专利名称：计及分布式电源特性的电网电压稳定连续潮流计算方法
技术领域：
本发明涉及连续潮流计算方法技术领域，具体地，涉及计及分布式电源特性的电网电压稳定连续潮流计算方法。
背景技术：
根据国家颁布的《电力系统安全稳定导则》中的规定:为保持电力系统正常运行的稳定性和频率、电压的正常水平，电力系统应有足够静态稳定储备和有功、无功备用容量，并有必要的调节手段。在正常负荷波动和调节有功、无功潮流时，均不应发生自发振荡。应对该问题最主要手段是通过静态电压稳定约束求取电力系统最大输电能力，并确定电力系统的静态储备系数。目前，应用最广泛的静态电压稳定性分析方法是连续潮流法，它通过引入连续性参数，成功地克服了常规潮流计算在奇异点问题，进而准确地计算出电力系统的输电能力。分布式电源的接入电网容量的不断增加，将对电力系统静态电压稳定造成一定的影响，这也是限制分布式电源最大接入容量的关键。由于分布式电源包含多种类型，有光伏、储能等逆变器并网类型，也有燃气发电机、风力发电机等旋转电机类型。且不同的分布式电源在电压保护等方面也差别各异，传统的连续潮流算法已无法适用于分布式电源接入下的静态电压稳定分析。在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在静态电压稳定性差、分布式电源接入容量小和潮流计算难度大等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述问题，提出计及分布式电源特性的电网电压稳定连续潮流计算方法，以实现静态电压稳定性好、分布式电源接入容量大和潮流计算难度小的优点。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:计及分布式电源特性的电网电压稳定连续潮流计算方法，主要包括:
a、分析当前电力系统的分布式电源特性，根据当前电力系统的分布式电源特性采用相应的电力系统的潮流计算模型，对当前电力系统的潮流计算过程进行初始化，得到当前电力系统的潮流计算初始值；
b、根据当前电力系统的潮流计算模型，利用步骤a所得当前电力系统的潮流计算初始值，对当前电力系统的潮流计算过程中的当前计算步骤进行预测，得到当前预测潮流解；
C、采用局部校正法，对步骤b所得当前预测潮流解进行局部校正，得到当前真正潮流
解；
d、返回步骤b，直至当前电力系统的潮流计算过程中的所有计算步骤全部完成。进一步地，在步骤a中，所述根据当前电力系统的分布式电源特性采用相应的电力系统的潮流计算模型的操作，具体包括: 若当前电力系统的分布式电源特性为逆变型分布式电源，则当前电力系统的潮流计算模型采用PQ控制模型；
若当前电力系统的分布式电源特性为旋转电机型分布式电源，则当前电力系统的潮流计算模型采用Eq恒定模型。进一步地，在步骤a中，所述对当前电力系统的潮流计算过程进行初始化的操作，具体包括:
al、从分析所得当前电力系统的分布式电源特性中，选取任意一个元素进行参数化，得到当前电力系统的潮流计算过程中的初始连续性参数；
a2、根据步骤al所得初始连续性参数，设定当前电力系统的潮流计算过程中的初始追踪方向。进一步地，在步骤al中，所述分析所得当前电力系统的分布式电源特性，包括控制参数或状态向量。进一步地，在步骤b中，所述对当前电力系统的潮流计算过程中的当前计算步骤进行预测的操作，具体包括:
bl、根据步骤a2所得初始追踪方向，计算当前电力系统的潮流计算过程中的当前计算步骤的切向量；
b2、从步骤bl所得切向量中选取当前电力系统的潮流计算过程中的当前计算步骤的连续性参数；
b3、根据步骤b2所得连续性参数，确定当前电力系统的潮流计算过程中的当前计算步骤的下一步追踪方向；
b4、根据步骤b3所得下一步追踪方向，对当前电力系统的潮流计算过程中的当前计算步骤进行步长控制。进一步地，在步骤b2中，所述从步骤bl所得切向量中选取当前电力系统的潮流计算过程中的当前计算步骤的连续性参数的操作，具体包括:
从步骤bl所得切向量中，选择当前变化最大的量，作为当前电力系统的潮流计算过程中的当前计算步骤的连续性参数的操作。进一步地，在步骤b4中，所述对当前电力系统的潮流计算过程中的当前计算步骤进行步长控制的操作，具体包括:
b41、按照常规步长控制方法，计算当前电力系统的潮流计算过程中的当前计算步骤的常规步长；
b42、根据当前电力系统的分布式电源保护特性，计算计算当前电力系统的潮流计算过程中的当前计算步骤的步长估计值；
b43、将步骤b41所得常规步长和步骤b42所得步长估计值进行比较，选取二者中较小值者作为计算当前电力系统的潮流计算过程中的当前计算步骤的最终步长；
b44、将步骤b43所得最终步长，代入当前电力系统的潮流计算过程中的原潮流方程进行计算，得到当前电力系统的潮流计算过程中的当前计算步骤的预测潮流解，即当前预测潮流解。进一步地，在步骤b41中，所述计算当前电力系统的潮流计算过程中的当前计算步骤的常规步长的操作，具体包括: 通过构造幂函数的方法，计算当前电力系统的潮流计算过程中的当前计算步骤的常规步长。本发明各实施例的计及分布式电源特性的电网电压稳定连续潮流计算方法，由于主要包括:根据当前电力系统的分布式电源特性采用相应的电力系统的潮流计算模型，对当前电力系统的潮流计算过程进行初始化；根据所得当前电力系统的潮流计算初始值，对当前电力系统的潮流计算过程中的当前计算步骤进行预测；采用局部校正法，对所得当前预测潮流解进行局部校正；返回预测步骤，直至当前电力系统的潮流计算过程中的所有计算步骤全部完成；可以从分布式电源特性出发，确定连续潮流计算参数，通过传统步长计算方法与含分布式电源切除的步长方法相结合，并进行相关计算，最后利用局部校正法保证计算结果的准确性；从而可以克服现有技术中静态电压稳定性差、分布式电源接入容量小和潮流计算难度大的缺陷，以实现静态电压稳定性好、分布式电源接入容量大和潮流计算难度小的优点。本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1为本发明计及分布式电源特性的电网电压稳定连续潮流计算方法在预测过程中采用的切线预测法示意 图2为本发明计及分布式电源特性的电网电压稳定连续潮流计算方法在补偿计算环节采用的电压定步长下降控制法示意 图3为本发明计及分布式电源特性的电网电压稳定连续潮流计算方法在校正环节所采用的局部校正示意 图4为本发明计及分布式电源特性的电网电压稳定连续潮流计算方法的流程示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。为了解决传统的连续潮流算法已无法适用于分布式电源接入下的静态电压稳定分析的问题，根据本发明实施例，提供了计及分布式电源特性的电网电压稳定连续潮流计算方法，可以从分布式电源特性出发，确定连续潮流计算参数，通过传统步长计算方法与含分布式电源切除的步长方法相结合，并进行相关计算，最后利用局部校正法保证计算结果的准确性。该计及分布式电源特性的电网电压稳定连续潮流计算方法，可以应用于含分布式电源的电力系统输电能力计算工作中，以有效避免原潮流方程容易发散等问题。如图1-图4所示，本实施例的计及分布式电源特性的电网电压稳定连续潮流计算方法，主要通过以下技术措施来具体实现计及分布式电源特性的电网电压稳定连续潮流计算: 步骤100:计算潮流初始值，执行步骤101 ；
在步骤100中，可以分析分布式电源类型，对于逆变型分布式电源采用PQ控制模型，对于旋转电机型分布式电源采用Eq恒定模型，保证分布式电源出现无功越限问题；
步骤101:指定初始连续性参数，设定追踪方向，执行步骤102 ；
在步骤101中，可以通过选取连续性参数，达到消除电力系统病态的目的。选用控制参数或状态向量中的任意一个元素来进行参数化；
步骤102:计算切向量，执行步骤103 ；
在步骤102中，可以参见图1，由已知解出发采用切线法寻找下一个解的近似点的预
测；
步骤103:选择连续性参数，执行步骤104 ；
在步骤103中，可以根据所选用的参数化方法计算连续性参数，为避免原潮流方程出现病态，连续性参数选择当前变化最大的量；
步骤104:确定下一步追踪方向，执行步骤105或步骤106 ；
步骤105:按照常规步长控制方法，计算出常规步长，执行步骤107 ；
在步骤105中，可以参见图2，通过构造幂函数来计算步长，从而达到快速通过PV曲线中前面部分的目的，并计算预测初值；在开始比较“平坦”部分截点较疏，而在崩溃点附近截点较密；
步骤106:根据分布式电源保护特性，计算步长，执行步骤107 ；
在步骤106中，控制分布式电源的出口母线的预测电压等于其保护动作电压，得出分布式电源恰好发生自切动作的步长估计值；
步骤107:取二者中较小的一个作为最终步长，并计算预测值，执行步骤108 ；
在步骤107中，将骤105和步骤106所得步长进行比较，选取较小值作为实际步长； 步骤108:利用局部法对预测值进行校正，执行步骤109 ；
在步骤108中，可以参见图3，采用局部校正方法，保证连续潮流计算过程中的每一步对应了一个真正潮流解；
步骤109:判断是否满足追踪终止条件，若是，则执行步骤110 ;否则，返回步骤102 ； 步骤110:完成计算。上述实施例的计及分布式电源特性的电网电压稳定连续潮流计算方法，具有以下特点:
(I)在分布式电源分析过程中，考虑到分布式电源无功越限问题，针对逆变型和旋转电机型分布式电源的不同特性，构建并选取了不同的计算模型；
⑵参数化过程中，为达到消除电力系统病态的目的，从控制参数或状态向量中选取元素来进行参数化；
⑶预测过程中，采用切线法在已知解的基础上，开展下一个解的近似点的预测，降低了迭代次数；
⑷连续性参数选取过程中，为避免原潮流方程出现病态，选择当前变化最大的量，作为连续性计算参数；
(5)在步长控制过程，综合考虑了原有连续潮流计算方法中，通过构造幂函数来计算步长及分布式电源的出口母线保护动作的步长，选取两者较小值作为实际步长，实现了对含分布式电源电网连续潮流的快速计算；
(6)校正环节中，采用局部校正方法，保证连续潮流计算过程中的每一步对应了一个真正潮流解；
(7)通过上述过程，最终完成计及分布式电源特性的电网电压稳定连续潮流计算。综上所述，本发明各实施例的计及分布式电源特性的电网电压稳定连续潮流计算方法，包括针对逆变型和旋转电机型分布式电源的特性构建并选取不同的计算模型，从控制参数或状态向量中选取元素来进行参数化，采用切线法由已知解寻求下一个解的近似点的预测，选择当前变化最大的参量作为连续性计算参数，综合考虑构造幂函数和分布式电源的出口母线保护动作的步长计算，采用局部校正方法保证每一步连续潮流计算结果，以及通过上述各步实现的计及分布式电源特性的电网电压稳定连续潮流计算方法。最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.计及分布式电源特性的电网电压稳定连续潮流计算方法，其特征在于，主要包括: a、分析当前电力系统的分布式电源特性，根据当前电力系统的分布式电源特性采用相应的电力系统的潮流计算模型，对当前电力系统的潮流计算过程进行初始化，得到当前电力系统的潮流计算初始值； b、根据当前电力系统的潮流计算模型，利用步骤a所得当前电力系统的潮流计算初始值，对当前电力系统的潮流计算过程中的当前计算步骤进行预测，得到当前预测潮流解； C、采用局部校正法，对步骤b所得当前预测潮流解进行局部校正，得到当前真正潮流解； d、返回步骤b，直至当前电力系统的潮流计算过程中的所有计算步骤全部完成。
2.根据权利要求1所述的计及分布式电源特性的电网电压稳定连续潮流计算方法，其特征在于，在步骤a中，所述根据当前电力系统的分布式电源特性采用相应的电力系统的潮流计算模型的操作，具体包括: 若当前电力系统的分布式电源特性为逆变型分布式电源，则当前电力系统的潮流计算模型采用PQ控制模型； 若当前电力系统的分布式电源特性为旋转电机型分布式电源，则当前电力系统的潮流计算模型采用Eq恒定模型。
3.根据权利要求1所述的计及分布式电源特性的电网电压稳定连续潮流计算方法，其特征在于，在步骤a中，所述对当前电力系统的潮流计算过程进行初始化的操作，具体包括: al、从分析所得当前电力系统的分布式电源特性中，选取任意一个元素进行参数化，得到当前电力系统的潮流计算过程中的初始连续性参数； a2、根据步骤al所得初始连续性参数，设定当前电力系统的潮流计算过程中的初始追踪方向。
4.根据权利要求3所述的计及分布式电源特性的电网电压稳定连续潮流计算方法，其特征在于，在步骤al中，所述分析所得当前电力系统的分布式电源特性，包括控制参数或状态向量。
5.根据权利要求3或4所述的计及分布式电源特性的电网电压稳定连续潮流计算方法，其特征在于，在步骤b中，所述对当前电力系统的潮流计算过程中的当前计算步骤进行预测的操作，具体包括: bl、根据步骤a2所得初始追踪方向，计算当前电力系统的潮流计算过程中的当前计算步骤的切向量； b2、从步骤bl所得切向量中选取当前电力系统的潮流计算过程中的当前计算步骤的连续性参数； b3、根据步骤b2所得连续性参数，确定当前电力系统的潮流计算过程中的当前计算步骤的下一步追踪方向； b4、根据步骤b3所得下一步追踪方向，对当前电力系统的潮流计算过程中的当前计算步骤进行步长控制。
6.根据权利要求5所述的计及分布式电源特性的电网电压稳定连续潮流计算方法，其特征在于，在步骤b2中，所述从步骤bl所得切向量中选取当前电力系统的潮流计算过程中的当前计算步骤的连续性参数的操作，具体包括: 从步骤bl所得切向量中，选择当前变化最大的量，作为当前电力系统的潮流计算过程中的当前计算步骤的连续性参数的操作。
7.根据权利要求5所述的计及分布式电源特性的电网电压稳定连续潮流计算方法，其特征在于，在步骤b4中，所述对当前电力系统的潮流计算过程中的当前计算步骤进行步长控制的操作，具体包括: b41、按照常规步长控制方法，计算当前电力系统的潮流计算过程中的当前计算步骤的常规步长； b42、根据当前电力系统的分布式电源保护特性，计算计算当前电力系统的潮流计算过程中的当前计算步骤的步长估计值； b43、将步骤b41所得常规步长和步骤b42所得步长估计值进行比较，选取二者中较小值者作为计算当前电力系统的潮流计算过程中的当前计算步骤的最终步长； b44、将步骤b43所得最终步长，代入当前电力系统的潮流计算过程中的原潮流方程进行计算，得到当前电力系统的潮流计算过程中的当前计算步骤的预测潮流解，即当前预测潮流解。
8.根据权利要求7所述的计及分布式电源特性的电网电压稳定连续潮流计算方法，其特征在于，在步骤b41中，所述计算当前电力系统的潮流计算过程中的当前计算步骤的常规步长的操作，具体包括: 通过构造幂函数的方法， 计算当前电力系统的潮流计算过程中的当前计算步骤的常规步长。
全文摘要
本发明公开了计及分布式电源特性的电网电压稳定连续潮流计算方法，主要包括根据当前电力系统的分布式电源特性采用相应的电力系统的潮流计算模型，对当前电力系统的潮流计算过程进行初始化；根据所得当前电力系统的潮流计算初始值，对当前电力系统的潮流计算过程中的当前计算步骤进行预测；采用局部校正法，对所得当前预测潮流解进行局部校正；返回预测步骤，直至当前电力系统的潮流计算过程中的所有计算步骤全部完成。本发明所述计及分布式电源特性的电网电压稳定连续潮流计算方法，可以克服现有技术中静态电压稳定性差、分布式电源接入容量小和潮流计算难度大等缺陷，以实现静态电压稳定性好、分布式电源接入容量大和潮流计算难度小的优点。
文档编号H02J3/00GK103178522SQ201310104350
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月28日 优先权日2013年3月28日
发明者范雪峰, 付兵彬, 夏懿, 贾春蓉, 杨昌海, 张中丹, 宋汶秦, 杨晶, 杜鸿, 朱文化, 徐昊亮, 余泳, 田云飞, 孙志宏, 魏勇, 李玉科, 万小花, 雒亿平, 李麟鹤, 韩建锋, 梁魁, 薛国斌, 朱海涛, 卢宏达, 马国伟, 张艳霞, 陈兆雁 申请人:国家电网公司, 甘肃省电力公司, 甘肃省电力公司电力经济技术研究院