一种配电网潮流计算方法技术

本发明专利技术涉及电力系统配电网应用管理领域，特别涉及一种配电网潮流计算方法。本发明专利技术中，采用功率流为变量，提出了一种配电网潮流计算方法，可以实现环路功率、变压器支路、多平衡节点和多PV节点分开计算或混合直接计算。由于本方法采用功率流作为变量，所以具有很高的计算效率。

【技术实现步骤摘要】
一种配电网潮流计算方法
本专利技术涉及电力系统配电网应用管理领域，特别涉及一种配电网潮流计算方法。
技术介绍
配电系统潮流计算是配电网经济运行、系统分析的重要基础，常见的方法有隐式Zbus高斯法、改进牛顿法、改进快速解耦法和前推回代法。此外，大量分布式电源接入配网对配网的电压、潮流和网损带来了很大的影响。所以配电系统的分析和控制变得更复杂，潮流算法的作用变得更为重要。当前，牛拉法及其改进算法仍是各种商业软件求解潮流问题的首要选择，与高斯法和快速解耦算法相比，牛拉法有更快的收敛速度(与高斯法相比)和更高的精度和收敛特性(与快速解耦算法相比)。另一种常见的算法类型为前推回推法，其存储空间要求低、计算速度快、收敛性好，并且编程简单没有大矩阵计算、计算速度快，所以在配电网潮流计算中被广泛应用。配电系统一般是弱环网，处理环网最常见的方法是多端口补偿注入电流法，并采用面向支路的前推回推法来计算，但电压低时迭代次数较多，效率降低。文献《LuoGX，SemlyenA，Efficientloadflowforlargeweaklymeshednetworks[J].IEEETrans.onPowerSystems，1990，5(4)：1309-1316》及文献《W.C.Wu,B.M.Zhang.Athree-phasepowerflowalgorithmfordistributionsystempowerflowbasedonloop-analysismethod[J].Int.J.Elect.PowerandEnergySyst.,2008,30(1):8-15.》对文献《ShirmohammadiD,HongHW,SemlyenA,etal.Acompensation-basedpowerflowmethodforweaklymesheddistributionandtransmissionnetworks[J].IEEETrans.onPowerSystems,1988,3(2):753-761》提供的方法进行了改进，其中文献《LuoGX，SemlyenA，Efficientloadflowforlargeweaklymeshednetworks[J].IEEETrans.onPowerSystems，1990，5(4)：1309-1316》采用支路的有功和无功功率作为参变量，具有较高的效率，但其计算功率变化量用到的灵敏度矩阵采用近似计算，影响了其收敛性。文献《W.C.Wu,B.M.Zhang.Athree-phasepowerflowalgorithmfordistributionsystempowerflowbasedonloop-analysismethod[J].Int.J.Elect.PowerandEnergySyst.,2008,30(1):8-15》基于回路分析法推导出了一种有很强处理多环网能力的前推回推法，其收敛性和计算速度比文献《ShirmohammadiD,HongHW,SemlyenA,etal.Acompensation-basedpowerflowmethodforweaklymesheddistributionandtransmissionnetworks[J].IEEETrans.onPowerSystems,1988,3(2):753-761》的方法有显著的提高。文献《车仁飞，李仁俊.一种少环配电网三相潮流计算新方法[J].中国电机工程学报，2003，23(1)：74-79》提出了一种基于叠加原理求解弱环配电网三相潮流的方法，属于电压补偿法，但算法较复杂，通用性不强。文献《TengJH.Adirectapproachfordistributionsystemloadflowsolutions[J].IEEETrans.onPowerDelivery，2003，18(3)：882-887》和文献《李红伟，张安安.含PV型分布式电源的弱环配电网三相潮流计算[J].中国电机工程学报，2012，32(4)：128-135》通过建立注入电流与支路电流之间的关联矩阵和支路电流与节点电压之间的关联矩阵实现了弱环网潮流的直接计算，其中后者具有更通用的形式，二者均具有较高的计算效率。文献《HongweiLi,AnanZhang,XiaShen,JinXu.Aloadflowmethodforweaklymesheddistributionnetworksusingpowersasflowvariables[J].Int.J.Elect.PowerandEnergySyst.,,Volume58,June2014,Pages291–299》提出了一种基于功率流的潮流算法，相比文献《LuoGX，SemlyenA，Efficientloadflowforlargeweaklymeshednetworks[J].IEEETrans.onPowerSystems，1990，5(4)：1309-1316》，其实现了有功功率和无功功率的解耦运算，所以有更好的收敛性和计算效率，但其在处理环网数较多时，环网潮流是间接近似计算，所以精度受到了影响，且收敛性变差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中配电网潮流计算存在的精度与收敛性不高的问题，提供一种计算精度高，收敛性好，计算速度快的配电网潮流计算方法。包括如下步骤：S1:确定连支支路数量M及节点数量N，根据连支支路数量M及节点数量N，并形成节-支关联矩阵A＝[At，Al]，其中At为基于选定树形成的N×N阶可逆矩阵(节-支(树支)关联矩阵)，Al为N×M阶矩阵(节-支(连支)关联矩阵)，矩阵A的元素aij的定义如下：公式中支路包括连支支路和树支支路；i的取值范围为1至N，j的取值范围为1至M+N。S2:设定初始值：读取电网中各节点的功率，将各节点电压幅值设置为电源电压，各支路功率损耗设为0。S3：计算各节点消耗的有功功率向量P及无功功率向量Q，P＝[P1，P2，...，PN]T中元素P1，P2，...，PN分别为各个节点消耗的有功功率；Q＝[Q1，Q2,...QN]T中元素Q1，Q2,...QN分别为各个节点消耗的无功功率。S4：根据各节点消耗的有功功率向量P、各节点消耗的无功功率向量Q、PV节点输出的有功功率向量PPV计算所述配电网中存在的连支支路、Nsl个平衡节点和NPV个PV节点的合成有功功率向量PIlΣ及合成无功功率向量QIl∑。所述合成有功功率向量合成无功功率向量其中，PIl表示所述配电网中M条连支支路的有功功率向量，QIl表示所述配电网中M条连支支路的无功功率向量；Psl表示各平衡节点与电源节点之间虚拟出的联络支路的有功功率向量，和Qsl表示各平衡节点与电源节点之间虚拟出的联络支路的无功功率向量；PPV表示各PV节点输出的有功功率向量，QPV表示所述各PV节点输出的无功功率向量。S5：根据求得配电网中连支支路、平衡节点、PV节点的合成有功功率向量PIlΣ及合成无功功率向量QIlΣ求解各树支支路有功功率向量PIt和无功功率向量QIt其计算公式如下，其中，Dsl和DPV分别为从矩阵Dt将Nsl个平衡节点和NPV个PV节点所对应的道路向量提取出组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配电网潮流计算方法，其特征在于，包括如下步骤：S1:确定连支支路数量M及节点数量N，根据连支支路数量M及节点数量N，形成节‑支关联矩阵A＝[At，Al]，其中At为基于选定树形成的N×N阶可逆矩阵(节‑支(树支)关联矩阵)，Al为N×M阶矩阵(节‑支(连支)关联矩阵)，矩阵A的元素aij的定义如下：所述支路包括连支支路和树支支路；i的取值范围为1至N，j的取值范围为1至M+N；S2:设定初始值：读取电网中各节点的功率，将各节点电压幅值设置为电源电压，各支路功率损耗设为0；S3：计算各节点消耗的有功功率向量P及无功功率向量Q，P＝[P1，P2，...，PN]T中元素P1，P2，...，PN分别为各个节点消耗的有功功率；Q＝[Q1，Q2,...QN]T中元素Q1，Q2,...QN分别为各个节点消耗的无功功率；S4：根据各节点消耗的有功功率向量P、各节点消耗的无功功率向量Q、PV节点注入Ppv的有功功率向量计算所述配电网中存在的连支支路、多平衡节点和PV节点的合成有功功率向量PIlΣ及合成无功功率向量QIl∑；所述合成有功功率向量PIlΣ=PIlPslPPV,]]>合成无功功率向量QIlΣ=QIlQslQPV;]]>其中，PIl表示所述配电网中M条连支支路的有功功率向量，QIl表示所述配电网中M条连支支路的无功功率向量；Psl表示各平衡节点与电源节点之间虚拟出的联络线路的有功功率向量，Qsl表示各平衡节点与电源节点之间虚拟出的联络线路的无功功率向量；Ppv表示各PV节点输出的有功功率向量，Qpv表示所述各PV节点输出的无功功率向量；S5：根据求得配电网中连支支路、多平衡节点、PV节点的合成有功功率向量PIlΣ及合成无功功率向量QIlΣ求解各树支支路有功功率向量PIt和无功功率向量QIt其计算公式如下，此时，步骤S5中，PIt=DtTP+BtDslDPVTPIlΣ---(1);]]>QIt=DtTQ+BtDSlDPVTQIlΣ---(2);]]>其中，Dsl和Dpv分别为从矩阵Dt将所述Nsl个多平衡节点和NPV个PV节点所对应的道路向量提取后组成的矩阵；S6：计算基于各支路的有功功率损耗dP和无功功率损耗dQ，计算公式为：dP=Pin-Pout=RI2=R(Pin2+Qin2)Uin2---(3);]]>dQ=Qin-Qout=XI2=X(Pin2+Qin2)Uin2---(4);]]>其中，Pin为所述支路输入有功功率，Pout为所述支路输出有功功率，Qin为所述支路输入无功功率，Qout为所述支路输出无功功率，Uin为所述支路起始节点电压，R为所述支路电阻，X为所述支路电抗。S7：计算各个节点的电压幅值Ui＝U0‑DtidU，其中，Ui为各节点电压幅值向量U的元素，i的取值范围为1至N；U0为电源节点的电压幅值，Dti表示每个节点在中所属的行向量，dU＝[dU1，dU2，……dUN]T其元素由得来，Uout为所述支路末尾节点电压；S8：判断该节点前后两次迭代计算的电压幅值之差是否满足精度要求，如不满足则返回步骤S3，否则结束迭代进入步骤S9；S9：计算各个节点的电压相角αk＝‑Dtkdα，其中，αk表示各个节点的电压相角向量α的元素，dαi=sin-1(X(2Pin-dP)-R(2Qin-dQ)2UoutUin)≈X(2Pin-dP)-R(2Qin-dQ)2UoutUin.]]>...

【技术特征摘要】
1.一种配电网潮流计算方法，其特征在于，包括如下步骤：S1:确定连支支路数量M及节点数量N，根据连支支路数量M及节点数量N，形成节-支关联矩阵A＝[At，Al]，其中At为基于选定树形成的N×N阶可逆矩阵,其为节-树支关联矩阵；Al为N×M阶矩阵，其为节-连支关联矩阵，矩阵A的元素aij的定义如下：公式中的支路包括连支支路和树支支路；i的取值范围为1至N，j的取值范围为1至M+N；S2:设定初始值：读取电网中各节点的功率，将各节点电压幅值设置为电源电压，各支路功率损耗设为0；S3：计算各节点消耗的有功功率向量P及无功功率向量Q，P＝[P1，P2，...，PN]T中元素P1，P2，...，PN分别为各个节点消耗的有功功率；Q＝[Q1，Q2,...QN]T中元素Q1，Q2,...QN分别为各个节点消耗的无功功率；S4：根据各节点消耗的有功功率向量P、各节点消耗的无功功率向量Q、PV节点输出的有功功率向量PPV计算所述配电网中存在的连支支路、Nsl个平衡节点和NPV个PV节点的合成有功功率向量PIlΣ及合成无功功率向量QIl∑；所述合成有功功率向量合成无功功率向量其中，PIl表示所述配电网中M条连支支路的有功功率向量，QIl表示所述配电网中M条连支支路的无功功率向量；Psl表示各平衡节点与电源节点之间虚拟出的联络支路的有功功率向量，Qsl表示各平衡节点与电源节点之间虚拟出的联络支路的无功功率向量；PPV表示各PV节点输出的有功功率向量，QPV表示所述各PV节点输出的无功功率向量；S5：根据求得配电网中连支支路、平衡节点、PV节点的合成有功功率向量PIlΣ及合成无功功...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红伟，张安安，陈贵，沈霞，方玮，吴华兵，孔岱，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51