含DG并网的配电网潮流计算方法技术

本发明专利技术公开了一种含DG的配电网潮流计算方法，通过双线性变换技术，引入双线性变量，从而将潮流非线性方程组转化成线性‑非线性混合方程，进一步的，结合DG的配电网的运行特点，对混合方程中的雅克比矩阵进行了合理的近似，从而使雅克比矩阵常数化，加快了求解速度。本专利方法简单，易于实现，可以有效的含DG的配电网潮流计算速度和精度。

Power Flow Calculation Method for Distribution Network with DG Connection

The invention discloses a power flow calculation method for distribution network containing DG. By introducing bilinear variables through bilinear transformation technology, the system of power flow non-linear equations is transformed into linear and non-linear mixed equations. Furthermore, according to the operation characteristics of DG distribution network, the Jacobian matrix in the mixed equation is approximated reasonably, thus making Jacobian matrix constant and speeding up. The solution speed is obtained. The patent method is simple and easy to implement, and can effectively calculate the power flow of distribution network with DG.

【技术实现步骤摘要】
含DG并网的配电网潮流计算方法
本专利技术涉及电力系统运行与控制
，具体涉及含DG并网的配电网潮流计算方法。
技术介绍
潮流计算是能量管理系统(EMS)中最基本的功能之一，配电网潮流计算是配电网络经济运行、系统分析等的重要基础。在拓扑结构和运行方式上，配电网与输电网有着明显的差异，配电网具有较高的R/X比值(电阻电抗比值)，分支较多，呈辐射型网络结构等特点。另外，配电网正常运行时是开环，只有在故障或调配负荷时才会出现短暂的环网或双电源运行。分布式发电(DG)技术以其投资小、清洁环保、供电可靠和发电方式灵活等优点逐渐成为电力领域研究的热点。分布式发电与集中发电方式相结合将是电力系统发展的趋势。常用的分布式发电方式有风力发电、太阳能发电和燃料电池发电。配电网中分布式发电(DG)的引入给电网的潮流、电压质量、功率损耗、可靠性和短路容量带来了巨大的影响。而传统的潮流算法不能直接应用于含DG的配网，原因如下：1)DG的接入可能会使潮流的流向发生改变，配电网也由单电源模式变成多电源模式；2)传统的配网潮流计算中只有平衡节点和PQ节点2种类型，其中平衡节点和PQ节点是现有名词，平衡节点是电压幅值和相位是给定的，而其注入有功功率和无功功率是待求量；PQ节点是节点的有功功率P和无功功率Q是给定的，节点电压和相位是待求量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种含DG并网的配电网潮流计算方法，提高含DG的电网潮流计算的求解速度，提高计算收敛性。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种含DG并网的配电网潮流计算方法，其特征是，包括以下步骤：步骤S1，引入双线性变量，将潮流非线性方程组转化成线性-非线性混合方程；假定某含DG并网系统共有N个节点，节点集合为NV，NV中节点编号为1-N，其中节点1为平衡节点，Ng个PV节点，N-Ng-1个PQ节点，b个支路，令某支路bi,j两端节点序号为i,j∈NV，根据电力系统基本原理可知，节点i的注入有功功率和无功功率为：其中Gii为节点i的自电导，Bii为节点i的自电纳，Gij为节点i,j的互电导，Bij为节点i,j的互电纳，Ui代表节点i的电压幅值，Uj代表节点j的电压幅值，δij为节点i,j之间相位差；定义如下双线性变量：Rij＝UiUjcosδijIij＝UiUjsinδij显然，Rij＝Rji,Iij＝-Iji,Rij2+Iij2＝2KiKj；则潮流方程就转化成如下线性-非线性混合方程组：步骤S2，将潮流方程的整体雅克比矩阵J近似为：步骤S3，求解上述线性-非线性方程组，得到上述线性-非线性混合方程组的解；步骤S4，根据双线性变量的定义，求得节点的相位差和电压，实现潮流计算。优选的，获得潮流方程的整体雅克比矩阵J近似值的过程为：支路两端节点相位差δij＝0，节点电压近似为额定电压1p.u，故对f(I,R)＝Rij2+Iij2-2KiKj而言，其偏微分为：由于Rij＝UiUjcosδij≈1，Iij＝UiUjsinδij≈0，则f(I,R)＝Rij2+Iij2-2KiKj对应的雅克比近似为：从而潮流方程的整体雅克比矩阵J为：优选的，采用牛顿法求解线性-非线性方程组。优选的，求解线性-非线性方程组的具体过程为：1、根据导纳公式形成电导矩阵G和电纳矩阵B，作为雅克比矩阵J的因子表；2、设迭代次数k＝0；3、第k次迭代节点的有功功率和无功功率的方程为计算4、利用雅克比矩阵的因子表，求解第k次迭代修正方程式得到双线性变量增量这里5、更新第k次迭代双线性变量这里6、重复上述步骤3-5，直至连续两次迭代结果满足ξ为收敛阈值，则得到上述线性-非线性混合方程组的解7、根据可得节点i的电压幅值Ui，根据可得进而可求出Uj。优选的，令某支路bi,j两端节点序号为i,j∈NV，则该支路导纳为Yij＝Gij+jBij，其中Gij代表电导矩阵，Bij代表电纳矩阵，根据支路导纳形成因子表。优选的，收敛阈值取值范围为ξ＞0。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：本专利技术通过双线性变换技术，引入双线性变量，从而将潮流非线性方程组转化成线性-非线性混合方程，进一步的，结合DG的配电网的运行特点，对混合方程中的雅克比矩阵进行了合理的近似，从而使雅克比矩阵常数化，加快了求解速度。本专利方法简单，易于实现，可以有效的含DG的配电网潮流计算速度和精度。附图说明图1是本专利技术方法流程图。具体实施方式下面对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。本专利技术的一种含DG并网的配电网潮流计算方法，通过双线性变换技术，引入双线性变量，从而将潮流非线性方程组转化成线性-非线性混合方程，进一步的，结合DG的配电网的运行特点，对混合方程中的雅克比矩阵进行了合理的近似，从而使雅克比矩阵常数化，加快了求解速度。本专利技术的一种含DG并网的配电网潮流计算方法，具体过程如下：假定某含DG并网系统共有N个节点，节点集合为NV。NV中节点编号为1-N，其中节点1为平衡节点，Ng个PV节点，N-Ng-1个PQ节点，b个支路，这里的PQ、PV节点均包含所有的DG并网节点。有些并网节点没有调压功能，是PQ类型，有些节点有调压功能，是PV节点，这个是依据DG并网点的实际情况决定的。令某支路bi,j两端节点序号为i,j∈NV，该支路导纳为Yij＝Gij+jBij，其中Gij代表电导矩阵，Bij代表电纳矩阵。节点i的复电压这里δi为节点i相对于平衡节点的相位，Ui代表节点i的电压幅值，δj为节点j相对于平衡节点的相位。根据电力系统基本原理可知，节点i的注入有功功率和无功功率为：其中Gii为节点i的自电导，Bii为节点i的自电纳，Gij为节点i,j的互电导，Bij为节点i,j的互电纳，这些均为已知量，δij为节点i,j之间相位差。通常的潮流计算即计算全网节点的相位差、电压。也就是说，潮流计算的目的是求Ui,Uj,δij。注意到上述两式中UiUjcosδij，UiUjsinδij以及Ui2均为固定的整体形式，则对于任何的一条支路bi,j，定义如下双线性变量：Rij＝UiUjcosδijIij＝UiUjsinδij显然，Rij＝Rji,Iij＝-Iji,Rij2+Iij2＝2KiKj。则节点注入功率简化为：从数学公式上来说，潮流方程就转化成如下线性-非线性混合方程组。采用牛顿法求解上述非线性-线性方程组进而得到形式为：这里J为该方程组雅克比矩阵，具体形式将在下文给出，则待求变量对于线性方程，其求解无需迭代，故收敛速度是较快的，而对于非线性方程组，求解难度较大，本专利技术结合电力系统的运行特点对问题进行简化求解，原理如下：含DG的配电网线路传输功率小，故仍可认为支路两端节点相位差δij＝0，同时根据现有电力系统运行原理，节点(包括负荷节点、DG并网节点)电压近似为额定电压1p.u，故对f(I,R)＝Rij2+Iij2-2KiKj而言，其偏微分为：由于Rij＝UiUjcosδij≈1，Iij＝UiUjsinδij≈0，则f(I,R)＝Rij2+Iij2-2KiKj对应的雅克比近似为：从而潮流方程的整体雅克比矩阵J为：可见，通过上述处理，雅克比矩阵已经成为常数的稀疏矩阵，故求解过程中仅需形成因子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.含DG并网的配电网潮流计算方法，其特征是，包括以下步骤：步骤S1，引入双线性变量，将潮流非线性方程组转化成线性‑非线性混合方程；假定某含DG并网系统共有N个节点，节点集合为NV，NV中节点编号为1‑N，其中节点1为平衡节点，Ng个PV节点，N‑Ng‑1个PQ节点，b个支路，令某支路bi,j两端节点序号为i,j∈NV，根据电力系统基本原理可知，节点i的注入有功功率和无功功率为：

【技术特征摘要】
1.含DG并网的配电网潮流计算方法，其特征是，包括以下步骤：步骤S1，引入双线性变量，将潮流非线性方程组转化成线性-非线性混合方程；假定某含DG并网系统共有N个节点，节点集合为NV，NV中节点编号为1-N，其中节点1为平衡节点，Ng个PV节点，N-Ng-1个PQ节点，b个支路，令某支路bi,j两端节点序号为i,j∈NV，根据电力系统基本原理可知，节点i的注入有功功率和无功功率为：其中Gii为节点i的自电导，Bii为节点i的自电纳，Gij为节点i,j的互电导，Bij为节点i,j的互电纳，Ui代表节点i的电压幅值，Uj代表节点j的电压幅值，δij为节点i,j之间相位差；定义如下双线性变量：Rij＝UiUjcosδijIij＝UiUjsinδij显然，Rij＝Rji,Iij＝-Iji,Rij2+Iij2＝2KiKj；则潮流方程就转化成如下线性-非线性混合方程组：步骤S2，将潮流方程的整体雅克比矩阵J近似为：步骤S3，求解上述线性-非线性方程组，得到上述线性-非线性混合方程组的解；步骤S4，根据双线性变量的定义，求得节点的相位差和电压，实现潮流计算。2.根据权利要求1所述的含DG并网的配电网潮流计算方法，其特征是，获得潮流方程的整体雅克比矩阵J近似值的过程为：支路两端节点相位差δij＝0，节点电压近似为额定电压1p.u，故对f(I,...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洛，徐陆飞，陈天华，陈建华，杜磊，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，国电南瑞南京控制系统有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32