CN107359616B - 一种解决大规模电网方式调整后潮流计算不收敛的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种解决大规模电网方式调整后潮流计算不收敛的方法，属于电力***控制技术领域。本发明计及了方式调整操作后的紧急控制措施，利用不平衡功率分摊，计及上轮不收敛潮流计算中牛顿‑拉夫逊（NR）迭代的最优解并以此为依据调整下轮计算迭代初值，对不收敛潮流方式提出了依据病态特征的内点法最优潮流的潮流方式自动调整模型，获取大规模电网方式调整后的收敛潮流。本发明有效解决了方式调整操作后常规以PQ分解和牛顿‑拉夫逊法为基础的潮流计算程序不收敛，无法直接计算出方式调整操作后的潮流，无法快速为调度员提供计及方式调整操作的安全稳定评估和预警结果的难题。

Description

一种解决大规模电网方式调整后潮流计算不收敛的方法

技术领域

本发明属于电力***控制技术领域，更准确地说，本发明涉及一种解决大规模电网方式调整后潮流计算不收敛的方法。

背景技术

电力***在线动态安全评估和预警***的离线研究子模块，通常需要模拟方式调整对电力***安全稳定特性的影响。方式调整涉及的操作包括：发电机功率调整、负荷功率设置、变压器分接头设置、线路/母线/厂站停运等。随着特高压交直流以及大容量变电站的建设，方式调整操作后，可能存在大容量的不平衡功率，会发生大范围的潮流转移，例如特高压直流停运等，其结果会导致常规的以PQ分解和牛顿-拉夫逊NR法为基础潮流计算程序不收敛，无法直接计算出方式调整操作后的潮流，无法快速为调度员提供计及方式调整操作的安全稳定评估和预警结果。

潮流计算不收敛主要有两方面原因：(1)潮流方程有解，但是由于潮流计算方法不完善求不出解，为算法的收敛性问题。可以通过提高潮流计算方法的收敛性来求得潮流解。(2)潮流方程实数解不存在。在潮流计算的时候同样表现为计算不收敛。此时需要通过调整***参数如发电机出力、变压器分接头、切除部分负荷等改变潮流方程，使改变后的潮流方程有解。

目前，两类方法研究都有很多。在计算方法研究方面有：牛顿类方法的改进；牛顿法与最小化潮流结合的最优乘子法；采用优化思想的非线性规划法；将具有全局收敛性算法如同伦法等应用到电力***潮流计算中。在潮流数据调整方面的研究也有很多，大多是从潮流方程的可解性与电压稳定性之间的关系入手分析，通过调整关键节点的无功功率来获得潮流收敛解。

显然，要解决电力***运行方式调整后潮流计算不收敛问题，需要进行潮流计算方法和计算数据方面的调整。如何合理的反映运行方式调整后的***动态变化过程并给出方式调整后计算收敛的稳态潮流，目前缺少实用性研究。

发明内容

本发明目的是：针对现有技术的不足，提出一套工程实用的方式调整操作后不平衡功率分摊模拟、潮流数据检查、潮流初值给定、潮流收敛性自动识别、潮流方式自动调整的方法，用于解决电力***运行方式调整后潮流计算不收敛的问题。

具体地说，本发明是采用以下技术方案实现的，包括如下步骤：

1)记电力***初始运行方式为S₀，对S₀进行方式调整操作，将该方式调整操作记为F，确定F操作后各子网的设备组成和节点注入，计算出各子网操作引起的有功不平衡量，记第j个子网操作引起的有功不平衡量为ΔP_j,c，保留能通过直流连通的各子网，进入步骤2)；

2)判断方式调整操作F是否会启动紧急控制措施，如果不会启动紧急控制措施，则确定各子网的有功不平衡量为各子网操作引起的有功不平衡量，即有ΔP_j＝ΔP_j,c，其中ΔP_j为第j个子网的有功不平衡量；

否则，分别获取各子网由于当值措施实施所引起的有功不平衡量，记第j个子网由于当值措施实施所引起的有功不平衡量为ΔP_j,a，所述各子网由于当值措施实施所引起的有功不平衡量在选择切机量时为正，在选择切负荷量时为负；确定各子网的有功不平衡量为各子网操作引起的有功不平衡量和由于当值措施实施所引起的有功不平衡量的累计，即有ΔP_j＝ΔP_j,c+ΔP_j,a；

3)若各子网的有功不平衡量等于0，计各子网的未分配不平衡量为0，记第j个子网的未分配不平衡量为ΔP_j,t，进入步骤4)；

若各子网的有功不平衡量不等于0，则对各子网的有功不平衡量，根据事先设定的不平衡功率模拟分摊规则进行模拟分摊，模拟操作后的功率平衡过程，获得模拟分摊后各子网的未分配不平衡量，进入步骤4)；

4)将各子网的有功不平衡量模拟分摊调整后的运行方式记为S₁，对S₁进行常规潮流计算的小支路阻抗数据的检查，并置牛顿-拉夫逊NR迭代轮次计数NT为1，当小支路阻抗小于设定的最小阻抗值时，则限定其为设定的最小阻抗值；

5)若牛顿-拉夫逊NR迭代轮次计数NT为1，采用设定的固定PQ分解法次数，由平启动获取牛顿-拉夫逊NR迭代的潮流迭代初值V⁽⁰⁾，作为本轮潮流计算中牛顿-拉夫逊NR迭代的潮流迭代初值，所述平启动是指取所有PQ节点电压幅值等于1.0，PV节点电压为给定的设定电压值，相位角均为0；

若牛顿-拉夫逊NR迭代轮次计数NT大于1，记前次牛顿-拉夫逊NR迭代过程中的最优解记为V^(k)，判断对应最优解V^(k)的牛顿-拉夫逊NR迭代功率偏差是否满足设定的门槛值：若满足，则采用调整潮流初值策略重新启动潮流计算，牛顿-拉夫逊NR迭代的潮流迭代初值采用变化PQ分解法次数后的平启动求解获取的初值V⁽⁰⁾与前次牛顿-拉夫逊NR迭代过程中的最优解V^(k)加权，即V＝αV⁽⁰⁾+βV^(k)，其中α和β为设定的加权系数并有α+β＝1，将V作为本轮潮流计算中牛顿-拉夫逊NR迭代的潮流迭代初值；若不满足，则直接采用变PQ分解法次数策略，并随着牛顿-拉夫逊NR迭代轮数NT增加自动增加PQ分解法次数，由平启动获取初值V⁽⁰⁾，作为本轮潮流计算中牛顿-拉夫逊NR迭代的潮流迭代初值；

确定牛顿-拉夫逊NR迭代的潮流迭代初值后，置第NT轮牛顿-拉夫逊NR迭代的迭代次数K＝1，进入步骤6)；

6)在牛顿-拉夫逊NR迭代中模拟候选平衡机，在候选平衡机间按可调空间或容量大小分摊各子网的未分配不平衡量或者平衡机越限量，并计算迭代时的电压幅值和相角迭代衰减比指标；

7)如果牛顿-拉夫逊NR迭代潮流收敛，则进入步骤8)；否则，若本轮牛顿-拉夫逊NR迭代的迭代次数K不大于设定的最大次数Kmax，则令K增1，进入步骤6)继续本轮牛顿-拉夫逊NR迭代，若本轮牛顿-拉夫逊NR迭代的迭代次数K等于设定的最大迭代次数Kmax，则判断本轮轮数NT是否大于设定的参数NTmax，如不大于则令NT增1进入步骤5)进行下一轮牛顿-拉夫逊NR迭代，如大于则根据牛顿-拉夫逊NR迭代过程中指标突变点处的电压幅值和相角迭代衰减比指标大小确定潮流求解病态特征，进行自动潮流调整后进入步骤8)；

8)方式潮流计算结束。

上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤1)的方式调整操作F，包括发电机功率调整、负荷功率设置、变压器分接头设置及线路/母线/厂站停运在内的操作。

上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤3)中对各子网的有功不平衡量，根据事先设定的不平衡功率模拟分摊规则进行模拟分摊，模拟操作后的功率平衡过程，获得模拟分摊后各子网的未分配不平衡量，包括以下过程：

若选择按模拟一次调频响应分摊，则进入步骤3-1)，若选择按模拟二次调频响应分摊，则进入步骤3-2)，若既不选择按模拟一次调频响应分摊也不选择按模拟二次调频响应分摊，则计各子网的未分配不平衡量为各子网的有功不平衡量；

3-1)依据各子网内各机组的调差系数、各负荷节点的当前负荷和静态负荷频率变化1％引起有功变化百分比，对各机组和各负荷节点分别按式(1)和(2)分摊：

其中：R_i,j为第j个子网内第i个机组的调差系数，P_lk0,j为第j个子网内第k个负荷节点的当前负荷，l_k,j为第j个子网内第k个负荷节点的静态负荷频率变化1％引起有功变化百分比，ΔP_Gi,j和ΔP_lk,j分别为第j个子网内第i个机组和第k个负荷节点的模拟分摊的不平衡量；

若按式(1)分摊后，某个机组出力越限，则固定该机组出力，表示该机组一次调频能力失效，将剩余部分继续在仍具有一次调频能力的机组和负荷节点内部分摊；

分摊结束后，置各子网的未分配不平衡量为0；

3-2)依据各子网的有功不平衡量，模拟自动发电控制AGC机组控制逻辑，按照先区域控制偏差ACE区内AGC分摊，后上一级调度管辖AGC参与分摊，最后网内其它ACE区内AGC机组参与分摊的方式，分摊如下：

将各子网的有功不平衡量根据ACE区域范围，界定其所属ACE区域；

若对于某个子网的有功不平衡量，其所属的某个ACE区域引起的功率缺额如式(3)所述，表示该功率缺额能够由该ACE区域内的AGC机组维持分摊平衡，则将该功率缺额在该ACE区域内的AGC机组间分摊，此时频差为0：

或

其中，ΔP_i表示某个子网的有功不平衡量所属的第i个ACE区域引起的功率缺额，P_j0、

和

分别表示该第i个ACE区域中第j个AGC机组的当前出力和出力上限及出力下限；

若对于某个子网的有功不平衡量，其所属的某个ACE区域引起的功率缺额如式(4)所述，表示该功率缺额超过该ACE区域内AGC机组的可调节范围，但仍在上一级度管辖AGC机组的可调节范围，则将该ACE区域内AGC机组均分摊到上限或下限，超过部分由上一级调度管辖AGC参与分摊，最终实现频差为0：

或

其中，S代表上一级度管辖AGC机组的集合，P_s0、

和

分别表示上一级度管辖AGC机组中第s个AGC机组的当前出力和出力上限及出力下限；

若对于某个子网的有功不平衡量，其所属的某个ACE区域引起的功率缺额如式(5)所述，表示该功率缺额超过本ACE区内AGC机组和其上一级调度管辖AGC机组的可调节范围，则将该ACE区域内AGC机组和其上一级调度管辖AGC机组均分摊到上限或下限，超过部分由网内其它ACE区域内AGC机组一起参与有差调节：

或

分摊结束后，置各子网的未分配不平衡量为0。

上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤6)，具体包括以下步骤：

6-1)若候选平衡机的数量为0，则进入步骤6-3)，

若候选平衡机的数量不为0，如各子网的未分配不平衡量不等于0且本轮牛顿-拉夫逊NR迭代的迭代次数K等于1，则对各子网的未分配不平衡量在各子网候选平衡机间按可调空间或容量大小平均分摊，进入步骤6-2)；

6-2)若在牛顿-拉夫逊NR迭代时满足累计的各节点有功偏差小于设定值Psh且校核的平衡机出力存在越限偏差，则按可调空间或容量大小平均分摊越限量，进入步骤6-3)；

6-3)按以下方法计算牛顿-拉夫逊NR迭代时的电压幅值和相角迭代衰减比指标：

设本轮牛顿-拉夫逊NR迭代第K次时的修正量[Δx]^(k)中电压幅值和相角最大元素的绝对值分别为ΔU^(k)和Δδ^(k)，按式

和

分别计算电压幅值和相角迭代衰减比指标，其中ΔU^(k-1)和Δδ^(k-1)分别为本轮牛顿-拉夫逊NR迭代第K-1次时的修正量[Δx]^(k-1)中电压幅值和相角最大元素的绝对值。

上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤7)中根据牛顿-拉夫逊NR迭代过程中指标突变点处的电压幅值和相角迭代衰减比指标大小确定潮流求解病态特征，进行自动潮流调整，具体包括以下过程：

若各指标突变点ΔU^(k)/ΔU^(k-1)之和的大小大于Δδ^(k)/Δδ^(k-1)之和的大小，则潮流求解病态特征表现为局部无功支撑不足，进入步骤7-1)；否则潮流求解病态特征表现为部分断面潮流过重，进入步骤7-2)：

7-1)对于潮流求解病态特征表现为局部无功支撑不足的潮流方式，通过调整发电机无功出力、投/切电容、电抗器组，在满足***各种约束的前提下，使全***中给定机组的有功出力调整最小，其数学模型描述如式(6)：

其中：S_G表示全***可调机组出力集合，P_G0i和P_Gi分别为全***可调机组出力集合中第i台机组调整前后的有功功率，w_PG为对应机组的有功权重系数；h(x)为决策变量x函数的等式约束，指电力***的网络和功率平衡约束；不等式约束g(x)为由上下限

g决定的运行约束，所述上下限

g为可控发电机无功出力、投/切电容及电抗器组的上下限；

7-2)对于潮流求解病态特征表现为断面潮流过重的潮流方式，通过调整发电机有功和无功出力，在满足***各种约束的前提下，使全***中给定机组的有功出力调整最小，数学模型描述同式(6)，此时上下限g、g为可控发电机有功出力和无功出力的上下限。

本发明的有益效果如下：本发明针对大规模电网方式调整后的潮流计算，提出了一套工程实用的操作后不平衡功率分摊模拟、潮流数据检查、潮流初值给定、潮流收敛性自动识别、潮流方式自动调整的方法。本发明有效解决了方式调整操作后以PQ分解和牛顿-拉夫逊法为基础的常规潮流计算程序不收敛，无法直接计算出方式调整操作后的潮流，无法快速为调度员提供计及方式调整操作的安全稳定评估和预警结果的难题。

附图说明

图1为本发明方法的流程图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明作进一步详细描述。

图1中步骤1描述的是，记电力***初始运行方式为S₀，对S₀进行方式调整操作(发电机功率调整、负荷功率设置、变压器分接头设置及线路/母线/厂站停运等)，将该方式调整操作记为F，确定F操作后各子网的设备组成和节点注入，计算出各子网操作引起的有功不平衡量，记第j个子网操作引起的有功不平衡量为ΔP_j,c，保留能通过直流连通的各子网。

图1中步骤2描述的是，判断方式调整操作F是否会启动紧急控制措施，如果不会启动紧急控制措施，则确定各子网的有功不平衡量为各子网操作引起的有功不平衡量，即有ΔP_j＝ΔP_j,c，其中ΔP_j为第j个子网的有功不平衡量；

否则，分别获取各子网由于当值措施实施所引起的有功不平衡量，记第j个子网由于当值措施实施所引起的有功不平衡量为ΔP_j,a，各子网由于当值措施实施所引起的有功不平衡量在选择切机量时为正，在选择切负荷量时为负；同时考虑各子网的操作有功不平衡量和启动紧急控制当值措施实施的有功不平衡量，累计各子网因操作引起和启动紧急控制当值措施的切机切负荷量，即确定各子网的有功不平衡量为各子网操作引起的有功不平衡量和由于当值措施实施所引起的有功不平衡量的累计，即有ΔP_j＝ΔP_j,c+ΔP_j,a。

图1中步骤3描述的是，模拟分摊有功不平衡量。具体为，若各子网的有功不平衡量等于0，计各子网的未分配不平衡量为0，记第j个子网的未分配不平衡量为ΔP_j,t，进入步骤4；若各子网的有功不平衡量不等于0，则对各子网的有功不平衡量，根据事先设定的不平衡功率模拟分摊规则进行模拟分摊，模拟操作后的功率平衡过程，获得模拟分摊后各子网的未分配不平衡量，进入步骤4。

若选择按模拟一次调频响应分摊，则进入步骤3-1，若选择按模拟二次调频响应分摊，则进入步骤3-2，若既不选择按模拟一次调频响应分摊也不选择按模拟二次调频响应分摊，则计各子网的未分配不平衡量为各子网的有功不平衡量。

步骤3-1是模拟一次调频响应分摊。依据各子网内各机组的调差系数、各负荷节点的当前负荷和静态负荷频率变化1％引起有功变化百分比，对各机组和各负荷节点分别按式(1)和(2)分摊：

其中：R_i,j为第j个子网内第i个机组的调差系数，P_lk0,j为第j个子网内第k个负荷节点的当前负荷，l_k,j为第j个子网内第k个负荷节点的静态负荷频率变化1％引起有功变化百分比，ΔP_Gi,j和ΔP_lk,j分别为第j个子网内第i个机组和第k个负荷节点的模拟分摊的不平衡量；

若按式(1)分摊后，某个机组出力越限，则固定该机组出力，表示该机组一次调频能力失效，将剩余部分继续在仍具有一次调频能力的机组和负荷节点内部分摊；

分摊结束后，置各子网的未分配不平衡量为0；

步骤3-2是模拟二次调频响应分摊。依据各子网的有功不平衡量，模拟自动发电控制AGC机组控制逻辑，按照先区域控制偏差ACE区内AGC分摊，后上一级调度管辖AGC参与分摊，最后网内其它ACE区内AGC机组参与分摊的方式，分摊如下：

将各子网的有功不平衡量根据ACE区域范围，界定其所属ACE区域(因为子网j的不平衡量ΔP_j为ACE控制区域i操作和紧急控制当值动作引起，ΔP_j可能对应多个ACE控制区域，此时分别对各区域不平衡量模拟)；

若对于某个子网的有功不平衡量，其所属的某个ACE区域引起的功率缺额如式(3)所述，表示该功率缺额能够由该ACE区域内的AGC机组维持分摊平衡，则将该功率缺额在该ACE区域内的AGC机组间分摊，此时频差为0：

或

其中，ΔP_i表示某个子网的有功不平衡量所属的第i个ACE区域引起的功率缺额，P_j0、

和

分别表示该第i个ACE区域中第j个AGC机组的当前出力和出力上限及出力下限；

若对于某个子网的有功不平衡量，其所属的某个ACE区域引起的功率缺额如式(4)所述，表示该功率缺额超过该ACE区域内AGC机组的可调节范围，但仍在上一级度管辖AGC机组的可调节范围，则将该ACE区域内AGC机组均分摊到上限或下限，超过部分由上一级调度管辖AGC参与分摊，最终实现频差为0：

或

其中，S代表上一级度管辖AGC机组的集合，P_s0、

和

分别表示上一级度管辖AGC机组中第s个AGC机组的当前出力和出力上限及出力下限；

若对于某个子网的有功不平衡量，其所属的某个ACE区域引起的功率缺额如式(5)所述，表示该功率缺额超过本ACE区内AGC机组和其上一级调度管辖AGC机组的可调节范围，则将该ACE区域内AGC机组和其上一级调度管辖AGC机组均分摊到上限或下限，超过部分由网内其它ACE区域内AGC机组一起参与有差调节：

或

分摊结束后，置各子网的未分配不平衡量为0。

图1中步骤4描述的是，对各子网的不平衡量模拟分摊调整后的运行方式S₁进行常规潮流计算的小支路阻抗数据的检查，并置牛顿-拉夫逊NR迭代轮次计数NT为1。当小支路阻抗过小，小于设定的最小阻抗值(如单精度计算时取1e-5)，则限定其为设定的最小阻抗值。

图1中步骤5描述的是，对牛顿-拉夫逊NR迭代的潮流初值给定策略。若牛顿-拉夫逊NR迭代轮次计数NT为1，采用设定的固定PQ分解法次数，由平启动获取牛顿-拉夫逊NR迭代的潮流迭代初值V⁽⁰⁾，作为本轮潮流计算中牛顿-拉夫逊NR迭代的潮流迭代初值，所述平启动是指取所有PQ节点电压幅值等于1.0，PV节点电压为给定的设定电压值，相位角均为0。

若牛顿-拉夫逊NR迭代轮次计数NT大于1，记前次牛顿-拉夫逊NR迭代过程中的最优解记为V^(k)，判断对应最优解V^(k)的牛顿-拉夫逊NR迭代功率偏差是否满足设定的门槛值(如累计功率偏差<节点总数×收敛精度)：若满足，则采用调整潮流初值策略重新启动潮流计算，牛顿-拉夫逊NR迭代的潮流迭代初值采用变化PQ分解法次数后的平启动求解获取的初值V⁽⁰⁾与前次牛顿-拉夫逊NR迭代过程中的最优解V^(k)加权，即V＝αV⁽⁰⁾+βV^(k)，其中α和β为设定的加权系数并有α+β＝1，将V作为本轮潮流计算中牛顿-拉夫逊NR迭代的潮流迭代初值；若不满足，则直接采用变PQ分解法次数策略，并随着牛顿-拉夫逊NR迭代轮数NT增加自动增加PQ分解法次数，由平启动获取初值V⁽⁰⁾，作为本轮潮流计算中牛顿-拉夫逊NR迭代的潮流迭代初值。

确定牛顿-拉夫逊NR迭代的潮流迭代初值后，置第NT轮牛顿-拉夫逊NR迭代的迭代次数K＝1。

图1中步骤6描述的是，在牛顿-拉夫逊NR迭代中模拟候选平衡机，在候选平衡机间按可调空间或容量大小分摊各子网的未分配不平衡量或者平衡机越限量，并计算迭代时的电压幅值和相角迭代衰减比指标。分为三部分：

步骤6-1：若候选平衡机的数量为0，则进入步骤6-3；

若候选平衡机的数量不为0，如各子网的未分配不平衡量不等于0且本轮牛顿-拉夫逊NR迭代的迭代次数K等于1(即本轮迭代开始时)，则对各子网的未分配不平衡量在各子网候选平衡机间按可调空间或容量大小平均分摊，进入步骤6-2；

步骤6-2：若在牛顿-拉夫逊NR迭代时满足累计的各节点有功偏差小于设定值Psh(如取0.2倍的***基准容量)且校核的平衡机出力存在越限偏差，则按可调空间或容量大小平均分摊越限量，进入步骤6-3；

步骤6-3：按以下方法计算牛顿-拉夫逊NR迭代时的电压幅值和相角迭代衰减比指标：

设本轮牛顿-拉夫逊NR迭代第K次时的修正量[Δx]^(k)中电压幅值和相角最大元素的绝对值分别为ΔU^(k)和Δδ^(k)，按式

和

分别计算电压幅值和相角迭代衰减比指标，其中ΔU^(k-1)和Δδ^(k-1)分别为本轮牛顿-拉夫逊NR迭代第K-1次时的修正量[Δx]^(k-1)中电压幅值和相角最大元素的绝对值。

图1中步骤7描述的是，如果牛顿-拉夫逊NR迭代潮流收敛，则进入步骤8；否则，若本轮牛顿-拉夫逊NR迭代的迭代次数K不大于设定的最大次数Kmax，则令K增1，进入步骤6继续本轮牛顿-拉夫逊NR迭代，若本轮牛顿-拉夫逊NR迭代的迭代次数K等于设定的最大迭代次数Kmax，则判断本轮轮数NT是否大于设定的参数NTmax(如设置NTmax＝3)，如不大于则令NT增1进入步骤5进行下一轮牛顿-拉夫逊NR迭代，如大于则根据牛顿-拉夫逊NR迭代过程中指标突变点处的电压幅值和相角迭代衰减比指标大小确定潮流求解病态特征，进行自动潮流调整后进入步骤8。

若各指标突变点ΔU^(k)/ΔU^(k-1)之和的大小大于Δδ^(k)/Δδ^(k-1)之和的大小，则潮流求解病态特征表现为局部无功支撑不足，进入步骤7-1；否则潮流求解病态特征表现为部分断面潮流过重，进入步骤7-2：

步骤7-1：对于潮流求解病态特征表现为局部无功支撑不足的潮流方式，通过调整发电机无功出力、投/切电容、电抗器组等各种控制变量，在满足***各种约束的前提下，使全***中给定机组的有功出力调整最小，其数学模型描述如式(6)：

其中：S_G表示全***可调机组出力集合，P_G0i和P_Gi分别为全***可调机组出力集合中第i台机组调整前后的有功功率，w_PG为对应机组的有功权重系数；h(x)为决策变量x函数的等式约束，指电力***的网络和功率平衡约束；不等式约束g(x)为由上下限

g决定的运行约束，所述上下限

g为可控发电机无功出力、投/切电容及电抗器组的上下限；

步骤7-2：对于潮流求解病态特征表现为断面潮流过重的潮流方式，通过调整发电机有功和无功出力等控制变量，在满足***各种约束的前提下，使全***中给定机组的有功出力调整最小，数学模型描述同式(6)，此时上下限g、g为可控发电机有功出力和无功出力的上下限。

图1中步骤8即方式潮流计算结束。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (5)

1.一种解决大规模电网方式调整后潮流计算不收敛的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)记电力***初始运行方式为S₀，对S₀进行方式调整操作，将该方式调整操作记为F，确定F操作后各子网的设备组成和节点注入，计算出各子网操作引起的有功不平衡量，记第j个子网操作引起的有功不平衡量为ΔP_j,c，保留能通过直流连通的各子网，进入步骤2)；

2)判断方式调整操作F是否会启动紧急控制措施，如果不会启动紧急控制措施，则确定各子网的有功不平衡量为各子网操作引起的有功不平衡量，即有ΔP_j＝ΔP_j,c，其中ΔP_j为第j个子网的有功不平衡量；

否则，分别获取各子网由于当值措施实施所引起的有功不平衡量，记第j个子网由于当值措施实施所引起的有功不平衡量为ΔP_j,a，所述各子网由于当值措施实施所引起的有功不平衡量在选择切机量时为正，在选择切负荷量时为负；确定各子网的有功不平衡量为各子网操作引起的有功不平衡量和由于当值措施实施所引起的有功不平衡量的累计，即有ΔP_j＝ΔP_j,c+ΔP_j,a；

3)若各子网的有功不平衡量等于0，计各子网的未分配不平衡量为0，记第j个子网的未分配不平衡量为ΔP_j,t，进入步骤4)；

若各子网的有功不平衡量不等于0，则对各子网的有功不平衡量，根据事先设定的不平衡功率模拟分摊规则进行模拟分摊，模拟操作后的功率平衡过程，获得模拟分摊后各子网的未分配不平衡量，进入步骤4)；

4)将各子网的有功不平衡量模拟分摊调整后的运行方式记为S₁，对S₁进行常规潮流计算的小支路阻抗数据的检查，并置牛顿-拉夫逊NR迭代轮次计数NT为1，当小支路阻抗小于设定的最小阻抗值时，则限定其为设定的最小阻抗值；

5)若牛顿-拉夫逊NR迭代轮次计数NT为1，采用设定的固定PQ分解法次数，由平启动获取牛顿-拉夫逊NR迭代的潮流迭代初值V⁽⁰⁾，作为本轮潮流计算中牛顿-拉夫逊NR迭代的潮流迭代初值，所述平启动是指取所有PQ节点电压幅值等于1.0，PV节点电压为给定的设定电压值，相位角均为0；

若牛顿-拉夫逊NR迭代轮次计数NT大于1，记前次牛顿-拉夫逊NR迭代过程中的最优解记为V^(k)，判断对应最优解V^(k)的牛顿-拉夫逊NR迭代功率偏差是否满足设定的门槛值：若满足，则采用调整潮流初值策略重新启动潮流计算，牛顿-拉夫逊NR迭代的潮流迭代初值采用变化PQ分解法次数后的平启动求解获取的初值V⁽⁰⁾与前次牛顿-拉夫逊NR迭代过程中的最优解V^(k)加权，即V＝αV⁽⁰⁾+βV^(k)，其中α和β为设定的加权系数并有α+β＝1，将V作为本轮潮流计算中牛顿-拉夫逊NR迭代的潮流迭代初值；若不满足，则直接采用变化PQ分解法次数，并随着牛顿-拉夫逊NR迭代轮数NT增加自动增加PQ分解法次数，由平启动获取初值V⁽⁰⁾，作为本轮潮流计算中牛顿-拉夫逊NR迭代的潮流迭代初值；

确定牛顿-拉夫逊NR迭代的潮流迭代初值后，置第NT轮牛顿-拉夫逊NR迭代的迭代次数K＝1，进入步骤6)；

6)在牛顿-拉夫逊NR迭代中模拟候选平衡机，在候选平衡机间按可调空间或容量大小分摊各子网的未分配不平衡量或者平衡机越限量，并计算迭代时的电压幅值和相角迭代衰减比指标；

7)如果牛顿-拉夫逊NR迭代潮流收敛，则进入步骤8)；否则，若本轮牛顿-拉夫逊NR迭代的迭代次数K不大于设定的最大次数Kmax，则令K增1，进入步骤6)继续本轮牛顿-拉夫逊NR迭代，若本轮牛顿-拉夫逊NR迭代的迭代次数K等于设定的最大迭代次数Kmax，则判断本轮轮数NT是否大于设定的参数NTmax，如不大于则令NT增1进入步骤5)进行下一轮牛顿-拉夫逊NR迭代，如大于则根据牛顿-拉夫逊NR迭代过程中指标突变点处的电压幅值和相角迭代衰减比指标大小确定潮流求解病态特征，进行自动潮流调整后进入步骤8)；

8)方式潮流计算结束。

2.如权利要求1所述的解决大规模电网方式调整后潮流计算不收敛的方法，其特征在于，所述步骤1)的方式调整操作F，包括发电机功率调整、负荷功率设置、变压器分接头设置及线路/母线/厂站停运在内的操作。

3.如权利要求1所述的解决大规模电网方式调整后潮流计算不收敛的方法，其特征在于，所述步骤3)中对各子网的有功不平衡量，根据事先设定的不平衡功率模拟分摊规则进行模拟分摊，模拟操作后的功率平衡过程，获得模拟分摊后各子网的未分配不平衡量，包括以下过程：

若选择按模拟一次调频响应分摊，则进入步骤3-1)，若选择按模拟二次调频响应分摊，则进入步骤3-2)，若既不选择按模拟一次调频响应分摊也不选择按模拟二次调频响应分摊，则计各子网的未分配不平衡量为各子网的有功不平衡量；

3-1)依据各子网内各机组的调差系数、各负荷节点的当前负荷和静态负荷频率变化1％引起有功变化百分比，对各机组和各负荷节点分别按式(1)和(2)分摊：

其中：R_i,j为第j个子网内第i个机组的调差系数，P_lk0,j为第j个子网内第k个负荷节点的当前负荷，l_k,j为第j个子网内第k个负荷节点的静态负荷频率变化1％引起有功变化百分比，ΔP_Gi,j和ΔP_lk,j分别为第j个子网内第i个机组和第k个负荷节点的模拟分摊的不平衡量；

若按式(1)分摊后，某个机组出力越限，则固定该机组出力，表示该机组一次调频能力失效，将剩余部分继续在仍具有一次调频能力的机组和负荷节点内部分摊；

分摊结束后，置各子网的未分配不平衡量为0；

3-2)依据各子网的有功不平衡量，模拟自动发电控制AGC机组控制逻辑，按照先区域控制偏差ACE区内AGC分摊，后上一级调度管辖AGC参与分摊，最后网内其它ACE区内AGC机组参与分摊的方式，分摊如下：

将各子网的有功不平衡量根据ACE区域范围，界定其所属ACE区域；

若对于某个子网的有功不平衡量，其所属的某个ACE区域引起的功率缺额如式(3)所述，表示该功率缺额能够由该ACE区域内的AGC机组维持分摊平衡，则将该功率缺额在该ACE区域内的AGC机组间分摊，此时频差为0：

或

其中，ΔP_i表示某个子网的有功不平衡量所属的第i个ACE区域引起的功率缺额，P_j0、

和

分别表示该第i个ACE区域中第j个AGC机组的当前出力和出力上限及出力下限；

若对于某个子网的有功不平衡量，其所属的某个ACE区域引起的功率缺额如式(4)所述，表示该功率缺额超过该ACE区域内AGC机组的可调节范围，但仍在上一级度管辖AGC机组的可调节范围，则将该ACE区域内AGC机组均分摊到上限或下限，超过部分由上一级调度管辖AGC参与分摊，最终实现频差为0：

或

其中，S代表上一级度管辖AGC机组的集合，P_s0、

和

分别表示上一级度管辖AGC机组中第s个AGC机组的当前出力和出力上限及出力下限；

若对于某个子网的有功不平衡量，其所属的某个ACE区域引起的功率缺额如式(5)所述，表示该功率缺额超过本ACE区内AGC机组和其上一级调度管辖AGC机组的可调节范围，则将该ACE区域内AGC机组和其上一级调度管辖AGC机组均分摊到上限或下限，超过部分由网内其它ACE区域内AGC机组一起参与有差调节：

或

分摊结束后，置各子网的未分配不平衡量为0。

4.如权利要求3所述的解决大规模电网方式调整后潮流计算不收敛的方法，其特征在于，所述步骤6)，具体包括以下步骤：

6-1)若候选平衡机的数量为0，则进入步骤6-3)；

若候选平衡机的数量不为0，如各子网的未分配不平衡量不等于0且本轮牛顿-拉夫逊NR迭代的迭代次数K等于1，则对各子网的未分配不平衡量在各子网候选平衡机间按可调空间或容量大小平均分摊，进入步骤6-2)；

6-2)若在牛顿-拉夫逊NR迭代时满足累计的各节点有功偏差小于设定值Psh且校核的平衡机出力存在越限偏差，则按可调空间或容量大小平均分摊越限量，进入步骤6-3)；

6-3)按以下方法计算牛顿-拉夫逊NR迭代时的电压幅值和相角迭代衰减比指标：

设本轮牛顿-拉夫逊NR迭代第K次时的修正量[Δx]^(k)中电压幅值和相角最大元素的绝对值分别为ΔU^(k)和Δδ^(k)，按式

和

分别计算电压幅值和相角迭代衰减比指标，其中ΔU^(k-1)和Δδ^(k-1)分别为本轮牛顿-拉夫逊NR迭代第K-1次时的修正量[Δx]^(k-1)中电压幅值和相角最大元素的绝对值。

5.如权利要求4所述的解决大规模电网方式调整后潮流计算不收敛的方法，其特征在于，所述步骤7)中根据牛顿-拉夫逊NR迭代过程中指标突变点处的电压幅值和相角迭代衰减比指标大小确定潮流求解病态特征，进行自动潮流调整，具体包括以下过程：

若各指标突变点ΔU^(k)/ΔU^(k-1)之和的大小大于Δδ^(k)/Δδ^(k-1)之和的大小，则潮流求解病态特征表现为局部无功支撑不足，进入步骤7-1)；否则潮流求解病态特征表现为部分断面潮流过重，进入步骤7-2)：

7-1)对于潮流求解病态特征表现为局部无功支撑不足的潮流方式，通过调整发电机无功出力、投/切电容、电抗器组，在满足***各种约束的前提下，使全***中给定机组的有功出力调整最小，其数学模型描述如式(6)：

其中：S_G表示全***可调机组出力集合，P_G0i和P_Gi分别为全***可调机组出力集合中第i台机组调整前后的有功功率，w_PG为对应机组的有功权重系数；h(x)为决策变量x函数的等式约束，指电力***的网络和功率平衡约束；不等式约束g(x)为由上下限

g决定的运行约束，所述上下限

g为可控发电机无功出力、投/切电容及电抗器组的上下限；

7-2)对于潮流求解病态特征表现为断面潮流过重的潮流方式，通过调整发电机有功和无功出力，在满足***各种约束的前提下，使全***中给定机组的有功出力调整最小，数学模型描述同式(6)，此时上下限

g为可控发电机有功出力和无功出力的上下限。

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