主动配电网潮流计算通用方法技术

本发明专利技术提供一种主动配电网潮流计算通用方法，通过建立各种分布式电源潮流计算模型，求取含n

A general method for power flow calculation of active distribution network

The invention provides a general method for power flow calculation of an active distribution network. By establishing a power flow calculation model of various distributed power sources, n is obtained

【技术实现步骤摘要】
主动配电网潮流计算通用方法
本专利技术涉及一种主动配电网潮流计算通用方法。
技术介绍
配电网潮流计算是配电系统分析的一项重要内容，它是对配电网系统规划设计和运行方式的合理性、可靠性及经济性进行定量分析的重要依据。随着分布式发电技术的快速发展和用户对高供电可靠性的要求，传统单馈线辐射状配电网将不能满足要求。面向未来的主动配电网将具有含分布式电源、多馈线或单馈线供电、含多环网的特点，传统的配电网前推回推潮流计算方法将不再通用于主动配电网。分布式电源的接入使配电网中增加了新的节点类型，多馈线或单馈线供电和含环网的特点使得配电网的网络运行方式变得复杂和灵活。因此，研究主动配电网高效通用的潮流计算方法具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术针对主动配电网含分布式电源、多馈线或单馈线供电、含环网的特点和传统潮流计算方法的不适用性，基于Zbus法提出了一种主动配电网潮流计算通用方法。本专利技术的技术解决方案是：一种主动配电网潮流计算通用方法，包括以下步骤，S1、建立各种分布式电源潮流计算模型，包括PQ节点型DG、PQ(V)型DG、PI型DG、PV型DG；S2、求取含nPV台PV型DG主动配电网PV节点灵敏度电抗矩阵BPV；S3、主动配电网潮流计算的通用方法如下：S31、确定主动配电网中所有节点编号，输入各种信息矩阵，形成馈线信息矩阵、节点信息矩阵和支路信息矩阵，形成并网DG信息矩阵，包括PV、PQ、PQ(V)和PI型DG信息矩阵；S32、由节点信息矩阵和支路信息矩阵求出全网节点导纳矩阵Y，由节点导纳矩阵和PV型DG信息矩阵，根据步骤S2的方法求出(nPV×nPV)阶PV节点灵敏度电抗矩阵BPV；S33、求取馈线根节点单独作用下，配电网各节点的注入电流向量删除全网节点导纳矩阵Y中根节点所在的行和列，得导纳矩阵Y'，由公式求取馈线根节点单独作用下各节点电压；S34、初始化各PV节点初始无功出力(Qmax+Qmin)/2；S35、设节点电压初值计算所有PI和PQ(V)节点的无功出力；S36、如步骤S33方法，计算除馈线根节点外各节点注入电流作用下节点电压S37、由叠加原理得节点电压：S38、修正PV节点型DG无功出力QPV＝QPV+ΔQ，校验QPV是否越限，否则转换为PQ节点，并重新计算PV节点灵敏度电抗矩阵；S39、检验迭代收敛条件：所有节点无功不越限PV节点无功越限PV节点无功出力为Qmax或Qmin；满足收敛条件则进入步骤S310；否则转入步骤S36；S310、计算结束，输出结果。进一步地，馈线信息矩阵格式为{馈线节点编号；馈线节点电压值}；节点信息矩阵格式为{节点编号；节点负荷(不包括DG)；节点对地等效导纳参数}；支路信息矩阵格式为{支路编号；始节点编号；末节点编号；支路阻抗参数；支路联络开关状态}；PV型DG信息矩阵格式为{接入节点；有功出力；电压目标值；无功出力上限；无功出力下限}；PQ型DG信息矩阵格式为{接入节点；有功出力；无功出力}；PQ(V)型DG信息矩阵格式为{接入节点；有功出力}；PI型DG信息矩阵格式为{接入节点；有功出力；电流目标值；无功出力上限；无功出力下限}。进一步地，面向多馈线供电和多环网的主动配电网，其PV节点灵敏度电抗矩阵通用计算方法如下：S21、设含nPV台PV型DG主动配电网PV节点灵敏度导纳矩阵为YPV，其为(nPV×nPV)阶对称矩阵，YPV,i,i为第i个PV节点的自导纳，YPV,i,j＝YPV,j,i为第i和j个PV节点的互导纳；S22、YPV,i,i为当馈线节点和除外第i个PV节点均接地时，在第i个PV节点接入单位电压源时的短路电流；S23、YPV,i,j为在第i个PV节点接入单位电压源，第j个PV节点接地时，负的短路电流；S24、由公式BPV＝Im(ZPV)求出灵敏度电抗矩阵BPV。进一步地，PQ节点型DG输出恒定有功和无功功率，潮流计算中，当作“负”的负荷处理，计算模型为：其中，P0和Q0分别为PQ型DG的有功和无功输出。进一步地，PQ(V)型DG当作“负”的具有电压静特性的负荷处理，每次迭代过程中，需要更新DG的无功出力，计算模型为：其中，为第k次迭代时，DG并网点电压幅值。进一步地，PI型DG的模型为：在潮流计算中PI型DG通过下式转化为PQ节点，即看作“负”的具有电压静特性的负荷：其中，I0为PI型DG输出的恒定电流幅值，Qmin和Qmax分别为DG无功出力下限和上限；每次迭代过程中，需要检验DG无功出力是否在上下限内，否则取下限或上限值。进一步地，PV型DG的模型为：在潮流计算开始时取一个无功初始值(Qmax+Qmin)/2，每次迭代中，求取电压差值，通过灵敏度矩阵来修正无功出力。进一步地，修正无功出力的具体步骤如下：S1、第一次迭代时，PV型DG初始值为：QDG＝-Q0＝-(Qmax+Qmin)/2；S2、第k次迭代时，通过下式计算电压不平衡量：其中，V0为DG电压控制目标值，为第k次迭代时，DG接入点电压幅值；S3、修正DG无功出力：迭代过程中，根据PV节点电压幅值不匹配量对PV节点无功出力进行修正，由节点电压方程：上式两边同时乘以单位电压，配电网线路短可忽略电压相角差得：ΔV＝ZPV(ΔP+jΔQ)其中，代入上式，由于ΔP为零，两边实部相等得：ΔV＝BPVΔQ可得PV无功出力的修正量为：其中，BPV＝Im(ZPV)为PV节点灵敏度电抗矩阵；故，PV节点无功出力修正公式为：其中，ΔQk为第k次迭代时DG无功出力的修正值，和分别为第k次迭代时DG无功出力和修正后的无功出力，每次迭代过程中，需要检验每台PV型DG无功出力是否在上下限内，否则取下限或上限值，并修改灵敏度电抗矩阵。本专利技术的有益效果：主动配电网具有含各种分布式电源、多馈线或单馈线供电、可能含多环网的特点，该种主动配电网潮流计算通用方法，基于Zbus法，利用叠加原理，分别计算在根节点和其他节点作用下的节点电压，将PV节点作为PQ节点处理，利用灵敏度电抗矩阵对无功出力进行修正。本专利技术具有以下优点：一、无需进行配电网络拓扑分析，不需要计算各种道路矩阵，直接由节点信息和支路信息可求出节点导纳矩阵，简单易实现；二、采用精确的PV节点灵敏度电抗矩阵，加快PV节点型DG无功出力的收敛速度；三、基于Zbus法，计算整体收敛速度快，稳定性好；四、本专利技术方法通用性强，可用于各种接线模式和运行方式的配电网，还可用于不互联的区域配电网的潮流计算；五、可扩展至三相潮流的计算。附图说明图1为修改的IEEE33主动配电系统图。具体实施方式下面结合修改的IEEE33主动配电系统实例，进一步阐述本专利技术的具体使用方法，验证本专利技术的可靠性、稳定性和对各种形式主动配电网的通用性。一种主动配电网潮流计算通用方法，具体包括以下步骤：步骤一：建立各种分布式电源潮流计算模型1)PQ节点型DGPQ节点型DG输出恒定有功和无功功率，潮流计算中，当作“负”的负荷处理。常为定功率因素控制的双馈感应风力发电、光伏发电等DG。计算模型为：其中，P0和Q0分别为PQ型DG的有功和无功输出；2)PQ(V)型DGPQ(V)型DG当作“负”的具有电压静特性的负荷处理，每次迭代过程中，需要更新DG的无功出力。计算模型为：其中，为第k次迭代时，DG并网点电压幅值。这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种主动配电网潮流计算通用方法，其特征在于：包括以下步骤，S1、建立各种分布式电源潮流计算模型，包括PQ节点型DG、PQ(V)型DG、PI型DG、PV型DG；PQ节点型DG输出恒定有功和无功功率，潮流计算中，当作“负”的负荷处理，计算模型为：

【技术特征摘要】
1.一种主动配电网潮流计算通用方法，其特征在于：包括以下步骤，S1、建立各种分布式电源潮流计算模型，包括PQ节点型DG、PQ(V)型DG、PI型DG、PV型DG；PQ节点型DG输出恒定有功和无功功率，潮流计算中，当作“负”的负荷处理，计算模型为：其中，P0和Q0分别为PQ型DG的有功和无功输出；PQ(V)型DG当作“负”的具有电压静特性的负荷处理，每次迭代过程中，需要更新DG的无功出力，计算模型为：其中，为第k次迭代时，DG并网点电压幅值；PI型DG的模型为：在潮流计算中PI型DG通过下式转化为PQ节点，即看作“负”的具有电压静特性的负荷：QDG=-|I0|2|V0k|2-P02(Qmin≤QDG≤Qmax)]]>其中，I0为PI型DG输出的恒定电流幅值，Qmin和Qmax分别为DG无功出力下限和上限；每次迭代过程中，需要检验DG无功出力是否在上下限内，否则取下限或上限值；PV型DG的模型为：在潮流计算开始时取一个无功初始值(Qmax+Qmin)/2，每次迭代中，求取电压差值，通过灵敏度矩阵来修正无功出力，修正无功出力的具体步骤如下：S1、第一次迭代时，PV型DG初始值为：QDG＝-Q0＝-(Qmax+Qmin)/2；S2、第k次迭代时，通过下式计算电压不平衡量：其中，V0为DG电压控制目标值，为第k次迭代时，DG接入点电压幅值；S3、修正DG无功出力：迭代过程中，根据PV节点电压幅值不匹配量对PV节点无功出力进行修正，PV无功出力的修正量为：其中，BPV＝Im(ZPV)为PV节点灵敏度电抗矩阵；故，PV节点无功出力修正公式为：其中，ΔQk为第k次迭代时DG无功出力的修正值，和分别为第k次迭代时DG无功出力和修正后的无功出力，每次迭代过程中，需要检验每台PV型DG无功出力是否在上下限内，否则取下限或上限值，并修改灵敏度电抗矩阵S2、求取含nPV台PV型DG主动配电网PV节点灵敏度电抗矩阵BPV；S3、主动配电网潮流计算的通用方法如下：S31、确定主动配电网中所有节点编号，输入各种信息矩阵，形成馈线信息矩阵、节点信息矩阵和支路信息矩阵，形成并网DG信息矩阵，包括PV、PQ、PQ(V)和PI型DG信息矩阵；S32、由节点信息矩阵和支路信息矩阵求出全网节点导纳矩阵Y，由节点导纳矩阵和PV型DG信息矩阵，根据步骤S2的方法求出(nPV×n...

【专利技术属性】
技术研发人员：何小栋，张强，左智勇，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32