CN111758196B - 获取交流电力网中源荷的节点平移电压分量的对称方法 - Google Patents

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Abstract

一种获取交流电力网中源荷的节点平移电压分量的对称方法，首先根据交流电力网中节点源荷功率和支路导纳建立节点源荷功率关于节点平移电压和节点电压相位的线性表达式(S101)；再据此节点源荷功率关于节点平移电压和节点电压相位的线性表达式建立交流电力网稳态的线性对称模型(S102)；然后根据交流电力网稳态的线性对称模型，利用M‑P逆矩阵建立全网节点平移电压和节点电压相位关于全网节点源荷功率的线性对称矩阵表达式(S103)；最后根据全网节点平移电压和节点电压相位关于全网节点源荷功率的线性对称矩阵表达式建立获取源荷的节点平移电压分量的线性对称代数计算式(S104)，从而实现交流电力网中源荷的节点平移电压分量的获取。这种源荷的节点平移电压分量为调控交流电力网电压、保障全网电能质量提供了一种新的高效准确工具。

Description

获取交流电力网中源荷的节点平移电压分量的对称方法
技术领域
本发明涉及电力工程领域，尤其涉及一种获取交流电力网中(电)源(负)荷的节点平移电压分量的对称方法和计算机可读存储介质。
背景技术
在交流电网中，节点电压(有效值)与源荷功率的深层次简洁精准关系，是高效调控交流电力网电压、保障电能质量的关键。源荷的节点电压分量是一种深层次的调控交流电力网电压的新工具、亟待研发。
现有的交流电力网全网节点电压调控方法，要么先构建无功优化模型，再通过优化得到调控方案实现；要么先获取节点电压对源荷功率的灵敏度，再利用灵敏度表达的近似线性关系实现。前者因为是优化模型而不仅无法保障可靠得到电压调控方案，且优化求解的计算量总是很大；后者因为节点电压对源荷功率的灵敏度的局部线性特征而使电压调控不准确，继而导致反复调控。
因此，现有的交流电力网全网节点电压调控方法要么费时且不可靠，要么不准确且低效能。
发明内容
本发明实施例提供一种获取交流电力网中源荷的节点平移电压分量的对称方法和计算机可读存储介质，旨在解决现有的交流电力网全网节点电压调控方法效率低且不可靠的问题。
本发明实施例第一方面提供了一种获取交流电力网中源荷的节点平移电压分量的对称方法，包括：
根据交流电力网中节点源荷功率和支路导纳建立节点源荷功率关于节点平移电压和节点电压相位的线性表达式；
根据所述节点源荷功率关于节点平移电压和节点电压相位的线性表达式建立交流电力网稳态的线性对称模型；
根据所述交流电力网稳态的线性对称模型，利用M-P逆矩阵建立全网节点平移电压和节点电压相位关于全网节点源荷功率的线性对称矩阵表达式；
根据所述全网节点平移电压和节点电压相位关于全网节点源荷功率的线性对称矩阵表达式建立获取源荷的节点平移电压分量的线性对称代数计算式。
本发明实施例第二方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述获取交流电力网中源荷的节点平移电压分量的对称方法的步骤。
上述获取交流电力网中源荷的节点平移电压分量的对称方法在实施过程中根据源荷的节点平移电压分量的线性对称代数计算式获取电力网中源荷的节点平移电压分量。一方面，由于源荷的节点平移电压分量的线性对称代数计算式适用交流电力网中全部节点的平移电压和全部节点的源荷功率，全部节点的源荷功率都被等同对待，因此源荷的节点平移电压分量对所有源荷都是对称的；另一方面，由于源荷的节点平移电压分量的线性对称代数计算式是源荷功率的全变量(而非增量)表达式，因此对源荷功率的大范围变化都准确，而且减少了计算量。这种节点平移电压分量与源荷功率之间的对称精准关系解决了现有的交流电力网全网节点电压调控方法费时且不可靠、不准确和低效能的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种获取交流电力网中源荷的节点平移电压分量的对称方法的实现流程图；
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
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
请参见图1和图2，本发明实施例提供的一种获取交流电力网中源荷的节点平移电压分量的对称方法可包括以下步骤：
步骤S101，根据交流电力网中节点源荷功率和支路导纳建立节点源荷功率关于节点平移电压和节点电压相位的线性表达式；
步骤S102，根据所述节点源荷功率关于节点平移电压和节点电压相位的线性表达式建立交流电力网稳态的线性对称模型；
步骤S103，根据所述交流电力网稳态的线性对称模型，利用M-P逆矩阵建立全网节点平移电压和节点电压相位关于全网节点源荷功率的线性对称矩阵表达式；
步骤S104，根据所述全网节点平移电压和节点电压相位关于全网节点源荷功率的线性对称矩阵表达式建立获取源荷的节点平移电压分量的线性对称代数计算式。
对交流电力网中全部节点平移电压和全部节点源荷功率都按照上述线性对称代数计算式计算，即可得到全部节点源荷的节点平移电压分量，从而实现交流电力网中源荷的节点平移电压分量的获取。这种节点平移电压分量与源荷功率之间的对称精准关系解决了现有的交流电力网全网节点电压调控方法费时且不可靠、不准确和低效能的问题。
步骤S101中，所述根据所述交流电力网中节点源荷功率和支路导纳建立节点源荷功率关于节点平移电压和节点电压相位的线性表达式的方法具体为：
按照如下关系式建立节点源荷功率关于节点平移电压和节点电压相位的线性表达式：
其中，i和k均为交流电力网中节点的编号，且都属于连续自然数的集合{1,2,…,n}；n为所述交流电力网中节点的总个数；Pi和Qi分别为接于节点i的源荷有功功率和源荷无功功率，且统称为节点i的源荷功率；所述Pi等于接于节点i的电源有功功率减去负荷有功功率，所述Qi等于接于节点i的电源无功功率减去负荷无功功率；gik和bik分别是连接在节点i和节点k之间的支路ik的电导和电纳，且统称为支路ik的导纳；θi和θk分别为节点i和节点k的电压相位；υi和υk分别为节点i和节点k的平移电压，且都是平移-1.0后的标幺值电压。
步骤S102中，所述根据所述节点源荷功率关于节点平移电压和节点电压相位的线性表达式建立交流电力网稳态的线性对称模型的方法具体为：
按照如下关系式建立交流电力网稳态的线性对称模型：
[P1Q1…PiQi…PnQn]T＝(G*,*)[θ1υ1…θiυi…θnυn]T
且(G*,*)先置零、再扫描支路按下式累加构建：G2i-1,2i-1＝G2i-1,2i-1-bij，G2i-1,2i＝G2i-1,2i+gij，G2i-1,2j-1＝G2i-1,2j-1+bij，G2i-1,2j＝G2i-1,2j-gij，G2i,2i-1＝G2i,2i-1-gij，G2i,2i＝G2i,2i-bij，G2i,2j-1＝G2i,2j-1+gij，G2i,2j＝G2i,2j+bij。
其中，i和j均为交流电力网中节点的编号，且都属于连续自然数的集合{1,2,…,n}；n为所述交流电力网中节点的总个数；P1和Q1分别为接于节点1的源荷有功功率和源荷无功功率，且统称为节点1的源荷功率；所述P1等于接于节点1的电源有功功率减去负荷有功功率，所述Q1等于接于节点1的电源无功功率减去负荷无功功率；Pi和Qi分别为接于节点i的源荷有功功率和源荷无功功率，且统称为节点i的源荷功率；所述Pi等于接于节点i的电源有功功率减去负荷有功功率，所述Qi等于接于节点i的电源无功功率减去负荷无功功率；Pn和Qn分别为接于节点n的源荷有功功率和源荷无功功率，且统称为节点n的源荷功率；所述Pn等于接于节点n的电源有功功率减去负荷有功功率，所述Qn等于接于节点n的电源无功功率减去负荷无功功率；gij和bij分别是连接在节点i和节点j之间的支路ij的电导和电纳，且统称为支路ij的导纳；θ1、θi和θn分别为节点1、节点i和节点n的电压相位；υ1、υi和υn分别为节点1、节点i和节点n的平移电压，且都是平移-1.0后的标幺值电压；(G*,*)是2n×2n维全节点导纳矩阵；G2i-1,2i-1、G2i-1,2i、G2i-1,2j-1、G2i-1,2j、G2i,2i-1、G2i,2i、G2i,2j-1、G2i,2j都分别是所述全节点导纳矩阵(G*,*)中第2i-1行第2i-1列、第2i-1行第2i列、第2i-1行第2j-1列、第2i-1行第2j列、第2i行第2i-1列、第2i行第2i列、第2i行第2j-1列、第2i行第2j列的元素。
上述电力网稳态模型是线性的，且全部节点源荷功率都被列入该模型中、都被等同对待，这正是称之为线性对称模型的缘故。
步骤S103中，所述根据所述交流电力网稳态的线性对称模型，利用M-P逆矩阵建立全网节点平移电压和节点电压相位关于全网节点源荷功率的线性对称矩阵表达式的方法具体为：
按照如下关系式建立全网节点平移电压和节点电压相位关于全网节点源荷功率的线性对称矩阵表达式：
[θ1υ1…θiυi…θnυn]T＝(a*,*)[P1Q1…PiQi…PnQn]T
(a*,*)＝(G*,*)+
其中，i为交流电力网中节点的编号，且属于连续自然数的集合{1,2,…,n}；n为所述交流电力网中节点的总个数；θ1、θi和θn分别为节点1、节点i和节点n的电压相位；υ1、υi和υn分别为节点1、节点i和节点n的平移电压，且都是平移-1.0后的标幺值电压；P1和Q1分别为接于节点1的源荷有功功率和源荷无功功率，且统称为节点1的源荷功率；所述P1等于接于节点1的电源有功功率减去负荷有功功率，所述Q1等于接于节点1的电源无功功率减去负荷无功功率；Pi和Qi分别为接于节点i的源荷有功功率和源荷无功功率，且统称为节点i的源荷功率；所述Pi等于接于节点i的电源有功功率减去负荷有功功率，所述Qi等于接于节点i的电源无功功率减去负荷无功功率；Pn和Qn分别为接于节点n的源荷有功功率和源荷无功功率，且统称为节点n的源荷功率；所述Pn等于接于节点n的电源有功功率减去负荷有功功率，所述Qn等于接于节点n的电源无功功率减去负荷无功功率；(G*,*)是2n×2n维全节点导纳矩阵；上标符号+是求M-P逆矩阵的运算符；(a*,*)是所述全节点导纳矩阵(G*,*)的M-P逆矩阵。
步骤S104中，所述根据所述全网节点平移电压和节点电压相位关于全网节点源荷功率的线性对称矩阵表达式建立获取源荷的节点平移电压分量的线性对称代数计算式的方法具体为：
按照如下关系式建立源荷的节点平移电压分量的线性对称代数计算式：
υi,j＝a2i,2j-1Pj+a2i,2jQj
其中，i和j均为交流电力网中节点的编号，且都属于连续自然数的集合{1,2,…,n}；n为所述交流电力网中节点的总个数；υi,j是所述节点i的平移电压中归属接于所述节点j的源荷的分量、简称源荷的节点平移电压分量，且是平移-1.0后的标幺值电压；a2i,2j-1和a2i,2j都分别是2n×2n维全节点导纳矩阵的M-P逆矩阵中第2i行第2j-1列的元素和第2i行第2j列的元素；Pj和Qj分别为接于节点j的源荷有功功率和源荷无功功率，且统称为节点j的源荷功率；所述Pj等于接于节点j的电源有功功率减去负荷有功功率，所述Qj等于接于节点j的电源无功功率减去负荷无功功率。
上述源荷的节点平移电压分量的线性对称代数计算式适用交流电力网中全部节点的平移电压和全部节点的源荷功率，全部节点的源荷功率都被等同对待，这正是称本发明为获取交流电力网中源荷的节点平移电压分量的对称方法的缘故。此外，该线性对称代数计算式是源荷功率的全变量(而非增量)表达式，它因此对源荷功率的大范围变化都准确。这种节点平移电压分量与源荷功率之间的对称精准关系解决了现有的交流电力网全网节点电压调控方法费时且不可靠、不准确和低效能的问题。
本发明实施例提供的一种计算机可读存储介质，是存储有计算机程序的介质。所述计算机程序可以为源代码程序、对象代码程序、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机程序被处理器执行时实现如上实施例所述获取交流电力网中源荷的节点平移电压分量的对称方法的步骤。所述计算机可读存储介质可以包括能够携带所述计算机程序的任何实体或装置，例如U盘、移动硬盘、光盘、计算机存储器、随机存取存储器等。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种获取交流电力网中源荷的节点平移电压分量的对称方法，其特征在于，包括：
根据交流电力网中节点源荷功率和支路导纳建立节点源荷功率关于节点平移电压和节点电压相位的线性表达式；
根据所述节点源荷功率关于节点平移电压和节点电压相位的线性表达式建立交流电力网稳态的线性对称模型；
根据所述交流电力网稳态的线性对称模型，利用M-P逆矩阵建立全网节点平移电压和节点电压相位关于全网节点源荷功率的线性对称矩阵表达式；
根据所述全网节点平移电压和节点电压相位关于全网节点源荷功率的线性对称矩阵表达式建立获取源荷的节点平移电压分量的线性对称代数计算式。
2.根据权利要求1所述的获取交流电力网中源荷的节点平移电压分量的对称方法，其特征在于，所述根据所述交流电力网中节点源荷功率和支路导纳建立节点源荷功率关于节点平移电压和节点电压相位的线性表达式的方法具体为：
按照如下关系式建立节点源荷功率关于节点平移电压和节点电压相位的线性表达式：
其中，i和k均为交流电力网中节点的编号，且都属于连续自然数的集合{1，2，…，n}；n为所述交流电力网中节点的总个数；Pi和Qi分别为接于节点i的源荷有功功率和源荷无功功率，且统称为节点i的源荷功率；gik和bik分别是连接在节点i和节点k之间的支路ik的电导和电纳，且统称为支路ik的导纳；θi和θk分别为节点i和节点k的电压相位；υi和vk分别为节点i和节点k的平移电压，且都是平移-1.0后的标幺值电压。
3.根据权利要求1所述的获取交流电力网中源荷的节点平移电压分量的对称方法，其特征在于，所述根据所述节点源荷功率关于节点平移电压和节点电压相位的线性表达式建立交流电力网稳态的线性对称模型的方法具体为：
按照如下关系式建立交流电力网稳态的线性对称模型：
[P1Q1…PiQi…PnQn]T＝(G*，*)[θ1υ1…θiυi…θnυn]T
且(G*，*)先置零，再扫描支路按下式累加构建：G2i-1，2i-1＝G2i-1，2i-1-bij，G2i-1，2i＝G2i-1，2i+gij，G2i-1，2j-1＝G2i-1，2j-1+bij，G2i-1，2j＝G2i-1，2j-gij’G2i，2i-1＝G2i，2i-1-gij，G2i，2i＝G2i，2i-bij，G2i，2j-1＝G2i，2j-1+gij’G2f，2j＝G2i，2j+bij；
其中，i和j均为交流电力网中节点的编号，且都属于连续自然数的集合{1，2，…，n}；n为所述交流电力网中节点的总个数；P1和Q1分别为接于节点1的源荷有功功率和源荷无功功率，且统称为节点1的源荷功率；Pi和Qi分别为接于节点i的源荷有功功率和源荷无功功率，且统称为节点i的源荷功率；Pn和Qn分别为接于节点n的源荷有功功率和源荷无功功率，且统称为节点n的源荷功率；gij和bij分别是连接在节点i和节点j之间的支路ij的电导和电纳，且统称为支路ij的导纳；θ1、θi和θn分别为节点1、节点i和节点n的电压相位；υ1、υi和υn分别为节点1、节点i和节点n的平移电压，且都是平移-1.0后的标幺值电压；(G*，*)是2n×2n维全节点导纳矩阵；G2i-1，2i-1、G2i-1，2i、G2i-1，2j-1、G2i-1，2j、G2i，2i-1、G2i，2i、G2i，2j-1、G2i，2j都是所述全节点导纳矩阵(G*，*)中的元素。
4.根据权利要求1所述的获取交流电力网中源荷的节点平移电压分量的对称方法，其特征在于，所述根据所述交流电力网稳态的线性对称模型，利用M-P逆矩阵建立全网节点平移电压和节点电压相位关于全网节点源荷功率的线性对称矩阵表达式的方法具体为：
按照如下关系式建立全网节点平移电压和节点电压相位关于全网节点源荷功率的线性对称矩阵表达式：
[θ1υ1…θiυi…θnυn]T＝(a*，*)[P1Q1…PiQi…PnQn]T
(a*，*)＝(G*，*)+
其中，i为交流电力网中节点的编号，且属于连续自然数的集合{1，2，…，n}；n为所述交流电力网中节点的总个数；θ1、θi和θn分别为节点1、节点i和节点n的电压相位；υ1、υi和υn分别为节点1、节点i和节点n的平移电压，且都是平移-1.0后的标幺值电压；P1和Q1分别为接于节点1的源荷有功功率和源荷无功功率，且统称为节点1的源荷功率；Pi和Qi分别为接于节点i的源荷有功功率和源荷无功功率，且统称为节点i的源荷功率；Pn和Qn分别为接于节点n的源荷有功功率和源荷无功功率，且统称为节点n的源荷功率；(G*，*)是2n×2n维全节点导纳矩阵；上标符号+是求M-P逆矩阵的运算符；(a*，*)是所述全节点导纳矩阵(G*，*)的M-P逆矩阵。
5.根据权利要求1所述的获取交流电力网中源荷的节点平移电压分量的对称方法，其特征在于，所述根据所述全网节点平移电压和节点电压相位关于全网节点源荷功率的线性对称矩阵表达式建立获取源荷的节点平移电压分量的线性对称代数计算式的方法具体为：
按照如下关系式建立获取源荷的节点平移电压分量的线性对称代数计算式：
υi，j＝a2i，2j-1Pj+a2i，2jQj
其中，i和j均为交流电力网中节点的编号，且都属于连续自然数的集合{1，2，…，n}；n为所述交流电力网中节点的总个数；υi，j是所述节点i的平移电压中归属接于所述节点j的源荷的分量，简称源荷的节点平移电压分量，且是平移-1.0后的标幺值电压；a2i，2j-1和a2i，2j都是2n×2n维全节点导纳矩阵的M-P逆矩阵中的元素；Pj和Qj分别为接于节点j的源荷有功功率和源荷无功功率，且统称为节点j的源荷功率。
6.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述获取交流电力网中源荷的节点平移电压分量的对称方法的步骤。
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