多输配电力系统的双层潮流计算方法、系统、设备及介质与流程

本发明属于电力系统分析，具体地涉及多输配电力系统的双层潮流计算方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、随着电力系统规模的不断扩大以及不同电网运营主体之间管理和数据壁垒的存在，传统的集中式潮流计算方法在实际应用中面临通信负担过重和数据隐私难以保障的双重挑战。分布式潮流计算因能够有效规避上述问题，已成为电力系统分析领域的研究热点。

2、在现有的分布式潮流计算方法中，研究成果主要集中于两类场景：一类是针对多个输电系统运营商（tso）之间协同的分布式潮流计算，另一类是单个输电系统运营商与其下属多个配电系统运营商（dso）之间的分布式潮流计算。然而，对于同时包含多个输电系统运营商和多个配电系统运营商的输配一体化系统的分布式潮流计算，现有技术方案尚不充分。随着输电网与配电网之间电气耦合程度的不断加深，输配电网之间的功率交互和电压支撑关系日益紧密，多tso多dso场景下的分布式潮流计算具有更重要的实际应用价值。

3、现有针对多区域电力系统的分布式潮流算法，在应用于多tso多dso系统时主要存在以下不足：其一，由于输电区域与配电区域之间的边界耦合特性与传统输电网区域间耦合特性存在显著差异，现有算法的收敛性能较差，在强耦合场景下容易出现边界变量振荡甚至发散的问题，难以满足实际工程应用需求；其二，在双层迭代框架下，下层配电网潮流计算的精细化程度较高，计算耗时较长，若在上层迭代的每一轮均要求下层精确收敛，将导致整体计算效率严重下降；其三，现有方法在边界节点的处理方式上缺乏统一有效的协调机制，难以保证全系统电压相角参考基准的一致性，影响了计算结果的准确性。

4、综上所述，现有技术在处理多tso多dso输配一体化系统的分布式潮流计算时，在收敛性、计算效率以及相角基准统一性方面均存在明显不足，仍有待改进。

技术实现思路

1、基于现有技术中存在的上述缺点和不足，本发明的目的之一是至少解决现有技术中存在的上述问题之一或多个，换言之，本发明的目的之一是提供满足前述需求之一或多个的多输配电力系统的双层潮流计算方法、系统、设备及介质，以达到提高多tso多dso输配一体化系统分布式潮流计算的收敛性和计算效率的目的。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种多输配电力系统的双层潮流计算方法，所述多输配电力系统包括多个输电系统运营商tso和多个配电系统运营商dso，该方法包括步骤：

4、s1、将所述多输配电力系统划分为多个由tso管理的输电区域和多个由dso管理的配电区域，且每一tso区域挂接至少一个dso区域；

5、s2、在不同tso区域之间的联络线边界处设置虚拟边界母线，确定主tso和从tso以使全系统电压相角参考统一，并按照主从关系设定各虚拟边界母线的类型，建立各区域局部节点导纳矩阵，初始化母线状态量，设置上层收敛容差和下层收敛容差；

6、s3、重复执行上层迭代直至所有虚拟边界母线电压变化量小于所述上层收敛容差，所述上层迭代包括：

7、s31、各tso区域分别执行本区域输电网潮流计算，在执行过程中，当前tso区域与其下属各dso区域交替交换根节点电压和根节点等效功率，直至根节点电压和功率变化量小于所述下层收敛容差；其中，若本次上层迭代为首次执行，或上一次上层迭代的边界电压变化量尚未小于所述上层收敛容差，则所述交替交换仅执行有限次近似迭代，否则执行至完全收敛；

8、s32、完成步骤s31的下层收敛后，各tso区域基于等值法将外部网络等效为虚拟边界母线处的等效功率注入和等效导纳，并结合s31中下层迭代得到的下属dso等效功率注入，独立求解本区域输电网潮流；其中，主tso区域的外部网络为其相邻从tso区域，从tso区域的外部网络为主tso区域或已确定参考的相邻从tso区域；

9、s33、判断所有虚拟边界母线电压变化量是否小于所述上层收敛容差，若是则终止迭代；否则，在利用最近多次历史迭代结果对虚拟边界母线电压幅值进行校正后，返回步骤s31继续下一次上层迭代。

10、第二方面，本发明提供一种多输配电力系统的双层潮流计算系统，用于实现如第一方面所述的双层潮流计算方法。

11、第三方面，本发明提供一种电子设备，所述电子设备包括存储器、处理器以及计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的双层潮流计算方法。

12、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的双层潮流计算方法。

13、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

14、1、本发明通过在不同tso区域之间的联络线边界处设置虚拟边界母线，并确定主tso和从tso以使全系统电压相角参考统一，按照主从关系设定各虚拟边界母线的类型，使得所有tso区域的电压相角均能够追溯至主tso中的全系统平衡节点，避免了不同区域相角基准不一致导致的潮流计算误差，保证了全系统潮流计算结果的准确性。

15、2、本发明在上层迭代过程中利用多次历史迭代结果对虚拟边界母线电压幅值进行迭代变量校正，有效抑制了边界变量在多区域强耦合场景下的振荡，解决了现有技术在多tso多dso系统中易发散的问题，显著提高了算法的收敛性能和数值稳定性。

16、3、本发明在下层迭代中采用近似下层解技术，在上层迭代初期仅执行有限次数的下层迭代以获得近似解，在上层迭代后期才执行下层迭代至完全收敛，避免了在上层迭代初期反复进行大量精细配电网潮流计算所带来的计算开销。

17、4、本发明采用双层分布式计算架构，各tso区域之间仅交换虚拟边界母线电压和功率信息，各dso向所属tso仅返回根节点有功功率、无功功率及必要的控制模式信息，不涉及任何内部网络拓扑、线路参数、负荷分布和分布式电源详细数据，充分保护了各运营主体的数据隐私，克服了集中式潮流计算因数据壁垒难以实际应用的缺陷。

18、5、本发明的分布式潮流计算结果在收敛后能够达到与集中式潮流计算完全一致的精度，在保证计算精度的同时解决了多运营主体场景下集中式潮流计算无法实施的现实问题，具有实际工程应用价值。

19、进一步地或者更细节的有益效果将在具体实施方式中结合具体实施例进行说明。

1.一种多输配电力系统的双层潮流计算方法，其特征在于，所述多输配电力系统包括多个输电系统运营商tso和多个配电系统运营商dso，该方法包括步骤：

2.根据权利要求1所述的双层潮流计算方法，其特征在于，步骤s33中对虚拟边界母线电压幅值进行校正，具体为：

3.根据权利要求2所述的双层潮流计算方法，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的双层潮流计算方法，其特征在于，步骤s31中有限次近似迭代的次数，根据下属dso区域对根节点电压变化的敏感程度确定：

5.根据权利要求1所述的双层潮流计算方法，其特征在于，步骤s2中按照主从关系设定各虚拟边界母线的类型，具体为：

6.根据权利要求1所述的双层潮流计算方法，其特征在于，步骤s2中：

7.根据权利要求1所述的双层潮流计算方法，其特征在于：

8.一种多输配电力系统的双层潮流计算系统，其特征在于，用于实现如权利要求1至7任一项所述的双层潮流计算方法。

9.一种电子设备，所述电子设备包括存储器、处理器以及计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的双层潮流计算方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的双层潮流计算方法。