[发明专利]考虑PI节点的HELM潮流计算方法

说明书

本发明公开了考虑PI节点的HELM潮流计算方法。该方法首先建立包含PQ和PI节点的配电网数学模型，然后根据HELM方法构造PI节点对应的全纯函数，最后根据递推方法推导出PI节点全纯函数递推公式来计算包含PI节点的配电网潮流。本发明利用HELM法考虑了PI节点数学模型，推导出PI节点全纯函数递推公式，可以计算包含PI节点的配电网潮流，可用于包含PI分布式电源的配电网潮流计算和电压分析控制。

技术领域

本发明属于电力信息技术领域，具体涉及一种考虑PI节点的HELM潮流计算方法。

背景技术

随着新能源技术在配电网领域的发展，分布式电源(Distributed Generation，DG)逐渐大量接入。分布式电源是指利用可再生能源并且发电功率在50MW以下小型发电机组，放置在用户附近，开展短距离供电工作，并将其就近接入配电网当中以满足用户的电力需求。分布式电源一般包括光伏发电系统、微型燃气轮机、燃料电池、风力机组等。传统的PQ分解法和前推回代法求解电网潮流中可以求解包含PQ、PV节点的潮流，但包含DG的配电网潮流计算与普通潮流计算的区别之一是DG的潮流计算模型与传统发电机组计算模型不一致。传统发电机节点在潮流计算中一般取为PQ节点，PV节点、或平衡节点，而DG有特殊性，其中双馈感应机和同步风机能够通过频率转换控制系统的转换信号对功率做出相应调整与控制，通常认为是PQ节点；微型燃气轮机、燃料电池、电压控制的光伏发电系统通常认为是PV节点；光伏发电系统如果采用电流控制逆变器策略，则认为是PI节点，输出有功功率及电流注入到配电网。包含DG的电网潮流也可以用PQ分解法和前推回代法求解包含PQ、PV节点的潮流，将PI节点在迭代中转化为PQ节点来处理。

最近两年提出了一种基于全纯函数嵌入(Holomorphic embedding method，HELM)的潮流计算方法，这种潮流方法完全颠覆了传统的牛拉法，不需要依靠节点初始值，就可以明确潮流解是否存在。这种方法可以完全改变传统的电力系统潮流计算，无功优化，电压稳定分析等问题。目前HELM可以求解包含PQ、PV节点的潮流，但如何利用HELM计算包含PI节点的电网潮流，目前还没有相关文献研究。由于HELM方法是递归算法，并不是迭代算法，无法用常规的将PI节点在迭代中转化为PQ节点的方法来处理。

发明内容

针对HELM潮流计算现有技术的不足，本发明提出了一种考虑PI节点的HELM潮流计算方法，可以用于包含PI节点的分布式电源的潮流计算，以及包含分布式电源的配电网电压稳定预防控制，计算速度快，计算简单，有较高的理论意义和应用价值。

本发明技术方案具体是：

一种考虑PI节点的电网HELM潮流计算方法，包括以下步骤：

步骤一，建立电网的数学模型，建立包含PI节点的电网的数学模型：

若节点为PI节点，由节点功率方程：

式中p为PI节点的集合，P_i表示i节点的注入有功功率，I_i表示i节点的注入电流，|I_i|表示其绝对值，表示i节点的电流幅值，V_i、V_k分别为节点i和节点k的电压；Y_ik为节点i、节点k之间的导纳，上标*表示共轭关系；N为电网节点总数；Re(·)表示复数向量的实部。

步骤二，利用HELM方法构造PI节点的内嵌纯虚函数：

其中V_i[n]表示HELM潮流计算中的i节点电压的第n个电压分项，sⁿ表示频域算子s的n次项；

若节点为PI节点，将式(4)代入式(2)并构造相应的全纯函数可得：