【技术实现步骤摘要】
基于图数据的精细化电力潮流追踪方法及装置
[0001]本专利技术涉及电力潮流追踪领域，特别是涉及一种基于图数据的精细化电力潮流追踪方法及装置。
技术介绍
[0002]电力系统是一个集成电力发、输、配和用的高度统一网络。在电力由电源侧生产，并通过输配设备变送到负荷侧的过程中，会呈现出复杂的潮流分布特性。诸如“某台发电机组生产的电力到底传输了多远？”、“某个负荷消费的电力到底是哪台发电机组供给的？”、“哪台发电机组占用某条输电线路的容量最大”，等等问题，也应运而生。这些问题实际就是电力潮流追踪问题。电力潮流追踪，一方面能够准确描述电力网络中电力潮流的分布状态，另一方面也是合理分摊电力费用的基本前提。随着电力系统市场化开放范围越来越广，开放力度越来越大，精准计算各个电、各个负荷对线路容量的使用程度以及二者之间的实际功率转移变得越来越重要，因为这些计算结果可以帮助在所有用户之间公平地分配输电总成本，而且也可用于断面功率控制、解列面搜索、输电容量充裕度评估、稳定紧急控制、无功控制等领域。在绿色低碳已成为主流社会共识的今天，电力潮流追踪对于精准电力潮流追踪及其减碳应用也具有重要意义。
[0003]当前，现有电力潮流追踪方法主要包括功率追踪法、电流追踪法、功率解析法和基于图论的方法，等。功率追踪法是在交流潮流计算的基础上将有损网络等效成无损网络，将有功、无功解耦形成无损的有功功率有向图和无损的无功功率有向图，然后按比例分摊原则进行功率跟踪；电流追踪法是在潮流计算的基础上，通过跟踪电流来确定每个电源向每个负荷提供的电流，最后...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于图数据的精细化电力潮流追踪方法，其特征在于，所述方法至少包括电力网络电力潮流图数据构建、电力网络精细化电力潮流追踪计算和电力网络电力潮流追踪结果生成三个子方法，其中，所述电力网络电力潮流图数据构建子方法生成电力网络各节点和各支路的图数据表示，在构建所述电力网络电力潮流图数据时，应分别构建电力网络有功潮流图数据和电力网络无功潮流图数据；所述电力网络精细化电力潮流追踪计算子方法使用所述电力网络各节点和各支路的有功潮流图数据和无功潮流图数据，分别计算电力网络各节点和各支路的有功和无功电力网络潮流贡献度向量；所述电力网络电力潮流追踪结果生成子方法使用所述电力网络各节点和各支路的有功和无功电力网络潮流贡献度向量，生成电力网络电力潮流追踪结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电力网络电力潮流图数据构建通过预设基础数据生成电力网络的图数据表示，所述预设基础数据至少包括：电力网络拓扑关系和电力网络潮流分布，进一步地，电力网络拓扑关系是指电力网络中各节点之间的电气连接关系和地理位置关系，其中，电气连接关系用于描述各节点之间的电力连接信息，地理位置关系用于描述各节点之间的地理位置信息；进一步地，电力网络潮流分布是指电力网络中各节点汇入支路/流出支路的功率以及各支路功率损耗，由系统潮流计算或状态估计获得；进一步地，所述电力潮流包括有功潮流和无功潮流，所述功率包括有功功率和无功功率；进一步地，在构建所述电力网络电力潮流图数据时，应分别构建电力网络有功潮流图数据和电力网络无功潮流图数据。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电力网络有功潮流图数据中，定义四种类型的节点：有功根源节点：只能生产有功功率，并对外输出有功功率的电力设备或单元，电力网络中所有发电机组属于该类节点；有功叶汇节点：只能消费有功功率，并对内输入有功功率的电力设备或单元，电力网络中的负荷属于该类节点；有功可变节点：本身不能生产或消费有功功率，但既能对内输入有功功率，又能对外输出有功功率的电力设备或单元；进一步地，当有功可变节点对外输出有功功率时，其作用相当于有功根源节点；当有功可变节点对内输入有功功率时，其作用相当于有功叶汇节点；电力网络中的储能设备属于该类节点；输配节点：本身不能生产或消费电力，仅用于表示电力传输和分配过程中的电气连接点；电力网络中的输配节点包括：发电机组接入点、储能接入点、负荷接入点、无功补偿装置接入点；在所述电力网络无功潮流图数据中，定义四种类型的节点：无功根源节点：只能对外输出感性无功的电力设备或单元；无功叶汇节点：只能对内输入感性无功的电力设备或单元，也表述为只能对外输出容性无功的电力设备或单元；电力网络中的异步电动机的感性负荷属于该类节点；
无功可变节点：既能对外输出感性无功，也能对内输入感性无功的电力设备或单元；电力网络中的发电机组、同步调相机组、四象限储能、无功发生器(VSG)的电气设备或单元均属于该类节点；输配节点：与所述电力网络有功潮流图数据中定义的输配节点相同；进一步地，所述电力网络电力潮流图数据中的四种类型的节点均包含关系和电气属性；进一步地，对于所述电力网络有功潮流图数据，相应的节点是指有功节点，相应的功率是指有功功率；对于所述电力网络无功潮流图数据，相应的节点是指无功节点，相应的功率是指无功功率；基于上述设定同样适用于下述相应内容，电力网络电力潮流图数据统一定义如下：根源节点的属性：关系属性：与该节点存在连接关系的其他节点ID；电气属性：流出支路功率；叶汇节点的属性：关系属性：与该节点存在连接关系的其他节点ID；电气属性：汇入支路功率；可变节点的属性：关系属性：与该节点存在连接关系的其他节点ID；电气属性：流出支路功率或汇入支路功率；进一步地，从有功潮流的角度，当可变节点对外输出电力时，其相当于有功根源节点，仅有流出支路有功功率；当可变节点对内输入电力时，其相当于有功叶汇节点，仅有汇入支路有功功率；进一步地，从无功潮流的角度，当可变节点对外输出感性无功时，其相当于无功根源节点，仅有流出支路无功功率；当可变节点对内输入感性无功时，其相当于无功叶汇节点，仅有汇入支路无功功率；输配节点的属性：关系属性：与该节点存在连接关系的其他节点ID；电气属性：汇入支路功率和流出支路功率；进一步地，在所述电力网络电力潮流图数据中，支路用于描述上述节点之间的电气连接关系，各节点之间的连接关系用邻接矩阵或邻接表的形式进行表示；支路也包含电气属性：电气属性：支路输入端功率或支路输出端功率、支路损耗功率；在某一时间断面，电力网络有功潮流图数据和无功潮流图数据可表示为节点和支路总数相同的图数据，这是因为有功根源节点，也作为无功根源节点，尽管当其作为无功根源节点时，其相应的对外提供的感性无功为零；反之亦然；进一步地，支路输入端功率是指支路起始节点处的功率潮流，支路输出端功率是指支路终结节点处的功率潮流，支路潮流损耗是支路输入端功率潮流与该支路输输出端功率潮流的差值；进一步地，某条支路的两个端点中，哪一个为起始节点，取决于该支路中有功潮流的实际流向；具体地，若某条支路两个端点分别为节点i和j，某一时刻该支路实际有功潮流由节点i流向节点j，则节点i为该支路的起始节点，节点j为该支路的终结节点；另一时刻该支路
实际有功潮流由节点j流向节点i，则节点j为该支路的起始节点，节点i为该支路的终结节点；按支路无功潮流实际方向定义支路无功潮流的起始节点和终结节点，但应注意对于同一条支路，无功潮流实际方向与有功潮流实际方向不完全相同，这也是所述电力网络电力潮流图数据分为有功潮流图数据和无功潮流图数据的原因之一。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，电力网络精细化电力潮流追踪计算，所述计算包括下列步骤：步骤S1：定义支路输入端电力潮流贡献度向量、支路损耗电力潮流贡献度向量和节点电力潮流贡献度向量三个基本参数；步骤S2：定义电力网络电力潮流追踪计算条件集和操作集步骤S3：基于条件集和操作集使用电力网络精细化电力潮流追踪计算算法求解电力网络中各节点和各支路损耗电力潮流贡献度向量。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，支路输入端电力潮流贡献度向量是指该支路输入端电力潮流中各个根源节点(包括可变节点中属于根源节点的节点)分别提供的电力潮流；预设时间断面，若电力网络中的第i个节点，具有条流出支路，则该节点的第j条流出支路输入端的有功潮流贡献度向量和无功潮流贡献度向量根据下式计算：式(1
‑
1)中，和表示第i个节点的第j条流出支路输入端的有功功率和无功功率；具体地，支路损耗电力潮流贡献度向量是指电力网络中各个根源节点(包括可变节点中属于根源节点的节点)为某条支路损耗分别提供的电力潮流，根据下式计算：式(1
‑
2)中，和分别表示第i个节点的第j条流出支路对应的有功功率和无功功率损耗；和分别表示第i个节点的第j条流出支路有功损耗和无功损耗电力潮流贡献度向量；进一步地，根据支路输入端电力潮流贡献度向量和支路损耗电力潮流贡献度向量，推导出支路输出端电力潮流贡献度向量，所述支路输出端电力潮流贡献度向量是指该支路输出端电力潮流中各个根源节点(包括可变节点中属于根源节点的节点)分别提供的有功潮
流和无功潮流，根据下式计算：式(1
‑
3)中，和分别表示第i个节点的第j条流出支路输出端有功和无功潮流贡献度向量；进一步地，支路输入端电力潮流贡献度向量、支路损耗电力潮流贡献度向量和支路输出端电力潮流贡献度向量三个参数中仅有两个是独立的，根据实际需要任意选取其中两个参数作为电力网络电力潮流追踪计算的基本参数；进一步地，节点电力潮流贡献度向量是指电力网络中各个根源节点(包括可变节点中属于根源节点的节点)为某个节点分别提供的电力潮流；预设时间断面，若所述电力网络有功潮流图数据包含s
P
个有功根源节点和等效有功根源节点，d
P
个有功叶汇节点和等效叶汇节点，所述电力网络无功潮流图数据包含s
Q
个无功根源节点和等效有功根源节点，d
Q
个无功叶汇节点和等效叶汇节点，则第i个节点的有功潮流贡献度向量和无功潮流贡献度向量根据下式表示：式(1
‑
4)可统一表示为其含义是第k个根源节点为第i个节点提供的电力潮流；某一时间断面，对于电力网络中的第i个节点，具有条汇入支路，则该节点的有功潮流贡献度向量和无功潮流贡献度向量根据下式计算：式(1
‑
5)中，和分别表示第i个节点的第j条汇入支路输出端的有功潮流贡献度向量和无功潮流贡献度向量；进一步地，在电力网络中，除根源节点(包括可变节点中属于根源节点的节点)外，某个节点的某条流出支路也是其对应邻接节点的某条汇入支路，也就是某个节点的电力潮流贡献度向量取决于其各汇入支路分别对应的邻接节点的电力潮流贡献度向量；进一步地，由于根源节点仅有流出支路，其电力潮流贡献度向量仅由该根源节点上的电力设备或单元提供，即根源节点的电力潮流，因此根源节点电力潮流贡献度向量仅包含
该根源节点上电力设备或单元提供的电力潮流分量；进一步地，由于叶汇节点仅有汇入支路，其电力潮流贡献度向量是所有汇入支路输出端电力潮流贡献度向量之和。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，对于条件集定义下列条件：当前层中某个节点的某条汇入支路对应的上游邻接节点的电力潮流贡献度向量为已知？当前层中某个节点的所有汇入支路逆流回溯完成？当前层中某个节点的所有汇入支路输出端的电力潮流贡献度向量均为已知？当前层中所有节点的所有汇入支路逆流回溯完成？当前层中某个节点的求解依赖节点已转变为等效根源节点？当前层中存在电力环流？电力网络中所有非根源节点全部转变为等效根源节点？对于操作集定义下列操作：对当前层中某个节点的某条汇入支路进行逆流回溯；顺流前推以计算该汇入支路输出端的电力潮流贡献度向量；该条汇入支路对应的上游邻接节点作为该节点的求解依赖节点；依次检查该层中各个节点存在的所有求解依赖节点；则沿着该求解依赖节点顺流前推以计算该汇入支路输出端的电力潮流贡献度向量；节点转变为等效根源...
【专利技术属性】
技术研发人员：李杰，周飞，王轶申，柴博，刘思言，赵保华，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：
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