CN110474329B - 一种基于多项式回归技术的连续潮流变步长方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本公开提出了一种基于多项式回归技术的连续潮流变步长方法及系统，包括：完成预测步长的动态改变：潮流计算中，判断当前已完成收敛次数s<3时，使用下式完成增加步长μ的计算；
Figure DDA0002174546160000011
其中k为上一步长中潮流计算达到收敛的迭代次数；当前已完成收敛次数s>＝3时，利用下式计算
Figure DDA0002174546160000012
的回归系数a0,a1,a2；
Figure DDA0002174546160000013
依据
Figure DDA0002174546160000014
计算增加步长μ，其中
Figure DDA0002174546160000015
本公开基于多项式回归技术，完成了连续潮流预测步长的动态改变，方法简单易行，附加计算量小，方法稳定性好。该方法将改善连续潮流的性能，提高其运行速度，减少计算负担，对后续计算负荷裕度及灵敏度等计算有着极大的帮助。

Description

一种基于多项式回归技术的连续潮流变步长方法及系统
技术领域
本公开涉及电网安全分析技术领域，特别是涉及一种基于多项式回归技术的连续潮流变步长方法及系统。
背景技术
随着电压稳定性分析技术的不断成熟，求解系统非线性方程组的连续潮流法开始得到相应的发展。利用连续潮流法计算得到的电压与有功功率关系曲线(PV曲线)不但能够反映系统当前状态到电压崩溃点的＂距离＂，而且能够可靠地跟踪系统的电压稳定性随系统负荷状态的变化。
利用连续潮流技术计算电力系统的最大负荷功率点是目前广泛采用负荷裕度指标。
例如：申请号为201410362633.7的发明专利公开一种基于改进连续潮流法的配电网PV曲线生成方法。其主要特点是通过未知量的转变，可以得到新的连续潮流模型，新的模型更加线性化。
申请号为201210084137.0的发明专利公开一种大规模交直流互联电力系统的连续潮流算法。其根据连续潮流计算中大规模交直流互联电力系统的状态，确定DC系统的控制方式并建立与其对应的DC系统的修正方程，DC系统和AC系统通过换流器母线电压电流变量联系分别建立各自用千连续潮流计算的非线性方程和与其对应的修正方程和预测方程，通过线性变换得到DC系统端口电压电流修正量的约束方程，最终实现了基于双向迭代技术的连续潮流算法求解大规模交直流互联电力系统的电压稳定极限。
申请号为201610974527.3的发明专利公开一种快速逼近最大负荷功率点的方法及装置。其主要特点是，其方法按高阶泰勒级数展开法，利用预测-校正过程追踪潮流方程平衡解曲线计算预测点、确定泰勒展开系数、计算步长逐步逼近最大负荷功率点。
发明人在研究中发现，当下电力系统一般采用固定步长的预测-校正方法计算连续潮流，效率低、速度慢、计算负担大。
发明内容
本说明书实施方式的目的是提供一种基于多项式回归技术的连续潮流变步长方法，通过基于多项式回归技术，实现连续潮流中的步长预测动态改变，提高连续潮流的计算速度。
本说明书实施方式提供一种基于多项式回归技术的连续潮流变步长方法，通过以下技术方案实现：
包括：
完成预测步长的动态改变：潮流计算中，判断当前已完成收敛次数s<n时(n通常取3)，使用下式完成增加步长μ的计算；
Figure BDA0002174546140000021
其中k为上一步长中潮流计算达到收敛的迭代次数；
当前已完成收敛次数s>＝n时，利用下式计算
Figure BDA0002174546140000022
的回归系数a0,a1,a2；
Figure BDA0002174546140000023
依据
Figure BDA0002174546140000024
计算增加步长μ，其中
Figure BDA0002174546140000025
基于变步长的连续潮流法进行计算电力系统的最大负荷功率点。
进一步的技术方案，在完成预测步长的动态改变之前，建立扩展潮流方程，构造扩展潮流方程的雅可比矩阵。
进一步的技术方案，基于所得扩展潮流方程的雅可比矩阵和所得增加步长μ，依次完成潮流计算和校正环节，至连续潮流计算结束。
本说明书实施方式提供一种基于多项式回归技术的连续潮流变步长系统，通过以下技术方案实现：
包括：
预测待求变量模块，被配置为：完成预测步长的动态改变：潮流计算中，判断当前已完成收敛次数s<n时，使用下式完成增加步长μ的计算；
Figure BDA0002174546140000031
其中k为上一步长中潮流计算达到收敛的迭代次数；
当前已完成收敛次数s>＝n时，利用下式计算
Figure BDA0002174546140000032
的回归系数a0,a1,a2；
依据
Figure BDA0002174546140000034
计算增加步长μ，其中
Figure BDA0002174546140000035
进一步的技术方案，在完成预测步长的动态改变之前，建立扩展潮流方程，构造扩展潮流方程的雅可比矩阵。
进一步的技术方案，基于所得扩展潮流方程的雅可比矩阵和所得增加步长μ，依次完成潮流计算和校正环节，至连续潮流计算结束。
与现有技术相比，本公开的有益效果是：
本公开基于多项式回归技术，完成了连续潮流预测步长的动态改变，方法简单易行，附加计算量小，方法稳定性好。该方法将改善连续潮流的性能，提高其运行速度，减少计算负担，对后续计算负荷裕度及灵敏度等计算有着极大的帮助。
本公开基于变步长的连续潮流法进行计算电力系统的最大负荷功率点,能够保证计算结果的精确性，所获得的最大负荷功率点用于后续电网相关安全工作的判断。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1是本公开具体实施方式的连续潮流计算整体框架图；
图2是本公开具体实施方式的预测环节结构图；
图3是本公开具体实施方式的基于IEEE 14总线测试系统图；
图4是本公开具体实施方式的测试系统的结果图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例子一
该实施例公开了一种基于多项式回归技术的连续潮流变步长方法，基本流程参见附图1所示，预测待求变量，潮流计算，校正环节，判断是否达到临界点，若是，则结束，否则，返回预测待求变量，直至达到临界点。
具体实施例子中，步骤1：本步骤主要任务为针对电力系统网络建立扩展潮流方程，构造扩展潮流方程的雅可比矩阵。
Figure BDA0002174546140000051
式中λ为功率增加因子，其数值在求解过程中逐步求解并变化，Kpi，KQi分别为有功功率、无功功率的增长率，数值通常人为根据实际经验给定。x为扩展潮流方程待求变量集合，v为节点电压幅值集合，θ为节点电压相角集合，ΔP、ΔQ为传统潮流迭代过程中雅可比矩阵的平衡方程有功功率差、无功功率差，
Figure BDA0002174546140000052
Figure BDA0002174546140000053
为扩展雅可比矩阵的平衡方程有功功率差、无功功率差。
用R(x)＝0表示扩展潮流方程，因而雅可比矩阵可以表示如下式。这样，可以清晰地看到本专利方法与传统方法的不同，以及如何基于传统方法改进为当前方法。
Figure BDA0002174546140000054
其中e(m)＝[0 … 0 1 0 … 0]；J为传统潮流计算迭代中的雅可比矩阵；
Figure BDA0002174546140000055
为全部元素为0的列向量，维数为J的行数。
关于m的选取依据下式：
m＝{m||dxm|＝max(|dx1|,|dx2|,…,|dx2n-1+l|)}
其物理意义为，选用受负荷增长影响最大的电压变量编号作为参考改变量，dx为待求变量集合所得值。
参见附图2所示，步骤2：本步骤主要任务为完成预测步长的动态改变。引入增加步长μ完成预测x′＝x+μdx。x′为预测变量值。
当前已完成收敛次数s<n(n通常取3)时，使用下式完成增加步长μ的计算。原因在于开始数据量不足以完成多项式回归，所以使用下式作为启动环节。
Figure BDA0002174546140000061
其中k为上一步长中潮流计算达到收敛的迭代次数。
当前已完成收敛次数s>＝n时，利用下式计算
Figure BDA0002174546140000062
的回归系数a0,a1,a2。
Figure BDA0002174546140000063
其中xm为受负荷增长影响最大的电压变量值
依据
Figure BDA0002174546140000064
计算增加步长μ。其中
Figure BDA0002174546140000065
步骤3：本步骤主要任务为基于步骤1所得扩展潮流方程的雅可比矩阵和步骤2所得增加步长μ，依次完成潮流计算和校正x(k+1)＝x(k)+Δx(k)，然后判断潮流是否达到临界点，如果达到，则连续潮流计算结束，如果没有结束，则转至步骤1。
实施例子二
本说明书实施方式提供一种基于多项式回归技术的连续潮流变步长系统，通过以下技术方案实现：
包括：
预测待求变量模块，被配置为：完成预测步长的动态改变：潮流计算中，判断当前已完成收敛次数s<n时(n通常取3)，使用下式完成增加步长μ的计算；
Figure BDA0002174546140000066
其中k为上一步长中潮流计算达到收敛的迭代次数；
当前已完成收敛次数s>＝n时，利用下式计算
Figure BDA0002174546140000067
的回归系数a0,a1,a2；
Figure BDA0002174546140000071
依据
Figure BDA0002174546140000072
计算增加步长μ，其中
Figure BDA0002174546140000073
该实施例子中在具体实现时所基于的潮流计算机校正环节内容参见实施例子一中，此处不再进行详细的描述。
实施例子三
本说明书实施方式提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现实施例子一的一种基于多项式回归技术的连续潮流变步长方法的步骤。
实施例子四
本说明书实施方式提供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，该程序被处理器执行时实现实施例子一的一种基于多项式回归技术的连续潮流变步长方法的步骤。
实施例子五
基于IEEE 14总线测试系统的案例研究，如图3所示。测试系统由5台发电母线和11个负载点组成，由17条线路和变压器连接。如图3所示，在母线3和母线10的负载之间功率转移极限为测试系统关注点。因此，3路的KP等于1，而10路的KP等于-1。在此基础上，结合案例一与二的具体实行流程，通过重复预测校正步骤进行连续潮流计算。从结果图4上电压的变化大小和μ的变化可以看出，计算开始步长较大，而计算结束时步长可以自动减小。步长越大，计算速度越快，步长越小，保证了临界点计算结果的准确性。
可以理解的是，在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“另一实施例”、“其他实施例”、或“第一实施例～第N实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料的特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于多项式回归技术的连续潮流变步长方法，其特征是，包括：
完成预测步长的动态改变：潮流计算中，判断当前已完成收敛次数s<3时，使用下式完成增加步长μ的计算；
Figure FDA0002658286400000011
其中k为上一步长中潮流计算达到收敛的迭代次数；
当前已完成收敛次数s>＝n时，利用下式计算
Figure FDA0002658286400000012
的回归系数a0,a1,a2；其中，xm为受负荷增长影响最大的电压变量值；
Figure FDA0002658286400000013
依据
Figure FDA0002658286400000014
计算增加步长μ，其中
Figure FDA0002658286400000015
基于变步长的连续潮流法进行计算电力系统的最大负荷功率点。
2.如权利要求1所述的一种基于多项式回归技术的连续潮流变步长方法，其特征是，在完成预测步长的动态改变之前，建立扩展潮流方程，构造扩展潮流方程的雅可比矩阵。
3.如权利要求1所述的一种基于多项式回归技术的连续潮流变步长方法，其特征是，基于所得扩展潮流方程的雅可比矩阵和所得增加步长μ，依次完成潮流计算和校正环节，至连续潮流计算结束。
4.一种基于多项式回归技术的连续潮流变步长系统，其特征是，包括：
预测待求变量模块，被配置为：完成预测步长的动态改变：潮流计算中，判断当前已完成收敛次数s<n时，使用下式完成增加步长μ的计算；
Figure FDA0002658286400000016
其中k为上一步长中潮流计算达到收敛的迭代次数；
当前已完成收敛次数s>＝n时，利用下式计算
Figure FDA0002658286400000021
的回归系数a0,a1,a2；其中，xm为受负荷增长影响最大的电压变量值；
Figure FDA0002658286400000022
依据
Figure FDA0002658286400000023
计算增加步长μ，其中
Figure FDA0002658286400000024
5.如权利要求4所述的一种基于多项式回归技术的连续潮流变步长系统，其特征是，在完成预测步长的动态改变之前，建立扩展潮流方程，构造扩展潮流方程的雅可比矩阵。
6.如权利要求4所述的一种基于多项式回归技术的连续潮流变步长系统，其特征是，基于所得扩展潮流方程的雅可比矩阵和所得增加步长μ，依次完成潮流计算和校正环节，至连续潮流计算结束。
7.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-3任一所述的一种基于多项式回归技术的连续潮流变步长方法的步骤。
8.一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，该程序被处理器执行时实现权利要求1-3任一所述的一种基于多项式回归技术的连续潮流变步长方法的步骤。
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