i及P_n均为已知的节点注入有功功率；θ₁是节点1的电压相角，θ_n是节点n的电压相角；(c_ij)是交流电力网的节点电纳矩阵，c_ij是(c_ij)的一般元素，其由支路电纳求得；k是交流电力网中某个节点的编号，k为正整数；n是交流电力网中不包括大地节点的节点总个数，n是正整数，n是已知的交流电力网参数。

再按照如下算式建立节点电压相角与节点注入有功功率的对称线性函数关系：

(\begin{matrix} θ_{1} \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ θ_{i} \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ θ_{n} \end{matrix}) = (a_{ij}) (\begin{matrix} P_{1} \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ P_{i} \\ \cdot \\ \cdot \\ \cdot \\ P_{n} \end{matrix}) (a_{ij}) = {(c_{ij})}^{+}

其中，(a_ij)是交流电力网的广义节点电抗矩阵，(a_ij)等于交流电力网的节点电纳矩阵(c_ij)的加号广义逆，“+”为已知的加号广义逆数学运算符。

在步骤S103中，根据支路有功功率与节点电压相角的线性函数关系以及所述节点电压相角与节点注入有功功率的对称线性函数关系建立支路有功功率与节点注入有功功率的对称线性函数关系。

步骤S103具体为：

根据步骤S101所建立的支路有功功率与节点电压相角的线性函数关系和步骤S102所建立的节点电压相角与节点注入有功功率的对称线性函数关系，按照如下算式建立支路有功功率与节点注入有功功率的对称线性函数关系：

P_{ij} = - b_{ij} Σ_{k = 1}^{n} (a_{ik} - a_{jk}) P_{k}

其中，a_ik是交流电力网的广义节点电抗矩阵第i行第k列的元素，a_jk是交流电力网的广义节点电抗矩阵第j行第k列的元素，如图2所示，P_k是节点k的节点注入有功功率，P_k为已知的节点注入有功功率。

在步骤S104中，根据支路有功功率与节点注入有功功率的对称线性函数关系以及支路有功功率与节点到支路的有功功率传输系数的函数关系获取节点到支路的有功功率传输系数。

步骤S104具体为：

根据步骤S103所建立的支路有功功率与节点注入有功功率的对称线性函数关系以及支路有功功率与节点到支路的有功功率传输系数的函数关系(已知)，按照如下算式计算交流电力网中节点到支路的有功功率传输系数：

D_ij,k＝-b_ij(a_ik-a_jk)

其中，D_ij,k是节点k到支路ij的有功功率传输系数。

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

1.一种电力网中节点到支路的有功功率传输系数的对称获取方法，其特征在于，所述电力网中节点到支路的有功功率传输系数的对称获取方法包括以下步骤：

根据所述支路有功功率与节点注入有功功率的对称线性函数关系以及支路有功功率与节点到支路的有功功率传输系数的函数关系获取节点到支路的有功功率传输系数；

所述根据已知的交流电力网参数和交流电力网运行特性建立支路有功功率与节点电压相角的线性函数关系的步骤具体为：

根据已知的交流电力网参数建立支路有功功率的函数关系，并根据所述支路有功功率的函数关系和交流电力网运行特性，按照如下算式建立支路有功功率与节点电压相角的线性函数关系式：

P_ij＝-b_ij(θ_i-θ_j)

其中，P_ij是支路有功功率，i是支路一端节点的编号，i为正整数，j是支路另一端节点的编号，j为正整数，ij是连接在节点i与节点j之间的支路，b_ij是已知的支路ij的电纳，且b_ij为已知的交流电力网参数，θ_i是节点i的电压相角，θ_j是节点j的电压相角；

所述根据所述支路有功功率与节点电压相角的线性函数关系和节点注入有功功率建立节点电压相角与节点注入有功功率的对称线性函数关系的步骤具体为：

根据所述支路有功功率与节点电压相角的线性函数关系和已知的节点注入有功功率，按照如下算式建立节点注入有功功率与节点电压相角的对称线性函数关系：

(\begin{matrix} P_{1} \\ . \\ . \\ . \\ P_{i} \\ . \\ . \\ . \\ P_{n} \end{matrix}) = (c_{i j}) (\begin{matrix} θ_{1} \\ . \\ . \\ . \\ θ_{i} \\ . \\ . \\ . \\ θ_{n} \end{matrix}),

其中，P₁是节点1的节点注入有功功率，P_i是节点i的节点注入有功功率，P_n为已知的节点n的节点注入有功功率，P₁、P_i及P_n均为已知的节点注入有功功率；θ₁是节点1的电压相角，θ_n是节点n的电压相角；(c_ij)是交流电力网的节点电纳矩阵；k是交流电力网中某个节点的编号，k为正整数；n是交流电力网中不包括大地节点的节点总个数，n是正整数，n是已知的交流电力网参数；

(\begin{matrix} θ_{1} \\ . \\ . \\ . \\ θ_{i} \\ . \\ . \\ . \\ θ_{n} \end{matrix}) = (a_{i j}) (\begin{matrix} P_{1} \\ . \\ . \\ . \\ P_{i} \\ . \\ . \\ . \\ P_{n} \end{matrix}), (a_{i j}) = {(c_{i j})}^{+}

其中，(a_ij)是交流电力网的广义节点电抗矩阵，(a_ij)等于交流电力网的节点电纳矩阵(c_ij)的加号广义逆，“+”为已知的加号广义逆数学运算符；

所述根据所述支路有功功率与节点电压相角的线性函数关系以及所述节点电压相角与节点注入有功功率的对称线性函数关系建立支路有功功率与节点注入有功功率的对称线性函数关系的步骤具体为：

根据所述支路有功功率与节点电压相角的线性函数关系以及所述节点电压相角与节点注入有功功率的对称线性函数关系，按照如下算式建立支路有功功率与节点注入有功功率的对称线性函数关系：

P_{i j} = - b_{i j} Σ_{k = 1}^{n} (a_{i k} - a_{j k}) P_{k}

其中，a_ik是交流电力网的广义节点电抗矩阵第i行第k列的元素，a_jk是交流电力网的广义节点电抗矩阵第j行第k列的元素，P_k是已知的节点k的节点注入有功功率；

所述根据所述支路有功功率与节点注入有功功率的对称线性函数关系以及支路有功功率与节点到支路的有功功率传输系数的函数关系获取所述节点到支路的有功功率传输系数的步骤具体为：

根据所述支路有功功率与节点注入有功功率的对称线性函数关系以及支路有功功率与节点到支路的有功功率传输系数的函数关系，按照如下算式组计算节点到支路的有功功率传输系数：

D_ij,k＝-b_ij(a_ik-a_jk)

其中，D_ij,k是节点k到支路ij的有功功率传输系数。