一种节点类型扩展的潮流计算可解性判别方法

摘要

本发明涉及一种节点类型扩展的潮流计算可解性判别方法，属于电力系统调度自动化与电网仿真技术领域。本发明提出了节点类型扩展的潮流计算可解性判别方法，可以方便地判断节点类型扩展的潮流计算的可解性。该判据包括，跟据各节点的已知量给定情况，寻找已知量冗余节点和已知量不足节点之间是否存在有效的连通道路，如存在满足条件的连通道路，则节点类型扩展的潮流计算可解，否则节点类型扩展的潮流计算不可解。本发明方法的优点是通用性好，可适用电力系统潮流计算中节点类型的多种分布；本发明方法仅基于电力系统拓扑结构和节点类型分布情况，无需任何准备计算。

说明书

技术领域

本发明涉及一种节点类型扩展的潮流计算可解性判别方法，属于电力系统调度自动化与电网仿真技术领域。

背景技术

电力系统潮流计算是电力系统分析的重要基础，并应用于电力系统分析的几乎所有领域，其中许多应用涉及到潮流调整问题。而通过节点类型扩展的潮流计算，可方便地实现潮流调整的目的。

在电力系统中，每个节点有节点注入有功功率P、节点注入无功功率Q、节点电压幅值V和节点电压相角θ四个相关电气量。对于一个含有N个节点的系统，相关电气量共有4N个，在潮流计算中，其中2N个电气量是已知的，另外2N个电气量是未知的。潮流计算的任务是通过求解非线性代数方程组，根据2N个已知的电气量，求出另外2N个未知的电气量。因此在潮流计算中，每个节点的P、Q、V、θ四个电气量都有可能是已知的或未知的，若按节点哪些电气量已知划分，则共有24＝16种节点类型，并根据节点已知的电气量对节点类型命名。在传统潮流计算中，仅考虑PQ、PV、Vθ三种节点类型，而在节点类型扩展的潮流计算中，要求能够考虑所有可能的16种节点类型。

在节点类型扩展的潮流计算中，由于节点的已知量和未知量分布不均衡，可能导致潮流计算的修正方程不可逆，即节点类型扩展的潮流计算不可解。因此，需要研究如何判断节点类型扩展的潮流计算是否可解。

发明内容

本发明的目的是提出一种节点类型扩展的潮流计算可解性判别方法，当使用基于节点类型扩展的潮流计算的方法进行节点电压调整或潮流模型匹配时，首先判断节点类型扩展的潮流计算是否可解，以简化计算过程。

本发明提出的节点类型扩展的潮流计算可解性判别方法，包括以下步骤：

(1)将电力系统中的节点分为4种类型，第一种是P和θ均为已知的节点，第二种是P和θ均为未知的节点，第三种是P为未知、θ为已知的节点，第四种是P为已知、θ为未知的节点，其中P为节点的有功注入功率，θ为节点的电压相角；

(2)判断上述第一种节点和第二种节点的数目是否相等，若不相等，则节点类型扩展的潮流的计算不可解，退出计算，若相等，则进行以下步骤(3)；

(3)根据以下两个条件进行判断：a、任意一个上述第一种节点和上述任意第二种节点之间，存在仅经过上述第四种节点的道路，b、满足条件a的道路之间不相交，则当a、b两个条件都满足时，进行以下步骤(4)，当条件a不满足或条件b不满足时，节点类型扩展的潮流计算不可解，退出计算；

(4)重新将电力系统中的节点分为4种类型，第五种是Q和V均为已知的节点，第六种是Q和V均为未知的节点，第七种是Q为未知、V为已知的节点，第八种是Q为已知、V为未知的节点，其中Q为节点的无功注入功率，V为节点的电压幅值；

(5)判断上述第五种节点和第六种节点的数目是否相等，若不相等，则节点类型扩展的潮流计算不可解，退出计算，若相等，则进行以下步骤(6)；

(6)根据以下两个条件进行判断：c、任意一个上述第五种节点和上述任意第六种节点之间，存在仅经过上述第八种节点的道路，d、满足条件c的道路之间不相交，则当条件c不满足或条件d不满足时，节点类型扩展的潮流计算不可解，退出计算，当c、d两个条件都满足时，则节点类型扩展的潮流计算可解。

本发明提出的节点类型扩展的潮流计算可解性判别方法，其优点是：

1、通用性好：无论电力系统潮流计算中的节点类型如何分布，本发明方法都能适用。

2、简单方便：本发明方法仅基于电力系统拓扑结构和节点类型分布情况，无需任何准备计算，当PQ节点、PV节点和Vθ节点以外的非常规节点数目较少时，可直接通过观察法判断节点类型扩展的潮流计算的可解性；也可以直接根据本判据设置节点类型使得节点类型扩展的潮流计算可解，因此大大降低了计算量。

附图说明

图1是使用本发明方法时涉及的IEEE 14节点系统示意图。

图1中，1-14为节点序号。

具体实施方式

本发明提出的节点类型扩展的潮流计算可解性判别方法，包括以下步骤：

(1)将电力系统中的节点分为4种类型，第一种是P和θ均为已知的节点，第二种是P和θ均为未知的节点，第三种是P为未知、θ为已知的节点，第四种是P为已知、θ为未知的节点，其中P为节点的有功注入功率，θ为节点的电压相角；

(2)判断上述第一种节点和第二种节点的数目是否相等，若不相等，则节点类型扩展的潮流计算不可解，退出计算，若相等，则进行以下步骤(3)；

(3)根据以下两个条件进行判断：a、任意一个上述第一种节点和上述任意第二种节点之间，存在仅经过上述第四种节点的道路，b、满足条件a的道路之间不相交，则当a、b两个条件都满足时，进行以下步骤(4)，当条件a不满足或条件b不满足时，节点类型扩展的潮流计算不可解，退出计算；

(4)重新将电力系统中的节点分为4种类型，第五种是Q和V均为已知的节点，第六种是Q和V均为未知的节点，第七种是Q为未知、V为已知的节点，第八种是Q为已知、V为未知的节点，其中Q为节点的无功注入功率，V为节点的电压幅值；

(5)判断上述第五种节点和第六种节点的数目是否相等，若不相等，则节点类型扩展的潮流计算不可解，退出计算，若相等，则进行以下步骤(6)；

(6)根据以下两个条件进行判断：c、任意一个上述第五种节点和上述任意第六种节点之间，存在仅经过上述第八种节点的道路，d、满足条件c的道路之间不相交，则当条件c不满足或条件d不满足时，节点类型扩展的潮流计算不可解，退出计算，当c、d两个条件都满足时，则节点类型扩展的潮流计算可解。

利用本发明提出的节点类型扩展的潮流计算可解性判别方法进行判断，若判定可解，可用牛顿法或快速分解法潮流计算对节点类型扩展的潮流问题进行求解；若判定不可解，说明快速分解法潮流计算中修正方程的系数矩阵将不可逆，无法使用快速分解法潮流计算对节点类型扩展的潮流问题进行求解。

以下介绍发明方法的实施例：

实施例1：

如图1所示的IEEE 14节点系统，其中节点1为按本发明方法的步骤(1)分类时的第三种节点，按本发明方法的步骤(4)分类时的第七种节点，即Vθ节点；节点2、3同时为按本发明方法的步骤(1)分类时的第四种节点和按本发明方法的步骤(4)分类时的第七种节点，即PV节点；节点6，8同时为按本发明方法的步骤(1)分类时的第二种节点和按本发明方法的步骤(4)分类时的第六种节点，即0节点；节点4，14同时为按本发明方法的步骤(1)分类时的第一种节点和按本发明方法的步骤(4)分类时的第五种节点，即PQVθ型节点；图1中的其余节点同时为按本发明方法的步骤(1)分类时的第四种节点和按本发明方法的步骤(4)分类时的第八种节点，即PQ节点。下面用本发明提出的节点类型扩展的潮流计算的可解性判别方法判断该节点类型扩展的潮流问题的可解性。

(1)按照步骤(1)的方法将所有节点分为四种节点。则节点4，14为第一种节点，节点6，8为第二种节点，节点1为第三种节点，其他节点均为第四种节点。

(2)判断上述第一种节点和第二种节点的数目是否相等，在本算例中，第一种节点与第二种节点数目均为2，是相等的，因此进行步骤(3)

(3)判断：a、任意一个上述第一种节点和上述任意第二种节点之间，存在仅经过上述第四种节点的道路，b、满足条件a的道路之间不相交。在本算例中，道路4-＞5-＞6和道路14-＞9-＞7-＞8满足条件a、b。因此进行步骤(4)

(4)按照步骤(4)的方法将所有节点分为四种节点。则节点4，14为第五种节点，节点6，8为第六种节点，节点1，2，3为第七种节点，其他节点为第八种节点。

(5)判断上述第五种节点和第六种节点的数目是否相等，在本算例中，第五种节点与第六种节点数目均为2，是相等的，因此进行步骤(6)

(6)判断：c、任意一个上述第五种节点和上述任意第六种节点之间，存在仅经过上述第八种节点的道路，d、满足条件c的道路之间不相交。在本算例中，道路4-＞5-＞6和道路14-＞9-＞7-＞8满足条件a、b。因此判断节点类型扩展的潮流计算是可解的。

进行实际的节点类型扩展的潮流计算，实施例1是可解的，与本发明提出的判断方法的判断结果相符。

实施例2：

还是如图1所示的IEEE 14节点系统，其中节点1同时为按本发明方法的步骤(1)分类时的第三种节点和按本发明方法的步骤(4)分类时的第七种节点，即Vθ节点；节点2、3同时为按本发明方法的步骤(1)分类时的第四种节点和按本发明方法的步骤(4)分类时的第六种节点，即P节点；节点6，8同时为按本发明方法的步骤(1)分类时的第四种节点和按本发明方法的步骤(4)分类时的第七种节点，即PV节点；节点13，14同时为按本发明方法的步骤(1)分类时的第四种节点和按本发明方法的步骤(4)分类时的第五种节点，即PQV型节点；其余节点同时为按本发明方法的步骤(1)分类时的第四种节点和按本发明方法的步骤(4)分类时的第八种节点，即PQ节点。下面用本发明提出的节点类型扩展的潮流计算的可解性判别方法判断该节点类型扩展的潮流问题的可解性。

(1)按照步骤(1)的方法将所有节点分为四种节点。节点1为第三种节点，其他节点均为第四种节点。没有第一种和第二种节点。

(2)判断上述第一种节点和第二种节点的数目是否相等，在本算例中，第一种节点与第二种节点数目均为0，是相等的，因此进行步骤(3)

(3)判断：a、任意一个上述第一种节点和上述任意第二种节点之间，存在仅经过上述第四种节点的道路，b、满足条件a的道路之间不相交。在本算例中，由于第一种节点和第二种节点的数目均为0。因此进行步骤(4)

(4)按照步骤(4)的方法将所有节点分为四种节点。则节点13，14为第五种节点，节点2，3为第六种节点，节点1，6，8为第七种节点，其他节点为第八种节点。

(5)判断上述第五种节点和第六种节点的数目是否相等，在本算例中，第五种节点与第六种节点数目均为2，是相等的，因此进行步骤(6)

(6)判断：c、任意一个上述第五种节点和上述任意第六种节点之间，存在仅经过上述第八种节点的道路，d、满足条件c的道路之间不相交。在本算例中，不存在同时满足条件a、b的道路。因此判断节点类型扩展的潮流计算是不可解的。

进行实际的节点类型扩展的潮流计算，实施例2是不可解的，与本发明提出的判断方法的判断结果相符。