專利名稱：基于ad和保留非線性法的vsc-hvdc潮流計算方法
基于AD和保留非線性法的VSC-HVDC潮流計算方法技術領域
發(fā)明涉及一種基于AD和保留非線性方法的VSC-HVDC潮流計算，屬于電力系統(tǒng)分析與計算領域。
背景技術：
電力系統(tǒng)潮流計算是研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行情況的一種基本電氣運算。它的任務是根據給定的運行條件和網絡拓撲結構確定整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如各母線上的電壓(幅值及相角)、各發(fā)電機出力、網絡中的功率分布及功率損耗等，電力系統(tǒng)潮流計算的結果是電力系統(tǒng)穩(wěn)定計算和故障分析的基礎。
隨著電網建設的發(fā)展，直流輸電在電網中的應用越來越廣泛，將會出現越來越多的交直流混合系統(tǒng)。以全控型開關器件和電壓源換流器(Voltage Source Converter, VSC) 為基礎的新一代高壓直流輸電(High Voltage Direct Current，HVDC)，相比于基于晶閘管的電流源型直流輸電，具有直接向孤立的遠距離負荷供電、更經濟地向負荷中心送電、運行控制方式靈活多變等優(yōu)點，因此VSC-HVDC成為了近年來的研究熱點。
由于VSC-HVDC的加入，使得潮流計算中變量種類增加，求解Jacobian矩陣帶來了一定的困難。利用AD自動生成潮流方程的Jacobian矩陣，與手工編程相比，該方法減少了手寫代碼量，提高了程序的開發(fā)效率；且保留非線性法雅克比矩陣恒定，故迭代次數較傳統(tǒng)統(tǒng)一迭代法有所增加，但只需調用一次AD形成Jacobian矩陣，大大減少了程序運行時間。發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現有技術存在的缺陷，提供一種基于AD和保留非線性法的VSC-HVDC潮流計算。
本發(fā)明為實現上述目的，采用如下技術方案
本發(fā)明為基于AD和保留非線性法的VSC-HVDC潮流計算，其特征在于所述方法是按以下步驟實現的
(1)獲得電力系統(tǒng)的網絡參數，包括母線編號、名稱、負荷有功、負荷無功、補償電容，輸電線路的支路號、首端節(jié)點和末端節(jié)點編號、串聯(lián)電阻、串聯(lián)電抗、并聯(lián)電導、并聯(lián)電納、變壓器變比和阻抗；
(2)為AD分配內存，聲明活躍變量；
(3)程序初始化，包括對狀態(tài)量設置初值、節(jié)點次序優(yōu)化、形成節(jié)點導納矩陣，設置誤差精度ε ；
(4)根據系統(tǒng)初值，用已聲明的活躍變量生成系統(tǒng)功率不平衡量的表達式，調用 AD生成Jacobian矩陣；
(5)恢復迭代計數器:k = 1 ；
(6)計算功率不平衡量；
(7)求非線性總項H/0 + A^))，解下述方程組，求得狀態(tài)修正量Ax(k)7=1
J O。)Ax(k) = (/O。) + X f(x - Ax0)))戶I
(8)判斷Ax(k) < e是否成立，若是，停止計算，輸出計算結果，否則置
k = k+l,返回(6)。
目前采用的統(tǒng)一迭代法求解交直流混合系統(tǒng)的潮流計算方法是在傳統(tǒng)牛頓-拉夫遜法潮流計算的基礎上擴展形成的。該算法收斂性好，但需要在每一次迭代之后調用AD 形成新的Jacobian矩陣，計算量比較大，嚴重影響了計算速度；而保留非線性方法只需根據系統(tǒng)變量初值，調用一次AD生成Jacobian矩陣，大大減少了計算量，提高了計算速度。
圖I :本發(fā)明方法流程圖。
圖2 :本發(fā)明采用的交直流混合系統(tǒng)模型。
圖3 :本發(fā)明提出的基于AD技術的VDC-HVDC潮流就算方法所應用的四個算例系統(tǒng)，其中圖(a)是IEEE-5節(jié)點系統(tǒng)，圖(b)是IEEE-14節(jié)點系統(tǒng)，圖(c)是IEEE-30節(jié)點系統(tǒng)，圖(d)是IEEE-57節(jié)點系統(tǒng)。
具體實施方式
圖I為本發(fā)明方法流程圖。圖2為本發(fā)明采用的交直流混合系統(tǒng)模型。圖2中i 表示接入直流網絡的第i個VSC。假設第i個VSC輸出的基波電壓相量為= UciZOci ,與交流系統(tǒng)連接處的電壓相量為_ =,換流變壓器阻抗為jXu，Ri為第i個換流器內部損耗和換流變壓器損耗的等效電阻，交流系統(tǒng)流入換流變壓器的有功功率和無功功率分別為Psi和Qsi，流入換流橋的有功功率和無功功率分別為Pcd和Qcd，其中流過換流變壓器的電流為假設方向如圖I所示，則
交流系統(tǒng)流入換流變壓器的復功率$滿足如下關系式
§^ = P+]QSISIJ ^SlSI V I /
為了討論方便，令Si= 9 si_ 9 ci I = + X^i , Ct i = arctan (XLi/Ri)，將式(I)代入式(2)，進一步推導可得
P =-\y\UU + a ) + \y\U2cosa.JSII ； I SI ClV II / I7I SlI
Q =-\y\U U. sin(^. + a.)+ \Y.\U2 sin a.J^SlI ； I SI ClV II / I ； I SII
同理可推導得到
P =\y\U U. cos(S - a.)-IyIu2 cos a.JCl I ； I SI ClV II / I7I 01I
權利要求
1. 一種基于AD和保留非線性法的VSC-HVDC潮流計算方法，其特征在于所述方法是按以下步驟實現的(1)獲得電力系統(tǒng)的網絡參數，包括母線編號、名稱、負荷有功、負荷無功、補償電容， 輸電線路的支路號、首端節(jié)點和末端節(jié)點編號、串聯(lián)電阻、串聯(lián)電抗、并聯(lián)電導、并聯(lián)電納、 變壓器變比和阻抗；(2)為AD分配內存，聲明活躍變量；(3)程序初始化，包括對狀態(tài)量設置初值、節(jié)點次序優(yōu)化、形成節(jié)點導納矩陣，設置誤差精度e ;(4)根據系統(tǒng)初值，用已聲明的活躍變量生成系統(tǒng)功率不平衡量的表達式，調用AD生成Jacobian矩陣；(5)恢復迭代計數器k= I ;(6)計算功率不平衡量；(7)求非線性總項f/0+ A^))，解下述方程組，求得狀態(tài)修正量Ax(k)
全文摘要
本發(fā)明公布了一種基于自動微分(AD)和保留非線性法的VSC-HVDC潮流計算方法。該算法將AD技術應用于保留非線性法解含VSC-HVDC的交直流潮流問題中，利用AD自動生成潮流方程的Jacobian矩陣，與手工編程相比，該方法減少了手寫代碼量，提高了程序的開發(fā)效率；且這種方法雅克比矩陣恒定，故迭代次數較傳統(tǒng)統(tǒng)一迭代法有所增加，但只需調用一次AD形成Jacobian矩陣，大大減少了程序運行時間。多個算例驗證了這種方法在解決交直流潮流問題上的有效性。算例結果表明在同等條件下，保留非線性方法較傳統(tǒng)統(tǒng)一迭代法速度更快。
文檔編號H02J3/00GK102545206SQ201110434188
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權日2011年12月22日
發(fā)明者劉玉娟, 衛(wèi)志農, 孫國強, 孫永輝, 季聰, 張偉, 楊雄, 潘春蘭, 袁陽, 陸子剛, 陳凡, 韋延方 申請人:河海大學