CN110739702A - 基于helm的配电网电压对变压器变比灵敏度计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于HELM的配电网电压对变压器变比灵敏度计算方法。本发明首先利用HELM计算配电网潮流,然后根据基于HELM的灵敏度计算方法计算出节点电压对节点注入功率的灵敏度。最后根据HELM节点电压灵敏度计算出节点电压对变压器变比的灵敏度。本发明利用HELM法考虑了灵敏度的非线性因素,可以选择更好的变压器变比调节方案,改善配电网电压分布。
Description
技术领域
本发明属于电力信息技术领域,提出一种基于HELM(全纯函数嵌入)潮流计算的配电网节点电压对变压器变比的灵敏度计算方法。
背景技术
电力系统灵敏度分析计算通常用于配电网无功优化规划和控制选点,电力系统稳定控制等。
电压或网损无功灵敏度分析法是根据补偿前网络潮流算出节点灵敏度,以某点注入单位无功所带来的降损效果排序先确定无功补偿点。
采用传统的灵敏度分析方法选择配电网无功补偿点时,由于系统潮流方程的非线性,灵敏度分析依赖于网络的潮流分布。基于基础潮流水平的灵敏度并不能准确反映节点的灵敏度,根据补偿前潮流的网损无功灵敏度排序选出的点可能并非最优点[7-9]。
为避免虚假高灵敏度节点的影响,文献[6]提出了一种待补偿点动态定位方法,以单点补偿时补偿效益极限最大为目标逐个选择补偿点。该方法考了前补偿节点对后补偿节点的影响,但常常会使先前所选节点过补偿而导致后续部分合理待补偿节点丢失,同时该方法未考虑到后补偿点可能对先前补偿点所造成的影响。当后补偿节点补偿相应容量后,会对先前补偿节点产生影响,导致先前节点可能并非是有利待补偿点[7]。
而最近两年提出了一种基于Holomorphic embedding method(全纯函数嵌入)的潮流计算方法,这种潮流方法完全颠覆了传统的牛拉法,不依靠节点初始值,可以明确潮流解是否存在[18-19]。这种方法可以完全改变传统的电力系统潮流计算,无功优化,电压稳定分析等问题。但目前如何利用HELM计算相关灵敏度,还没有相关文献研究。本发明专利利用HELM方法计算配电网节点电压对变压器变比灵敏度,计算速度快,可以考虑灵敏度的非线性。
参考文献
[1]余健明,杜刚,姚李孝.结合灵敏度分析的遗传算法应用于配电网无功补偿优化规划[J].电网技术,2002,26(7):46-49.
[2]矫志宏,蔡中勤,郭志忠.辐射型配电网无功补偿的精确矩法[J].继电器,2002,30(9):11-l4.
[3]刘科研,盛万兴,李运华.基于改进遗传模拟退火算法的无功优化[J].电网技术,2007,31(3):13-15.
[4]张庭场,耿光飞.基于改进粒子群算法的中压配电网无功优化[J].电网技术,2012,36(12):158-162.
[5]王韶,周鑫.应用层次聚类法和蚁群算法的配电网无功优化[J].电网技术,2011,35(8):161-168.
[6]余健明,张栋,姚李孝.基于一种新待补偿点定位法的配电网络无功优化[J].电网技术,2004,28(1):67-70.
[7]田金虎,马超,赵俊光,祁玉栋,一种配电网无功源等微量补偿动态优化算法[J].陕西电力,2010,1:6-10.
[8]江洁,王主丁,张宗益,李宏伟,基于有效生成初始种群的配电网无功规划优化遗传算法[J].电网技术,2004,28(1):67-70.
[9]颜伟,徐郑.10kV馈线无功补偿选点的负荷功率阻抗矩方法[J].电力系统及其自动化学报[J],2005,17(5):29-33.
[10]杨丽徙,徐中友,朱向前.基于改进遗传算法的配电网无功优化规划[J].华北电力大学学报,2007,34(1):26-30.
[11]丁晓群,王宽,沈茂亚,王仲达,周振凯,邱婕.结合模态分析的遗传算法在配电网无功规划中的应用[J].电网技术,2006,30(17):47-50.
[12]彭昱,周玮,孙辉,邹积岩.基于网损灵敏度二阶指标的电压稳定概率评估[J].继电器,2006,34(18):22-25
[13]姜勇,周双喜,朱凌志.基于系统网损灵敏度的二阶指标研究[J].电力系统自动化,2000,8:16-18.
[14]Alberto Berizzi,Cristian Bovo,Marco Merlo,Gabriele Callegari,Marco Porcellini,Massimo Pozzi.Second Order Sensitivities for ConstrainedReactive Optimal Power Flow.Universities Power Engineering conference[C],2008:1-7
[15]GallegoRA,MonticelliA J,RomeroR.Optimal capacitor placement inradial distribution networks[J].IEEE Trans on Power Systems,2001,16(4):630-637.
[16]V.V.K.Reddy,M.Sydulu.Index and GA based Optimal Location andSizing of Distribution System Capacitors[C].IEEE Power Engineering SocietyGeneral Meeting,2007:1-4
[17]Das D,Nagl H S,Kothari D P.Novel method for solving radialdistribution network[J].IEE Proc Gener Trans Distrib,1994,141(4):291-298.
[18]Shruti Rao,Yang Feng,Daniel J.Tylavsky,Muthu Kumar Subramanian,The Holomorphic Embedding Method Applied to the power-Flow Problem.IEEETRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS,2016,31(5):3816-3828
[19]Antonio Trias and JoséLuis Marín.The Holomorphic Embedding Loadflow Method for DC Power Systems and Nonlinear DC Circuits.IEEE TRANSACTIONSON CIRCUITS AND SYSTEMS—I:EGULAR PAPERS,2016,63(2):322-333
发明内容
本发明申请提出一种新的基于HELM(全纯函数嵌入方法)潮流计算的配电网节点电压对变压器变比的灵敏度计算方法,能够用于配电网的无功优化,调节支路变压器变比的方案选取更为合理,经济性更好,进一步降低网损,提高电压水平和功率因数,对配电网的无功优化有较高的理论意义和应用价值。
本发明方法具体是:
(1)建立配电网的数学模型。
式中:Pi、Qi、Vi分别为节点i处得注入有功、无功和电压;Gij、Bij、δij分别为节点i、j之间的电导、电纳和相角差;N为节点总数。
(2)利用HELM方法计算配电网潮流。
由节点功率方程
式中:Yik为节点i和节点j的导纳,m为PQ节点总和。
构造一个内嵌纯虚函数
假设:
当s=0时,可以得到:
由这个公式可以求出ck[0]。
根据S级数的系数相等,可以得到:
dk[0]=1/ck[0](8)
当s阶数为1时
可以求出ck[1]。
根据S级数的系数相等,可以知道
根据式(11)
从而可以得到:
当s=1时,可以得到潮流的解。
HELM潮流解法不依靠初始值设定,HELM可以清楚的告知潮流解是否存在,可以预测电压崩溃点。
(3)利用HELM方法计算节点电压对变压器变比灵敏度,给出任意节点对节点注入有功和无功的非线性灵敏度及表达式。
由HELM潮流方程可知:
对方程两边对Kj求偏导,可以得到
根据变压器变比模型,当i,j节点之间接一个变压器阻抗为yT,变压器变比为K的支路时,导纳矩阵的变化为:
对所有节点联立求解,假设
可得:
由于dk[0]=1/ck[0],对该式两边对K求偏导,可得
方程两边对Kj求偏导,可以得到
假设:
可得:
同理,由
方程两边对Kj求偏导,可以得到:
最后根据
得到配电网节点电压对变压器变比的灵敏度,根据n的取值不同,灵敏度表征的非线性程度不同。
步骤(4)根据配电网电压对变压器变比的灵敏度,制定变比调整方案,优化配电网电压控制。
采用本方法计算节点电压对变压器变比的灵敏度,考虑了灵敏度的非线性因素,可用于配电网无功优化规划和变压器变比控制的选点方案,选出更优的节点,降低系统网损,提高配电网电压水平。
附图说明
图1为本发明方法流程图;
图2为HELM计算配电网潮流流程图。
图3为利用HELM方法计算节点电压对变压器变比的灵敏度计算流程图。
图4为5节点电网图。
具体实施方式
以下结合附图1-4对本发明作进一步说明。
参考图1,本发明基于HELM配电网潮流计算的节点电压对变压器变比灵敏度计算,
(1)建立配电网的数学模型。
式中:Pi、Qi、Vi分别为节点i处得注入有功、无功和电压;Gij、Bij、δij分别为节点i、j之间的电导、电纳和相角差;N为节点总数。
如图2所示,(2)利用HELM方法计算配电网潮流。
由节点功率方程
式中:Yik为节点i和节点j的导纳,m为PQ节点总和。
构造一个内嵌纯虚函数
假设:
当s=0时,可以得到:
由这个公式可以求出ck[0]。
根据S级数的系数相等,可以得到:
dk[0]=1/ck[0] (8)
当s阶数为1时
可以求出ck[1]。
根据S级数的系数相等,可以知道
根据式(11)
从而可以得到:
当s=1时,可以得到潮流的解。
HELM潮流解法不依靠初始值设定,HELM可以清楚的告知潮流解是否存在,可以预测电压崩溃点。
如图3所示,(3)利用HELM方法计算节点电压对变压器变比灵敏度,给出任意节点对节点注入有功和无功的非线性灵敏度及表达式。
由HELM潮流方程可知:
对方程两边对Kj求偏导,可以得到
根据变压器变比模型,当i,j节点之间接一个变压器阻抗为yT,变压器变比为K的支路时,导纳矩阵的变化为:
对所有节点联立求解,假设
可得:
由于dk[0]=1/ck[0],对该式两边对K求偏导,可得
由
方程两边对Kj求偏导,可以得到
假设:
可得:
由于
同理,由
方程两边对Kj求偏导,可以得到:
最后根据
得到配电网节点电压对变压器变比的灵敏度,根据n的取值不同,灵敏度表征的非线性程度不同。
步骤(4)根据配电网电压对变压器变比的灵敏度,制定变比调整方案,优化配电网电压控制。
以下以图4中电网为例,说明本方法的效果。
按以下步骤:
a、利用HELM(全纯函数嵌入方法)进行潮流计算。
潮流结果如表1所示。从表1可以看出利用HELM方法进行潮流计算和牛拉法计算潮流结果一样。
表1 5节点电力系统潮流计算结果
b、利用HELM计算节点电压对变压器的变比非线性灵敏度。
表2 5节点电力系统节点电压对支路变压器的变比非线性灵敏度
c、根据节点电压对变压器变比的灵敏度决定变压器分接头调节方案,使得配电网电压水平更好。
从表2中可以看出,调节支路1的变比对电压控制效果最好,其次是调节支路6的变比控制电压效果更好。
Claims (3)
1.基于HELM的配电网电压对变压器变比灵敏度计算方法,其特征在于该方法的具体步骤是:
步骤(1)、建立配电网的数学模型;
步骤(2)、利用HELM方法计算配电网潮流;
步骤(3)、利用HELM方法计算配电网电压对变压器变比的灵敏度;
式中:Kj:支路j的变压器变比;Vi为i节点电压;ci[n]为HELM方法中i节点电压的n项分量;
(2)由HELM潮流方程可知:
式中:Yik为导纳矩阵元素,ck[0]为HELM方法中k节点电压的0项分量;
对方程两边对Kj求偏导,可以得到
根据变压器变比模型,当i,j节点之间接一个变压器阻抗为yT,变压器变比为K的支路时,导纳矩阵的变化为:
对所有节点联立求解,假设
可得:
(3)由于dk[0]=1/ck[0],对该式两边对K求偏导,可得
方程两边对Kj求偏导,得到
假设:
可得:
(6)同理,由
方程两边对Kj求偏导,得到:
(8)最后根据
得到配电网节点电压对变压器变比的灵敏度,根据n的取值不同,灵敏度表征的非线性程度不同;
步骤(4)根据配电网电压对变压器变比的灵敏度,制定变比调整方案,优化配电网电压控制。
2.根据权利要求1所述的基于HELM的配电网电压对变压器变比灵敏度计算方法,其特征在于:所述的建立配电网的数学模型为:
式中:Pi、Qi、Vi分别为节点i处得注入有功、无功和电压;Gij、Bij、δij分别为节点i、j之间的电导、电纳和相角差;N为节点总数。
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CN (1) | CN110739702B (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112595996A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-04-02 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种变压器的档位确定方法 |
CN112836165A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-05-25 | 国网宁夏电力有限公司 | 一种基于全纯嵌入的暂态稳定网络方程算法 |
CN113363990A (zh) * | 2021-06-22 | 2021-09-07 | 杭州电子科技大学 | 考虑pi节点的helm潮流计算方法 |
CN113794204A (zh) * | 2021-08-19 | 2021-12-14 | 西安交通大学 | 电压稳定性分析方法、装置、电子设备及存储介质 |
WO2023000807A1 (zh) * | 2021-07-19 | 2023-01-26 | 中山大学 | 一种快速灵活全纯嵌入式电力系统最优潮流评估方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060111860A1 (en) * | 2002-11-06 | 2006-05-25 | Aplicaciones En Informatica Avanzada, S.A. | System and method for monitoring and managing electrical power transmission and distribution networks |
CN101950971A (zh) * | 2010-09-14 | 2011-01-19 | 浙江大学 | 一种基于遗传算法的企业配电网的无功优化方法 |
CN103346576A (zh) * | 2013-07-03 | 2013-10-09 | 杭州电子科技大学 | 基于二阶网损灵敏度矩阵的配电网无功补偿选点方法 |
CN108988385A (zh) * | 2018-07-25 | 2018-12-11 | 国家电网公司 | 一种分布式电源并网最优位置选取方法 |
-
2019
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060111860A1 (en) * | 2002-11-06 | 2006-05-25 | Aplicaciones En Informatica Avanzada, S.A. | System and method for monitoring and managing electrical power transmission and distribution networks |
US20090228154A1 (en) * | 2002-11-06 | 2009-09-10 | Aplicaciones En Informatica Avanzada, S.A. | System and method for monitoring and managing electrical power transmission and distribution networks |
CN101950971A (zh) * | 2010-09-14 | 2011-01-19 | 浙江大学 | 一种基于遗传算法的企业配电网的无功优化方法 |
CN103346576A (zh) * | 2013-07-03 | 2013-10-09 | 杭州电子科技大学 | 基于二阶网损灵敏度矩阵的配电网无功补偿选点方法 |
CN108988385A (zh) * | 2018-07-25 | 2018-12-11 | 国家电网公司 | 一种分布式电源并网最优位置选取方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
ANTONIO TRIAS: "The Holomorphic embedding Load flow method", 《2012 IEEE POWER AND ENERGY SOCIETY GENERAL MEETING》 * |
PATRICK S. SAUTER ET AL.: "Comparison of the holomorphic embedding load flow method with established power flow algorithms and a new hybrid approach", 《2017 NINTH ANNUAL IEEE GREEN TECHNOLOGIES CONFERENCE》 * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112595996A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-04-02 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种变压器的档位确定方法 |
CN112595996B (zh) * | 2020-11-26 | 2022-08-26 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种变压器的档位确定方法 |
CN112836165A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-05-25 | 国网宁夏电力有限公司 | 一种基于全纯嵌入的暂态稳定网络方程算法 |
CN113363990A (zh) * | 2021-06-22 | 2021-09-07 | 杭州电子科技大学 | 考虑pi节点的helm潮流计算方法 |
CN113363990B (zh) * | 2021-06-22 | 2022-04-22 | 杭州电子科技大学 | 考虑pi节点的helm潮流计算方法 |
WO2023000807A1 (zh) * | 2021-07-19 | 2023-01-26 | 中山大学 | 一种快速灵活全纯嵌入式电力系统最优潮流评估方法 |
CN113794204A (zh) * | 2021-08-19 | 2021-12-14 | 西安交通大学 | 电压稳定性分析方法、装置、电子设备及存储介质 |
CN113794204B (zh) * | 2021-08-19 | 2024-03-26 | 西安交通大学 | 电压稳定性分析方法、装置、电子设备及存储介质 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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