面向电力系统无功调相机的镜像仿真系统及方法与流程

技术特征：
1.一种面向电力系统无功调相机的镜像仿真系统，其特征在于，包括：系统建模模块、潮流计算模块、稀疏矩阵计算模块和潮流结果分析模块，其中：系统建模模块根据cfg配置文件与dat数据文件进行初始矩阵计算，得到系统初始矩阵结果，潮流计算模块根据初始矩阵信息，进行潮流初步迭代计算，得到迭代三代后的潮流计算结果，稀疏矩阵计算模块根据迭代三代后的潮流信息，进行迭代步长更新计算，得到自适应迭代步长结果，潮流结果分析模块根据自适应迭代步长信息，进行潮流计算，得到潮流计算结果；所述的cfg配置文件包括：pq与pv节点编号、最高谐波次数h、迭代次数n、收敛精度ε1、自适应因子收敛精度ε2、初始自适应因子a0、常数m、s1、s2、s3；所述的dat数据文件包括：元件参数、线路参数、拓扑信息、导纳矩阵。2.一种基于权利要求1所述镜像仿真系统的面向电力系统无功调相机的镜像仿真方法，其特征在于，通过将cfg配置文件与dat数据文件输入系统建模模块进行解析后；由数据接口模块将pq节点注入的有功功率与无功功率、pv节点注入有功功率与电压幅值、pq节点初始电压与相角、pv节点初始相角、元件模型信息输入系统建模模块；再通过系统建模模块建立潮流计算模型，并将模型输入潮流计算模块后采用自适应levenberg-marquardt方法对潮流方程求解，实现镜像仿真。3.根据权利要求2所述的面向电力系统无功调相机的镜像仿真方法，其特征是，所述的潮流计算模型包括：pq节点h次潮流方程pv节点h次潮流方程其中：模型迭代中第i次的jacobian矩阵jacobian矩阵为第k次迭代中第i个节点发电机的有功与无功出力，为第k次迭代中第i个节点h次有功与无功负荷，f
ih,k
为第k次迭代中第i个节点h次电压的实部与虚部，g
ij
、b
ij
为节点i、j之间的互电导与互电纳，为第k次迭代中第i个节点的h次电压，n为总节点个数；第k次迭代中第1到n个节点的h次谐波下的电压的实部和虚部构建的矩阵
为第k次迭代中第1到1个节点的h次谐波下的电压的实部的差值；δf
1h,k
为第k次迭代中第1到1个节点的h次谐波下的电压的虚部的差值；为第k次迭代中第1到n个节点的h次谐波下的电压的实部的差值；为第k次迭代中第1到n个节点的h次谐波下的电压的虚部的差值；f(x
h,k
)为第k次迭代中第1到n个节点的h次谐波下的有功功率不平衡量、无功功率不平衡量、电压不平衡量构建的矩阵。4.根据权利要求2或3所述的面向电力系统无功调相机的镜像仿真方法，其特征是，具体包括：步骤1)将cfg配置文件与dat数据文件输入系统建模模块进行解析；步骤2)数据接口模块将pq节点注入的有功功率与无功功率、pv节点注入有功功率与电压幅值、pq节点初始电压与相角、pv节点初始相角、元件模型信息输入系统建模模块；步骤3)系统建模模块建立潮流计算模型；步骤4)将模型输入潮流计算模块，采用自适应levenberg-marquardt方法对潮流方程求解，具体包括：
①
令h＝2，取a
h,k
＝a0，开始进行迭代；
②
根据初始f
ih,0
，计算各节点h次有功功率与无功功率的初解u
ih,0
；
③
令k＝0，开始进行迭代；
④
计算功率与电压幅值不平衡量：计算功率与电压幅值不平衡量：其中：为第k次迭代中第1个节点的h次谐波下发电机的无功功率值；为第k次迭代中第1个节点的h次谐波下发电机的无功功率不平衡量；为第k次迭代中第1个节点的h次谐波下发电机的有功功率值；为第k次迭代中第1个节点的h次谐波下发电机的有功功率不平衡量；为第k次迭代中第n个节点的h次谐波下发电机的无功功率值；为第k次迭代中第n个节点的h次谐波下发电机的无功功率不平衡量；为第k次迭代中第n个节点的h次谐波下发电机的有功功率值；为第k次迭代中第n个节点的h次谐波下发电机的有功功率不平衡量；
⑤
计算初始雅各比矩阵j
h,k
；
⑥
求解潮流方程组：f(x
h,k
)＝j
h,k
δx
h,k
，得到其中：为第k次迭代中第i个节点的h次谐波的雅可比矩阵；
⑦
计算收敛性：当||δx
h,k
||＜ε，则得到h次潮流结果，将h＝h 1，然后返回第
②
步；当|
|δx
h,k
||≥ε，则进入第
⑧
步；
⑧
求解第一次lm迭代步d
h,k1
与自适应阻尼因子μ
h,k
，具体为：其中：d
h,k1
为第k次迭代中节点的h次谐波下的第一迭代步长；μ
h,k
为第k次迭代中节点的h次谐波下的自适应阻尼因子求解第二次lm迭代步长d
h,k2
与中间值y
h,k
，具体为：求解第三次lm迭代步长d
h,k3
与中间值z
h,k
，具体为：置迭代步计算为s
h,k
＝x
h,k
y
h,k
z
h,k
；
⑨
计算取舍指标r
h,k
，具体为：其中：a
h,k
和t
h,k
均为中间变量值，无具体物理含义；判断x
h,k 1
取值：
⑩
更新自适应因子更新自适应因子令k＝k 1，返回第
④
步；当h＝h时，迭代结束，得到潮流结算结果。

技术总结
一种面向电力系统无功调相机的镜像仿真系统及方法，包括：系统建模模块、潮流计算模块、稀疏矩阵计算模块和潮流结果分析模块，本发明结合实时数据计算含无功调相机电力系统的潮流分布，在每次迭代计算过程中只需要计算一次雅可比矩阵，并不会明显增加潮流计算的复杂性。同时，本方法具有高收敛性，特别是在雅可比矩阵奇异或者非线性方程组出现“病态”时，高阶收敛LM方法仍能够得到最小二乘解，为“病态”潮流的调整提供有价值的参考依据。潮流的调整提供有价值的参考依据。潮流的调整提供有价值的参考依据。


技术研发人员：刘琦 杨心刚 苏磊 余墨多 孙瑞浩 梁伟朋 曹博源
受保护的技术使用者：国网上海市电力公司
技术研发日：2022.08.22
技术公布日：2022/11/11