一种基于环网电力系统的直算方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于环网电力系统的直算方法，主要解决了现有潮流算法应用的迭代法的计算结果误差大、不收敛、运算速度慢等问题。该直算方法计算整个电力系统网络的总矩阵的具体方式如下：(11)计算各节点的矩阵；(12)根据各节点的连接顺序依次将各节点的矩阵相乘得到电力系统网络的总矩阵；所述节点包括：由单一元件构成的基本节点，由若干基本节点构成的链对应的链式节点，由若干链式节点构成的基本环网对应的基本环网节点，由若干基本环网节点、链式节点套接构成的组合式环网对应的组合式环网节点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电力系统的潮流计算领域，具体的说，是涉及一种具有环网的电力系统的直算方法。
技术介绍
电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种基本电气计算。它的任务是根据给定的运行条件和网路结构确定整个系统的运行状态，如各母线上的电压(幅值及相角)、网络中的功率分布以及功率损耗等。电力系统潮流计算的结果是电力系统稳定计算和故障分析的基础。现有技术中，电力系统潮流计算的方法通常采用的是迭代法，也称辗转法，是一种不断用变量的旧值递推新值的过程，它利用计算机运算速度快、适合做重复性操作的特点，让计算机对一组指令(或一定步骤)进行重复执行，在每次执行这组指令(或这些步骤)时，都从变量的原值推出它的一个新值，最常见的迭代法是牛顿法。迭代法的缺陷在于：需要不断地用变量的旧值递推新值，其最终的计算结果误差大，精确度低；其次，迭代法在运算过程中的不断递推，当采用的值错误时，则需要重新选取值再进行计算，运算速度慢，运算结果时有不收敛的情况，其运算原理如图1所示；此外，迭代法的适用性并不强，尤其不适合大网络，且不同的电力系统网络需要采用不同的方式进行迭代。现有技术中，对于电力系统环网的潮流计算存在误差大、计算速度慢、有时不收敛等缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述缺陷，提供一种运算结果精确、运算速度快的电力系统的潮流直算方法。本专利技术申请中涉及的名词术语解释：本专利技术申请中最小单元为元件，基本节点由单一的元件构成；链：若干元件依次连接构成链，链包括有一字链和支链，其中，一字链：如图8所示，除第一个节点外其余节点的首端连接到上一个节点的末端A所形成的网络即为一字链。支链：如图9所示，若一个节点的首端连接到上一个节点的末端B，且该节点及后续节点形成一字链，那么从该节点起形成的一字链为支链；支链可套接。如图9中，10号节点和11号节点组成一条支链；12号节点组成一条支链；13号节点和14号节点组成一条支链；15号节点组成一条支链；16号节点和17号节点组成一条支链。环网(也称组合式环网)：由若干基本环网、链组合构成。基本环网：口字环网、日子环网、田字环网、目字环网等，基本环网是指仅由链构成，而无其余环网的套接。其中，口字环网由两条链构成，日字环网由五条链构成，田字环网由八条链构成，目字环网由八条链构成。在本专利技术申请将口字环网、日字环网、目字环网、田字环网定义为基本环网。环网中的链也称环网边或简称边。环网中间点是指环网边与边的交界点(环网起止点除外)，其电压称为环网中间点电压。如下图所示，环网由环网起节点、环网终节点、以及环网边组成。环网中间点是指环网边与边的交界点(环网起止点除外)，其电压称为环网中间点电压或环网中间电压。如图10所示，102号节点是小口字环网的起节点、103号节点是小口字环网的终节点；33号节点和34号节点组成小口字环网的一条边，35号节点和36号节点组成小口字环网的另一条边。101号节点是日字环网的起点、31号节点是日字环网的终点、21号节点、22号节点、24号节点、25号节点分别组成日字环网的四条边，23号节点、27号节点、28号节点、29号节点、30号节点、26号节点组成日字环网的第五条边，B点和C点是日字环网的中间点。3号节点是大口字环网的起点、14号节点大口字环网的终点；4号、(6号、7号)、5号、(9号、10号)、8号、11号、(13号)、12号组成大口字环网的一条边，日字环网、31号节点、(小口字环网)、32号节点组成大口字环网的另一条边。电力系统网络是由节点(元件)、链、基本环网、组合式环网组合构成。传输参数矩阵，也称T参数矩阵，以某一节点A为例，其表示式如下：或其中，U1,A表示节点A的起端电压、I1,A表示节点A的起端电流、U2,A表示节点A的末端电压、I2,A表示节点A的末端电流；根据方程组可得令由此，将[A']或称为节点A的导纳参数矩阵或导纳矩阵或Y参数矩阵；反过来，根据方程组可得令可还原成节点A的传输参数矩阵或传输矩阵或T参数矩阵对于某条链而言，其传输参数矩阵则等于该链中按照元件连接顺序依次将元件的传输参数矩阵相乘得到；上述即为传输参数矩阵与导纳参数矩阵之间的相互转换方法，在本专利技术申请中，f([X])表示将某一元件或链的T参数矩阵转换成Y参数矩阵，g([X])是将某一元件或链的Y参数矩阵转换成T参数矩阵。注：图7-图10中的数字表述节点编号或节点号。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种电力系统的潮流直算方法，包括以下步骤：(1)计算整个电力系统网络的总矩阵：(2)将电力系统网络的总矩阵代入下列公式：(3)计算出电力系统网络的起端电压以及起端电流I起＝0；(4)依据下列公式，根据各元件连接顺序依次计算出各元件末端电压U2,d，末端电流I2,d：其中，根据元件的连接顺序，前一元件的末端电压和末端电流为后一元件的起端电压和起端电流；(5)根据计算得出的元件的起端电压、起端电流和末端电压、末端电流，即可计算出元件的工作电压、工作电流以及功率损耗；其中；U起为电力系统网络的起端电压，U末为电力系统网络的末端电压，I起为电力系统网络的起端电流，其值等于0，I末为电力系统网络的末端电流，其值等于0，[W总]表示电力系统网络的总矩阵，[Ad]表示某元件的矩阵，U1,d代表元件的起端电压，I1,d代表元件的起端电流，U2,d代表元件的末端电压，I2,d代表元件的末端电流；其中，所述步骤(1)的具体方式如下：(11)计算各节点的矩阵；(12)根据各节点的连接顺序依次将各节点的矩阵相乘得到电力系统网络的总矩阵；所述节点包括：由单一元件构成的基本节点，由若干基本节点构成的链对应的链式节点，由若干链式节点构成的基本环网对应的基本环网节点，由若干基本环网节点、链式节点套接构成的组合式环网对应的组合式环网节点；其中，基本节点的矩阵为元件的矩阵，链式节点的矩阵等于链中各元件的矩阵按照其连接顺序相乘得到，基本环网节点的矩阵由构成的链式节点的矩阵合并得到，环网节点的矩阵由构成的链式节点和基本环网节点的矩阵合并得到；元件包括发电机、负载、变压器、线路中任意一种或多种，相应的，发电机的矩阵为负载的矩阵为线路的集中参数矩阵为和分布参数模型矩阵变压器的矩阵为其中，E表示发电机的理想电压，r表示发电机的内阻抗，Y表示负载的导纳，Z表示线路的阻抗，n1、n2分别表示变压器原副边的线圈匝数，线路采用分布参数模型矩阵时其中：所述基本环网为口字环网的合并矩阵计算方式如下：首先，分别计算口字环网中A口链和B口链的传输参数矩阵：和其中，各链的传输参数矩阵等于链中所有元件的矩阵依据元件的连接顺序依次相乘得到；其次，将[A口]和[B口]转换为对应的导纳参数矩阵：[A口']和[B口']；再其次，根据下列公式将[A口']和[B口']相加：最后，将[A'口]+[B'口]的计算结果转换为传输参数矩阵，即为口字环网的合并矩阵。所述基本环网为日字环网的合并矩阵计算方式如下：首先，分别计算日字环网中A日链、B日链、C日链、D日链、E日链的传输参数矩阵：其中，各链的传输参数矩阵等于链中所有元件的矩阵依据元件的连接顺序依次相乘得到；经过求解可得日字环网的导纳参数矩阵：以及中间点电压与日字环网起端电压和末端电压的函数关系最后，将计本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力系统的潮流直算方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)计算整个电力系统网络的总矩阵：(2)将电力系统网络的总矩阵代入下列公式：(3)计算出电力系统网络的起端电压(4)依据下列公式，根据各元件连接顺序依次计算出各元件末端电压U2,d，末端电流I2,d：U2,dI2,d1=[Ad]-1U1,dI1,d1]]>其中，根据元件的连接顺序，前一元件的末端电压和末端电流为后一元件的起端电压和起端电流；(5)根据计算得出的元件的起端电压、起端电流和末端电压、末端电流，即可计算出元件的工作电压、工作电流以及功率损耗；其中，U起为电力系统网络的起端电压，U末为电力系统网络的末端电压，I起为电力系统网络的起端电流，其值等于0，I末为电力系统网络的末端电流，其值等于0，[W总]表示电力系统网络的总矩阵，[Ad]表示某元件的矩阵，U1,d代表元件的起端电压，I1,d代表元件的起端电流，U2,d代表元件的末端电压，I2,d代表元件的末端电流；其中，所述步骤(1)的具体方式如下：(11)计算各节点的矩阵；(12)根据各节点的连接顺序依次将各节点的矩阵相乘得到电力系统网络的总矩阵；所述节点包括：由单一元件构成的基本节点，由若干基本节点构成的链对应的链式节点，由若干链式节点构成的基本环网对应的基本环网节点，由若干基本环网节点、链式节点套接构成的组合式环网对应的组合式环网节点；其中，基本节点的矩阵为元件的矩阵，链式节点的矩阵等于链中各元件的矩阵按照其连接顺序相乘得到，基本环网节点的矩阵由构成的链式节点的矩阵合并得到，环网节点的矩阵由构成的链式节点和基本环网节点的矩阵合并得到；元件包括发电机、负载、变压器、线路中任意一种或多种，相应的，发电机的矩阵为负载的矩阵为线路的集中参数矩阵为和分布参数模型矩阵变压器的矩阵为其中，E表示发电机的理想电压，r表示发电机的内阻抗，Y表示负载的导纳，Z表示线路的阻抗，n1、n2分别表示变压器原副边的线圈匝数，线路采用分布参数模型矩阵时其中：...

【技术特征摘要】
1.一种电力系统的潮流直算方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)计算整个电力系统网络的总矩阵：(2)将电力系统网络的总矩阵代入下列公式：(3)计算出电力系统网络的起端电压(4)依据下列公式，根据各元件连接顺序依次计算出各元件末端电压U2,d，末端电流I2,d：U2,dI2,d1=[Ad]-1U1,dI1,d1]]>其中，根据元件的连接顺序，前一元件的末端电压和末端电流为后一元件的起端电压和起端电流；(5)根据计算得出的元件的起端电压、起端电流和末端电压、末端电流，即可计算出元件的工作电压、工作电流以及功率损耗；其中，U起为电力系统网络的起端电压，U末为电力系统网络的末端电压，I起为电力系统网络的起端电流，其值等于0，I末为电力系统网络的末端电流，其值等于0，[W总]表示电力系统网络的总矩阵，[Ad]表示某元件的矩阵，U1,d代表元件的起端电压，I1,d代表元件的起端电流，U2,d代表元件的末端电压，I2,d代表元件的末端电流；其中，所述步骤(1)的具体方式如下：(11)计算各节点的矩阵；(12)根据各节点的连接顺序依次将各节点的矩阵相乘得到电力系统网络的总矩阵；所述节点包括：由单一元件构成的基本节点，由若干基本节点构成的链对应的链式节点，由若干链式节点构成的基本环网对应的基本环网节点，由若干基本环网节点、链式节点套接构成的组合式环网对应的组合式环网节点；其中，基本节点的矩阵为元件的矩阵，链式节点的矩阵等于链中各元件的矩阵按照其连接顺序相乘得到，基本环网节点的矩阵由构成的链式节点的矩阵合并得到，环网节点的矩阵由构成的链式节点和基本环网节点的矩阵合并得到；元件包括发电机、负载、变压器、线路中任意一种或多种，相应的，发电机的矩阵为负载的矩阵为线路的集中参数矩阵为和分布参数模型矩阵变压器的矩阵为其中，E表示发电机的理想电压，r表示发电机的内阻抗，Y表示负载的导纳，Z表示线路的阻抗，n1、n2分别表示变压器原副边的线圈匝数，线路采用分布参数模型矩阵时其中：2.根据权利要求1所述的电力系统的潮流直算方法，其特征在于，所述基本环网为口字环网的合并矩阵计算方式如下：首先，分别计算口字环网中A口链和B口链的传输参数矩阵：和其中，各链的传输参数矩阵等于链中所有元件的矩阵依据元件的连接顺序依次相乘得到；其次，将[A口]和[B口]转换为对应的导纳参数矩阵：[A口']和[B口']；再其次，根据下列公式将[A口']和[B口']相加：最后，将[A'口]+[B'口]的计算结果转换为传输...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓宏伟，
申请(专利权)人：邓宏伟，
类型：发明
国别省市：四川;51