CN110601202B - 一种电力系统潮流计算方法 - Google Patents

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余彬
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    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/04—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for connecting networks of the same frequency but supplied from different sources
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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种电力系统潮流计算方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)采集母线的电气量数据，采集多个分支线路的电气量数据；(2)基于所述母线的电气量数据、多个分支线路的电气量数据，计算所述多个分支线路的无功功率；(3)基于所述母线的电气量数据、多个分支线路的电气量数据、多个分支线路的无功功率，进行潮流计算。本发明公开的电力系统潮流计算方法考虑了现有电网中存在不可测量功率点的情况，实现了潮流计算的精准程度。

Description

一种电力系统潮流计算方法
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，尤其是一种电力系统潮流计算方法。
背景技术
电力系统需要时刻保持安全、稳定，才能为工业生产、人们日常生活提供有质量保障的电力供应。而如何验证电力系统是否一直处于安全、稳定的状态，本领域常用的方法是潮流计算，通过节点电压、有功、无功的推演判断各个节点的电压是否稳定。
然而，现有的潮流计算方法需要知道功率，尤其是无功。而对于存在许多分布式电源的现代电网而言，现有的潮流计算方法是无法直接使用的，因为这些分布式电源，例如太阳能电池等，的使用无法实现无功的有效测量。
发明内容
因此，针对上述问题，本发明提供了一种电力系统潮流计算方法，该方法采用智能算法，实现了不可测节点的功率的智能、准确的计算，使得不论节点实际情况如何，潮流计算均可以顺利进行，极大的提高了潮流计算的精准程度，为电网的安全、稳定运行奠定了坚实的基础。
为了达到上述目的，本发明提出了一种电力系统潮流计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)采集母线的电气量数据，采集多个分支线路的电气量数据；
(2)基于所述母线的电气量数据、多个分支线路的电气量数据，计算所述多个分支线路的无功功率；
(3)基于所述母线的电气量数据、多个分支线路的电气量数据、多个分支线路的无功功率，进行潮流计算。
所述采集母线的电气量数据具体为采集与所述母线连接的电源节点输出的电源有功功率Psum、电源无功功率Qsum、电源电压Vsum。
所述采集多个分支线路的电气量数据具体为采集分别与所述多个分支线路一一连接的负荷节点的分支线路有功功率P1、…、Pj、…、PN,N为分支线路总数。
所述步骤(2)包括：
2.1将所述电源无功功率Qsum转换成时序序列，Qsum(t1)、…、Qsum(ti)、…、Qsum(tn),其中，Qsum(ti)为ti时刻的电源无功功率，n为设定时间周期；
2.2将分支线路有功功率P1、…、Pj、…、PN转换成时序序列，P1(t1)、…、P1(ti)、…、P1(tn),…,Pj(t1)、…、Pj(ti)、…、Pj(tn),…,PN(t1)、…、PN(ti)、…、PN(tn),其中，Pj(ti)是第j条分支线路ti时刻的有功功率。
所述步骤(2)还包括：
2.3构建函数
Figure BDA0002182885060000021
其中，Q’是线路无功功率损耗，ε(ti)是ti时刻无功功率的误差；
2.4设置目标函数
Figure BDA0002182885060000022
通过求解所述目标函数得到k1、…、kj、…、kN；
2.5设置分支线路无功功率与分支线路有功功率的函数关系为Qj(t)＝kjPj(t),j＝1、……、N，其中，Qj是第j条支路的无功功率。
在所述步骤(2)、(3)之间还包括如下步骤：
a.设置粒子群算法参数，输入k1、…、kj、…、kN，Qsum(t1)、…、Qsum(ti)、…、Qsum(tn),P1(t1)、…、P1(ti)、…、P1(tn),…,Pj(t1)、…、Pj(ti)、…、Pj(tn),…,PN(t1)、…、PN(ti)、…、PN(tn),设置适应度函数minQ’；所述算法参数包括最大迭代次数、种群规模、学习因子；
b.对种群进行初始化，包括粒子的位置和速度进行初始化；
c.将种群带入所述适应度函数，计算每个粒子的适应度函数值；
d.对每个粒子的适应度函数值排序，适应度值最小的粒子作为全局最优解，保存并输出更新后的k’1、…、k’j、…、k’N；
e.设置分支线路无功功率与分支线路有功功率的最优函数关系为Qj(t)＝k’jPj(t),j＝1、……、N。
所述步骤(3)具体包括：
3.1采集当前时刻分支线路有功功率P1、…、Pj、…、PN，采集当前时刻电源有功功率Psum、电源无功功率Qsum、电源电压Vsum；
3.2基于当前时刻分支线路有功功率P1、…、Pj、…、PN和所述最优函数关系计算当前时刻分支线路无功功率Q1、…、Qj、…、QN；
3.3基于当前时刻电源有功功率Psum、电源无功功率Qsum、电源电压Vsum，当前时刻分支线路有功功率P1、…、Pj、…、PN，当前时刻分支线路无功功率Q1、…、Qj、…、QN，采用牛顿法计算潮流方程。
所述负荷节点包括分布式电源和常规负载。
所述分布式电源包括太阳能电池、风力发电机、潮汐发电系统之中的一个或多个。
所述常规负载为无源负载，包括线性负载、非线性负载。
附图说明
图1是电力系统潮流计算方法的流程图。
具体实施方式
请参见图1。
一种电力系统潮流计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)采集母线的电气量数据，采集多个分支线路的电气量数据；
(2)基于所述母线的电气量数据、多个分支线路的电气量数据，计算所述多个分支线路的无功功率；
(3)基于所述母线的电气量数据、多个分支线路的电气量数据、多个分支线路的无功功率，进行潮流计算。
所述采集母线的电气量数据具体为采集与所述母线连接的电源节点输出的电源有功功率Psum、电源无功功率Qsum、电源电压Vsum。
所述采集多个分支线路的电气量数据具体为采集分别与所述多个分支线路一一连接的负荷节点的分支线路有功功率P1、…、Pj、…、PN,N为分支线路总数。
所述步骤(2)包括：
2.1将所述电源无功功率Qsum转换成时序序列，Qsum(t1)、…、Qsum(ti)、…、Qsum(tn),其中，Qsum(ti)为ti时刻的电源无功功率，n为设定时间周期；
2.2将分支线路有功功率P1、…、Pj、…、PN转换成时序序列，P1(t1)、…、P1(ti)、…、P1(tn),…,Pj(t1)、…、Pj(ti)、…、Pj(tn),…,PN(t1)、…、PN(ti)、…、PN(tn),其中，Pj(ti)是第j条分支线路ti时刻的有功功率。
所述步骤(2)还包括：
2.3构建函数
Figure BDA0002182885060000041
其中，Q’是线路无功功率损耗，ε(ti)是ti时刻无功功率的误差；
2.4设置目标函数
Figure BDA0002182885060000051
通过求解所述目标函数得到k1、…、kj、…、kN；
2.5设置分支线路无功功率与分支线路有功功率的函数关系为Qj(t)＝kjPj(t),j＝1、……、N，其中，Qj是第j条支路的无功功率。
在所述步骤(2)、(3)之间还包括如下步骤：
a.设置粒子群算法参数，输入k1、…、kj、…、kN，Qsum(t1)、…、Qsum(ti)、…、Qsum(tn),P1(t1)、…、P1(ti)、…、P1(tn),…,Pj(t1)、…、Pj(ti)、…、Pj(tn),…,PN(t1)、…、PN(ti)、…、PN(tn),设置适应度函数minQ’；所述算法参数包括最大迭代次数、种群规模、学习因子；
b.对种群进行初始化，包括粒子的位置和速度进行初始化；
c.将种群带入所述适应度函数，计算每个粒子的适应度函数值；
d.对每个粒子的适应度函数值排序，适应度值最小的粒子作为全局最优解，保存并输出更新后的k’1、…、k’j、…、k’N；
e.设置分支线路无功功率与分支线路有功功率的最优函数关系为Qj(t)＝k’jPj(t),j＝1、……、N。
所述步骤(3)具体包括：
3.1采集当前时刻分支线路有功功率P1、…、Pj、…、PN，采集当前时刻电源有功功率Psum、电源无功功率Qsum、电源电压Vsum；
3.2基于当前时刻分支线路有功功率P1、…、Pj、…、PN和所述最优函数关系计算当前时刻分支线路无功功率Q1、…、Qj、…、QN；
3.3基于当前时刻电源有功功率Psum、电源无功功率Qsum、电源电压Vsum，当前时刻分支线路有功功率P1、…、Pj、…、PN，当前时刻分支线路无功功率Q1、…、Qj、…、QN，采用牛顿法计算潮流方程。
所述负荷节点包括分布式电源和常规负载。
所述分布式电源包括太阳能电池、风力发电机、潮汐发电系统之中的一个或多个。
所述常规负载为无源负载，包括线性负载、非线性负载。
需要注意的是，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，在本发明的上述指导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种电力系统潮流计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)采集母线的电气量数据，采集多个分支线路的电气量数据；
步骤(2)基于所述母线的电气量数据、多个分支线路的电气量数据，计算所述多个分支线路的无功功率；
步骤(3)基于所述母线的电气量数据、多个分支线路的电气量数据、多个分支线路的无功功率，进行潮流计算；
所述采集母线的电气量数据具体为采集与所述母线连接的电源节点输出的电源有功功率Psum、电源无功功率Qsum、电源电压Vsum；所述采集多个分支线路的电气量数据具体为采集分别与所述多个分支线路一一连接的负荷节点的分支线路有功功率P1、…、Pj、…、PN,N为分支线路总数；所述步骤(2)包括：
2.1将所述电源无功功率Qsum转换成时序序列，Qsum(t1)、…、Qsum(ti)、…、Qsum(tn),其中，Qsum(ti)为ti时刻的电源无功功率，n为设定时间周期；
2.2将分支线路有功功率P1、…、Pj、…、PN转换成时序序列，P1(t1)、…、P1(ti)、…、P1(tn),…,Pj(t1)、…、Pj(ti)、…、Pj(tn),…,PN(t1)、…、PN(ti)、…、PN(tn),其中，Pj(ti)是第j条分支线路ti时刻的有功功率；所述步骤(2)还包括：
2.3构建函数
Figure FDA0002895273560000021
其中，Q’是线路无功功率损耗，ε(ti)是ti时刻无功功率的误差；
2.4设置目标函数，
Figure FDA0002895273560000022
通过求解所述目标函数得到k1、…、kj、…、kN；
2.5设置分支线路无功功率与分支线路有功功率的函数关系为Qj(t)＝kjPj(t),j＝1、……、N，其中，Qj是第j条支路的无功功率。
2.根据权利要求1所述的一种电力系统潮流计算方法，其特征在于，所述负荷节点包括分布式电源和常规负载。
3.根据权利要求2所述的一种电力系统潮流计算方法，其特征在于，所述分布式电源包括太阳能电池、风力发电机、潮汐发电系统之中的一个或多个。
4.根据权利要求3所述的一种电力系统潮流计算方法，其特征在于，所述常规负载为无源负载，包括线性负载、非线性负载。
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