一种用于潮流不可解的恢复调整计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力变压器状态评估技术领域，具体涉及一种用于潮流不可解的恢复 调整计算方法。
【背景技术】
[0002] 潮流计算是电力系统分析的基础，现有的潮流计算方法已经成功应用到电力系统 能量管理系统中。但是，随着现代电力系统逐步呈现远距离输电、重负荷、大区联网的特点， 以及竞争机制的引入，电力系统的潮流计算变得越来越复杂，经常出现潮流不收敛的情况。 在电网智能调度系统中安全校核应用由于是基于发电计划和负荷预测数据，同时进行多断 面潮流计算，受到潮流不收敛或收敛解不合理的问题更加突出，对于该类问题往往通过人 工进行调整或者直接采用直流潮流解，影响潮流计算的实用化效果。在调度员培训系统中 由于季节性方式调整潮流计算也经常出现潮流不收敛的情况。对于调度运行人员来讲，在 遇见潮流不收敛问题是只能通过人工方式进行调整，但是，随着电网规模的近一步扩展，传 统的手工潮流调整方法效率过低，甚至存在无法手动调整收敛，为了提高潮流计算的自动 化应用水平，迫切需要在现代大电网系统的潮流计算中对于不可解断面通过自动计算调整 策略，从而代替人工实现潮流不可解的自动恢复调整功能，是当前急需解决的问题。
【发明内容】
[0003] 本发明所解决的技术问题是传统的手工潮流调整方法用于解决潮流不可解，效率 过低，甚至存在无法手动调整收敛，影响潮流计算的实用化效果的问题。本发明的用于潮流 不可解的恢复调整计算方法，基于最优乘子牛顿法进行求解，易于实现，同时能够人工设定 调整方向也与实际电力系统运行方式调整保持一致，具备在实际电力系统应用的条件，作 为不可解潮流调整策略计算重要解决方法，具有良好的应用前景。
[0004] 为了解决达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
[0005] -种用于潮流不可解的恢复调整计算方法，其特征在于：包括以下步骤，
[0006] 步骤（1)，获取潮流计算断面信息，断面信息包括电力系统的负荷和发电出力、节 点电压幅值与相角、潮流计算节点类型，所述节点类型信息包括PQ、PV和平衡节点；
[0007] 步骤（2)，进行一次潮流计算，并识别出不收敛的潮流断面；
[0008] 步骤（3)，设定可调发电机和可减载负荷，形成控制调整方向向量b ;
[0009] 步骤（4)，根据步骤（3)形成的控制调整方向b，设定调整步长为λ，利用对调整步 长λ的求解模拟调整量的变化，以调整量最小为目标得到潮流收敛解，实现将计算潮流恢 复可解转化为求解调整步长λ最小的优化，建立潮流不可解的恢复调整计算模型；
[0010] 步骤（5)，调整步长参数的初值设置，给定调整步长λ的初值为零，表示电力系统 当前运行方式，未进行任何方式的调整；
[0011] 步骤（6)，基于给定的调整步长参数值后的潮流方程，调整步长λ作为已知参数， 用带参数的最优乘子牛顿法求解得到一个解；
[0012] 步骤（7)，对步骤（6)得到的一个解进行判断，若潮流计算不收敛，该解不满足潮 流等式约束条件，则说明给定调整步长λ不满足潮流等式约束条件，根据临界点的雅可比 矩阵的特征向量计算奇异点的左特征向量，并计算调整步长参数λ的调整量△ λ，更新得 到新的调整步长λ，转至步骤（6)继续计算，直到潮流计算收敛，执行步骤（8);
[0013] 步骤（8)，潮流计算收敛，则判断调整步长λ对应调整量Δ λ的大小，若Δ λ已 满足收敛判据，则得到最终调整步长λ，并计算出步骤（3)给定的控制调整方向向量b上 恢复潮流解的调整策略；若A λ不满足收敛判据，则将△ λ减半后更新得到新的调整步长 λ，转至步骤（6)继续进行计算；
[0014] 步骤（9)，根据步骤（8)得到的调整策略，进行恢复潮流解调整。
[0015] 前述的用于潮流不可解的恢复调整计算方法，其特征在于：步骤（3)，设定可调发 电机和可减载负荷，形成控制调整方向向量b，对于节点i的有功调整方向，如公式（1)所 示：
[0017] 对于节点i的无功调整方，如公式（2)所示：
[0019] 其中，Id1为节点i对应有功或无功调整方向，APig, APid为设置的节点i参与有功 调整的发电和负荷分配量，AQig, AQid为设置的节点i参与无功调整发电和负荷分配量。
[0020] 前述的用于潮流不可解的恢复调整计算方法，其特征在于：步骤（4)，利用对调整 步长λ的求解模拟调整量的变化，以调整量最小为目标得到潮流收敛解，实现将计算潮流 恢复可解转化为求解调整步长λ最小的优化，建立潮流不可解的恢复调整计算模型，如公 式⑶所示，
[0021] 优化对象min λ
[0022] 约束条件 @
[0023] Pgl-Pdl-fPl (V, Θ)-Ab1=O
[0024] Qgl-Qdl-fQl (V, Θ)-Ab1=O
[0025]
[0026] 其中，V，Θ为节点的电压幅值和相角向量，fPi(V，θ )，f^V，θ )为节点i处支路 有功功率之和、无功功率之和，Pgi和Q gi为节点i的发电有功功率和无功功率，P di和Q di分 别为节点i的负荷有功和无功功率。
[0027] 前述的用于潮流不可解的恢复调整计算方法，其特征在于：步骤（6)，基于给定的 调整步长参数值后的潮流方程，调整步长λ作为已知参数，用带参数的最优乘子牛顿法求 解得到一个解，包括以下步骤：
[0028] (1)列出带参数的潮流方程的简化式，如公式（4)所示
[0029] f (X，λ ) = f (X) + λ b = S (4)
[0030] 其中，x为电力系统的状态变量向量，在极坐标下即节点电压幅值和相角，f(x)为 节点功率方程向量，f( x，λ)为参数化节点功率方程向量，向量b为步骤（3)给定的控制调 整方向向量，S为当前状态下节点注入功率相量的向量；
[0031] (2)构造的潮流方程的目标函数F(X)，如公式（5)所示，
[0033] (3)若潮流方程可解，则目标函数F(X)的最小值为0,若目标函数F(X)的最小值 不为〇,则表示不存在满足公式（3)的等式约束，则将公式（4)的求解被转化为求解一个非 线性规划，寻找最优解X%使得FOO =HiinFUhFOO为最小的目标函数值；
[0034] (4)采用最优乘子牛顿法求公式⑷时，其修正方程，如公式（6)、公式（7)所示，
[0035] Axk= -J 1Cxk, λ) (f (xk，λ)-S) (6)
[0036] xk+1= xk+ykAxk (7)
[0037] 其中，xk，xk+1分别表示第k次和第k+1次迭代状态向量，Δ χ k为第k次计算状态 变量的修正向量，J(xk，λ)为第k次迭代的雅可比矩阵，y k为第k次迭代的最优乘子， f(xk，λ)为第k次节点功率方程向量。
[0038] (5)确定最优乘子μ，将目标函数F(X)的公式（5)，化简为如公式⑶所示，
[0040] 其中，A = S_f(xk \ λ )，B = _J(xk \ λ ) Δ xk，C = -f( Δ xk，λ )，η 为潮流方程的个 数，k为迭代步数；
[0041] 求解F/Φ，令&?· = ()，得到关于确定最优乘子μ的一个三次方程，利用卡丹 公式解该三次方程，得到确定最优乘子μ ;
[0042] (6)根据计算得到的第k次迭代的最优乘子yk，并利用公式（6)和（7)确定第k+1 次迭代的状态向量X k+1，经过多次迭代计算，收敛后的状态向量Xk+1为潮流最终收敛解。
[0043] 前述的用于潮流不可解的恢复调整计算方法，其特征在于：(4)采用最优乘子牛 顿法求公式（4)时，若经过若干次迭代