有源配电网简洁前推回代潮流计算方法技术

本发明专利技术公开了有源配电网简洁前推回代潮流计算方法。包括如下步骤：确定支路的前推、回代顺序，并按此序列进行前推计算，再按支路序列进行回代计算即完成了一次潮流计算，经过多次前推、回代循环，即可得到潮流解；前推计算：首次计算，设各节点电压初值为首节点电压，后续计算，取上次迭代计算的节点电压，从末节点开始，据节点类型的不同，取或计算节点有功、无功功率或回代计算的节点功率无功功率，从辐射状网络末端开始推算各支路的电流；回代计算：从根节点的电压开始，根据节点电压不同，求取下游节点电压、或电压相角和无功功率，向末端推算各节点电压；本发明专利技术解决了调节量引起的潮流震荡问题，该方法简捷、计算量小，且能可靠收敛。

Simple forward-backward power flow calculation method for active distribution network

The invention discloses a simple forward and backward power flow calculation method for an active distribution network. It includes the following steps: confirming the sequence of forward and backward substitution of branch, and calculating according to the sequence of forward and backward substitution, then completing the primary power flow calculation according to the sequence of branch. After many times of forward and backward cycles, the power flow solution can be obtained; forward calculation: first calculation, setting the initial value of each node voltage as the first node voltage, subsequent calculation, taking the node electricity calculated by the last iteration. Voltage, starting from the end node, according to the different types of nodes, takes or calculates the active power, reactive power or reactive power of the node calculated by back-substitution, and calculates the current of each branch from the end of radial network; Back-substitution calculation: starting from the voltage of the root node, according to the different voltage of the node, calculates the voltage, voltage phase angle and reactive power of the downstream node, and calculates each node from the end. Point voltage; The invention solves the problem of power flow oscillation caused by regulation amount, and the method is simple, has small calculation amount, and can reliably converge.

【技术实现步骤摘要】
有源配电网简洁前推回代潮流计算方法
本专利技术属于配电网
，具体涉及有源配电网简洁前推回代潮流计算方法。
技术介绍
前推回代法是计算配电网潮流的有效方法之一。根据接入配电网中的不同类型分布式电源(DistributedGeneration-DG)的运行特性和状态，使用前推回代法计算潮流时，可将其作为PQ、PV、PI、PQ(V)四种类型节点。这四种类型的节点中，PI、PQ(V)节点在前推过程中，可以根据节点给定的参数，将其转化为PQ节点，计算出节点无功功率Qi。具有无功储备的PV节点，节点的无功功率Qi与配电网参数及系统节点的电压有关，仅由该节点的电气量不能直接得到节点的无功功率。对接入DG的配电网使用前推回代法进行潮流计算时，PV节点的处理是潮流计算的关键。目前，在接入DG的配电网前推回代潮流计算中，PV节点的处理有两种方法。一种方法为节点无功功率和电压灵敏度补偿算法、或支路电流和电压灵敏度法。另一种方法为节点虚拟支路添加法。节点无功功率和电压灵敏度补偿算法，通过PV节点电压方程，导出无功功率和电压灵敏度方程。在完成一次前推回代计算时，通过灵敏度矩阵计算出所有PV节点的无功功率调节量，其中灵敏度矩阵为系统节点阻抗矩阵的子矩阵。通过对节点无功功率和节点电压灵敏度算法进行改进，提出了支路电流和电压灵敏度法，认为节点电压的调整量和支路电流的修正量与节点导纳矩阵关联，建立了配电网中各个PV节点电压变化量和支路电流改变量方程，将计算节点无功改变量变为直接通过电压改变量计算支路电流的改变量，从而用于前推支路电流的计算。这类基于灵敏度算法求解节点无功或电流修正量的方法，计算过程涉及到网络的灵敏度矩阵的形成，存在计算较为复杂，计算量大的缺陷。添加虚拟支路方法在给定的PV节点接入一个电抗型的虚拟支路来维持节点电压恒定，根据节点电压偏差量计算节点的无功功率调节量。虚拟支路阻抗值的确定方法，缺乏严谨的理论支持且阻抗计算量较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供有源配电网简洁前推回代潮流计算方法，以解决上述技术问题。为实现上述目的本专利技术采用以下技术方案：有源配电网简洁前推回代潮流计算方法，包括如下步骤：确定支路的前推、回代顺序，并按此序列进行前推计算，再按支路序列进行回代计算即完成了一次潮流计算，经过多次前推、回代循环，即可得到潮流解；支路前推、回代顺序，采用配电网运行拓扑与支路顺序算法得到；前推计算：首次计算，设各节点电压初值为首节点电压，后续计算，取上次迭代计算的节点电压，从末节点开始，据节点类型的不同，取或计算节点有功、无功功率或回代计算的节点功率无功功率，从辐射状网络末端开始推算各支路的电流；回代计算：从根节点的电压开始，根据节点电压不同，求取下游节点电压、或电压相角和无功功率，向末端推算各节点电压；通过以上两个步骤便完成了一次迭代过程，重复以上过程。作为本专利技术进一步的方案，前推计算的具体步骤如下：对接入DG的配电网进行潮流计算时认为首节点为平衡节点，负荷节点为PQ节点，接入DG的节点根据DG的不同运行特性和状态，分为PQ、PV、PI、PQ(V)四种节点，前推回代法计算潮流时，除平衡节点外的其它节点均需计算其注入电流，其中节点的注入有功、无功功率分别为Pi、Qi，节点电压为PQ节点；考虑环保和经济等方面的要求，运行在额定条件下的风电机组通过并联电容器的自动投切，能够使功率因数恒定的，故将其作为PQ节点，此类节点P、Q恒定：式中：Pi、Qi为节点给定的有功、无功注入功率，为第(k-1)次迭代时的节点电压；PV节点；采用电压控制型策略的光伏并网逆变器和具有励磁调节的同步机都可作为P、V恒定的PV节点，PV节点通常已知无功的上、下限，在首次前推时，取PV节点的无功功率为：式中：Qimax、Qimin为无功的上、下限；随后第k次迭代的前推计算中，节点i的无功功率Qi在(k-1)次，即上一次迭代的回代过程中计算，PV节点注入电流为：PI节点；采用电流控制模式的并网型逆变器，可以等效为有功功率和电流有效值恒定的PI节点，设PI节点注入电流的有效值为Ii，则其注入电流为：式中：Ii为节点注入电流有效值，为节点注入电流的相角；在前推过程中，已知节点电压向量为由式(10)可计算出该节点的无功功率得到Qi后可由下式计算得到电流相角θi：PQ(V)节点；考虑异步发电机发出的有功功率P确定，而从系统吸收的无功功率Q随端口电压V的变化而变化，故将其作为PQ(V)节点，Re为机械负载等效电阻；R为转子电阻；Xσ为漏电抗；Xm为励磁电抗；Ir为转子电流；Is为定子电流；Im为励磁电流电流；s为转差率，发电机输出的有功功率和功率因数角的正切计算公式分别为：从式(12)看出，当发电机端口电压V和发电机出力P给定时，即可得到其转差率s，通过下式可计算出节点的无功功率：式中：为第k次迭代的节点无功功率，Pi为节点有功功率，因此：即：将PQ(V)节点暂时转换成PQ节点，再用式(15)计算节点的注入电流。作为本专利技术进一步的方案，回代计算的具体步骤如下：通过前推过程已计算出各支路电流，回代过程从源节点开始，按照支路参数递推出其下游节点电压，但对于下游节点为PV节点的支路，按递推计算的节点电压与给定的节点电压比较时出现偏差，对于PQ、PI、PQ(V)类型的节点与PV节点回代过程采用不同的计算方法；PQ、PI、PQ(V)节点电压计算；回代过程中，从首支路开始，如支路(ij)，已知节点i的电压Vi(k)、支路电流j侧为PQ、PI、PQ(V)节点时节点j电压均可通过公式(5)进行计算；PV节点电压的计算；配电网中的一条支路，左端节点i的电压为和右端节点j的有功功率Pj及电压有效值Vj已知，节点j的电压相角θj和无功功率Qj未知，理论上，节点j电压恒定，节点j下游支路的电流、有功、无功功率均由其节点电压决定，上游支路的各个节点电压和节点的无功功率决定了节点j即PV节点的电压，因此，在j节点电压给定时，潮流计算的迭代过程中可通过调整节点j的无功，来保证节点j电压恒定，引入节点无功功率调节量ΔQj；通过一条支路即得到计算ΔQj的方程式，这条支路左侧为靠近上级系统侧，其节点编号为i，右侧节点为PV节点，编号为j，支路阻抗为Zij＝R+jX，通过调节节点的无功功率变化量ΔQj使支路电流发生变化，从而引起节点电压的变化，不考虑线路对地电容效应，根据其等值电路；据此可以列写成下列方程：式中：为支路流入节点j的功率；等式(16)两边同乘得：令：代入(17)中，并将实部、虚部分开得到方程：此方程组中，Vi(k),Vj,R，X为已知量，θ，ΔQj为未知量，两个方程两个未知量，方程可解；下面给出方程的求解过程；由(18)式得：代入(19)式，得：方程两边同乘X得：上式经整理写成：令：则(23)式可化简为：即：其中：因此，PV节点电压的相角为：得：再由式(19)可得：由式(26)计算得到再由计算得到θ(k)，代入式(27)即可得到无功调节量可以使PV节点电压恒定，并确定无功修正的方向，若其为正则需减少节点无功注入，若为负则需增加节点无功注入；PV节点的无功功率取为：式中：kp为修正系数，一般取为0.05-0.1。作为本专利技术进一步的方案，定义节点电压误差为节点i当前迭代电压与上一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.有源配电网简洁前推回代潮流计算方法，其特征在于，包括如下步骤：确定支路的前推、回代顺序，并按此序列进行前推计算，再按支路序列进行回代计算即完成了一次潮流计算，经过多次前推、回代循环，即可得到潮流解；支路前推、回代顺序，采用配电网运行拓扑与支路顺序算法得到；前推计算：首次计算，设各节点电压初值为首节点电压，后续计算，取上次迭代计算的节点电压，从末节点开始，据节点类型的不同，取或计算节点有功、无功功率或回代计算的节点功率无功功率，从辐射状网络末端开始推算各支路的电流；回代计算：从根节点的电压开始，根据节点电压不同，求取下游节点电压、或电压相角和无功功率，向末端推算各节点电压；通过以上两个步骤便完成了一次迭代过程，重复以上过程。

【技术特征摘要】
1.有源配电网简洁前推回代潮流计算方法，其特征在于，包括如下步骤：确定支路的前推、回代顺序，并按此序列进行前推计算，再按支路序列进行回代计算即完成了一次潮流计算，经过多次前推、回代循环，即可得到潮流解；支路前推、回代顺序，采用配电网运行拓扑与支路顺序算法得到；前推计算：首次计算，设各节点电压初值为首节点电压，后续计算，取上次迭代计算的节点电压，从末节点开始，据节点类型的不同，取或计算节点有功、无功功率或回代计算的节点功率无功功率，从辐射状网络末端开始推算各支路的电流；回代计算：从根节点的电压开始，根据节点电压不同，求取下游节点电压、或电压相角和无功功率，向末端推算各节点电压；通过以上两个步骤便完成了一次迭代过程，重复以上过程。2.如权利要求1所述的有源配电网简洁前推回代潮流计算方法，其特征在于，前推计算的具体步骤如下：对接入DG的配电网进行潮流计算时认为首节点为平衡节点，负荷节点为PQ节点，接入DG的节点根据DG的不同运行特性和状态，分为PQ、PV、PI、PQ(V)四种节点，前推回代法计算潮流时，除平衡节点外的其它节点均需计算其注入电流，其中节点的注入有功、无功功率分别为Pi、Qi，节点电压为PQ节点；考虑环保和经济等方面的要求，运行在额定条件下的风电机组通过并联电容器的自动投切，能够使功率因数恒定的，故将其作为PQ节点，此类节点P、Q恒定：式中：Pi、Qi为节点给定的有功、无功注入功率，为第(k-1)次迭代时的节点电压；PV节点；采用电压控制型策略的光伏并网逆变器和具有励磁调节的同步机都可作为P、V恒定的PV节点，PV节点通常已知无功的上、下限，在首次前推时，取PV节点的无功功率为：式中：Qimax、Qimin为无功的上、下限；随后第k次迭代的前推计算中，节点i的无功功率Qi在(k-1)次，即上一次迭代的回代过程中计算，PV节点注入电流为：PI节点；采用电流控制模式的并网型逆变器，可以等效为有功功率和电流有效值恒定的PI节点，设PI节点注入电流的有效值为Ii，则其注入电流为：式中：Ii为节点注入电流有效值，为节点注入电流的相角；在前推过程中，已知节点电压向量为由式(10)可计算出该节点的无功功率得到Qi后可由下式计算得到电流相角θi：PQ(V)节点；考虑异步发电机发出的有功功率P确定，而从系统吸收的无功功率Q随端口电压V的变化而变化，故将其作为PQ(V)节点，Re为机械负载等效电阻；R为转子电阻；Xσ为漏电抗；Xm为励磁电抗；Ir为转子电流；Is为定子电流；Im为励磁电流电流；s为转差率，发电机输出的有功功率和功率因数角的正切计算公式分别为：从式(12)看出，当发电机端口电压V和发电机出力P给定时，即可得到其转差率s，通过下式可计算出节点的无功功率：式中：Qi(k)为第k次迭代的节点无功功率，Pi为节点有功功率，因此：即：将PQ(V)节点暂时转换成PQ节点，再用式(15)计算节点的注入电流。3.如权利要求2所述的有源配电网简洁前推回代潮流计算方法，其特征在于，回代计算的具体步骤如下：通过前推过程已计算出各支路电流，回代过程从源节点开始，按照支路参数递推出其下游节点电压，但对于下游节点为PV节点的支路，按递推计算的节点电压与给定的节点电压比较时出现偏差，对于PQ、PI、PQ(V)类型的节点与PV节点回代过程采用不同的计算方法；PQ、PI、PQ(V)...

【专利技术属性】
技术研发人员：董张卓，张倍倍，白翰林，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61