一种自适应网架结构的配网潮流计算方法技术

本发明专利技术公开了一种自适应网架结构的配网潮流计算方法，包括根据用户设定的计算方式进行潮流计算；对潮流计算所需要的电气设备参数、拓扑连接关系进行校验；辨识出线开关，并根据联络开关的位置确定控制区域；根据用户的设置确定计算范围；网络拓扑，子网络单元形成；确定网络类型，确定子网络单元的接线方式；根据子网络单元的类型，自适应匹配相应的潮流算法；越限、重载或网损计算；三相潮流、三相不平衡统计。本发明专利技术方法使得网络节点数大幅降低，提高了计算速度与效率；最大化发挥各算法的优势，确保了计算的稳定性与收敛性；能够很好的满足调度员对在线潮流的要求，具有良好的应用前景。

An adaptive network frame structure for distribution network power flow calculation method

The invention discloses an adaptive grid structure of distribution power flow calculation method, including calculation according to the user to set the power flow calculation; check the connection parameters, calculation of electrical equipment needed for power flow topology; identification of feeder switch according to the contact switch to determine the position of the control region; according to the user set up to determine the calculation range network topology, network; cell formation; determine the type of network connection, to determine the sub network unit; according to the type of sub network unit, adaptive matching power flow algorithm corresponding to the limit, or more; heavy loss calculation; three-phase power flow and three-phase unbalanced statistics. The method greatly reduces the number of network nodes, improves the computation speed and efficiency, maximizes the advantages of each algorithm, ensures the stability and convergence of the computation, and can well satisfy the dispatcher's demand for online power flow, and has good application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种自适应网架结构的配网潮流计算方法
本专利技术涉及自动化配网调度方法，特别是涉及一种自适应网架结构的配网潮流计算方法。
技术介绍
配网潮流计算是DMS最基础的网络分析软件之一，调度运行人员可以利用它研究当前配网可能出现的运行状况、校核操作的安全性；规划工程师可以用它设计，评估未来配网的建设方案。配网潮流计算软件也是其它高级应用软件的基础，电网的静态安全分析、电压稳定分析，经济约束调度等多种分析模块均依赖于基态潮流的结果。配网的运行方式多为辐射网和弱环网，同时R/X比值较大，因此主网中惯用的PQ解耦算法对配网并不适用。传统前推回代算法对辐射状的配网具有良好的自适应性，其算法的基本原理是通过末端功率/电流的注入量前推支路的潮流分布，然后自根节点开始回代各支路的电压降以及各节点的电压，如此反复迭代直至收敛。牛顿拉夫逊法是常用的解非线性方程组的方法，也是当前广泛采用的计算潮流的方法，该算法以功率和电流等电气量为注入量，通过节点电压方程构建非线性方程，但是需要注意的是由于配网中R/X比值并非无限小，因此PQ无法进行解耦。但是，传统的前推回代算法无法支持环网以及弱环网等运行方式。而牛拉法比较适用于环网较多的网络接线，其缺点在处理辐射网或者弱环网的情况下，依旧需要进行导纳矩阵、雅克比矩阵、节点编号优化等多种复杂运算过程，由于配电网多为辐射状或者弱环网状运行且节点数量众多，牛拉法的运算优势体现不明显而且加剧了计算的难度与复杂度难以适应在线的潮流要求。如何提高配网潮流计算的效率与稳定性是当前亟待解决的问题。现有技术的技术方案：一、传统前推回代算法：该算法对辐射状的配网具有良好的自适应性，其算法的基本原理是通过末端功率/电流的注入量前推支路的潮流分布，然后自根节点开始回代各支路的电压降以及各节点的电压，如此反复迭代只至收敛，具体的计算流程如下所示：1、初始化：给定平衡节点(通常为变电站出现开关侧)电压与相角，设置PQ节点的电压，相角，PV节点的相角与无功功率；2、计算各节点的运算功率；3、从网络末端开始，逐步前推，根据节点电压，求解各支路功率分布；4、从始端出发，逐段回推，求解各支路电压降以及节点的电压值；5、利用求解的电压修正PV节点的无功功率。6、检查是否收敛。二、牛顿拉夫逊法：牛顿拉夫逊法是常用的解非线性方程组的方法，也是当前广泛采用的计算潮流的方法，该算法以功率、电流等电气量为注入量，通过节点电压方程构建非线性方程，但是需要注意的是由于配网中R/X比值并非无限小，因此P,Q无法进行解耦，这也是牛拉法在配网中容易造成计算复杂的主要因素，计算过程如下所示：1、确定网络中的平衡节点、PQ节点，PV节点；2、形成节点导纳矩阵；3、设置各节点的电压初始值Ui(0)、θi(0)；4、将各节点的电压初始值带入到修正方程中，求解各节点的△Pi(0)、△Qi(0)以及△Ui(0)、△θi(0)；修正方程如下所示：其中，PQ节点为(m-1)个，PV节点为(n-m)个，Hij表示节点有功注入功率对电压相角的偏导数，Lij表示节点的无功注入功率对电压幅值的偏导数，Nij表示节点的有功注入功率对电压幅值偏导数，Jij表示节点的无功注入功率对电压相角的偏导数，△Pi表示节点的有功注入量偏差，△Qi表示节点的无功注入量偏差；△Ui表示节点电压赋值偏差，△θi表示节点电压的相角偏差。5、计算各节点电压的新值，即修正后值：Ui(1)＝Ui(0)+△Ui(0)(2)；θi(1)＝θi(0)+△θi(0)(3)；其中，Ui(1)表示第1次迭代中节点i的电压幅值，△Ui(0)表示在第0次迭代中该节点的电压幅值修正量，Ui(0)表示第0次迭代中节点i的电压幅值，θi(1)表示第1次迭代中节点i的电压相角，θi(0)表示第0次迭代中节点i的电压相角，△θi(0)表示在第0次迭代中该节点的电压相电角修正量。6、将步骤5中修正后的电压带入到步骤4中进行二次迭代，如此反复直至达到收敛条件：max||U(i+1)-U(i)||<10e-6(4)；max||θ(i+1)-θ(i)||<10e-6(5)；其中，U(i+1)表示第(i+1)迭代中任意节点的电压幅值，U(i)表示第(i)次迭代中该节点的电压幅值，θ(i+1)表示任意节点第(i+1)迭代中电压相角，θ(i)表示第(i)次迭代中该节点的电压相角。上述现有技术所存在的问题：1)传统前推回代算法的缺陷主要体现在无法支持环网、弱环网的接线方式，为表述清楚以IEEE33节点示例图举例说明：图1中虚线部分表示有联络开关，在正常情况下0点位电源点(平衡点)，配网为辐射状运行，但当环网运行出现时以(7,20)两节点处合环为例，则在第i次前推过程中P20,21(i)，Q20,21(i)无法合理或者精确地分配至P19,20(i)，Q19,20(i)以及P6,7(i)，Q6,7(i)这两个支路中去，造成运算的结果存在着比较大的偏差。2)牛顿拉夫逊法牛顿拉夫逊法的缺点在处理辐射网或者弱环网的情况下，依旧需要进行导纳矩阵、雅克比矩阵、节点编号优化等多种复杂运算过程，由于配电网多为辐射状或者弱环网状运行且节点数量众多，牛拉法的运算优势体现不明显而且加剧了计算的难度与复杂度难以适应在线的潮流要求。
技术实现思路
专利技术目的：为解决现有技术的不足，提供一种自适应网架结构的配网潮流计算方法。技术方案：一种自适应网架结构的配网潮流计算方法，包括以下步骤：(1)选择潮流计算的分析功能，根据用户设定的计算方式进行潮流计算；(2)网络模型校验，对潮流计算所需要的电气设备参数、拓扑连接关系进行校验，防止漏填，错填导致计算错误；(3)控制区域形成，辨识出线开关，并根据联络开关的位置确定控制区域；(4)计算范围形成，根据用户的设置确定计算范围；(5)网络拓扑，子网络单元形成；(6)确定网络类型，确定子网络单元的接线方式；(7)潮流计算，根据子网络单元的类型，自适应匹配相应的潮流算法；(8)越限、重载或网损计算；(9)三相潮流、三相不平衡统计。进一步的，所述步骤(1)中用户设定的计算方式为三相潮流计算或单相潮流计算，若选择三相潮流计算则以相为单位开始运算。进一步的，所述步骤(2)实现了对网络电气参数电阻、电抗以及容量器的容量的合理性校验。进一步的，所述步骤(3)实现对控制区域的形成，并辨识出线开关，出线开关即为网络电源点。进一步的，所述步骤(4)中计算范围为全网、单个变电站或单个馈线。进一步的，所述步骤(5)实现了对全网的网络拓扑，形成电气岛并根据电气岛对设备进行拓扑置位，标注设备的带电状态，并以馈线为单位形成子网络单元。进一步的，所述步骤(6)中实现对子网络单元的网络结构辨识与划分，所述网络类型分为辐射网、弱环网或环网。进一步的，所述步骤(7)中根据子网络单元类型自适应匹配相应的潮流算法，其中辐射网以及弱环网采用改进的前推回代算法，而环网则采用牛顿拉夫逊算法。更进一步的，所述改进前推回代法的计算步骤如下：(101)判断是否为环网；(102)如果不是环网，则参照正常的前推回代算法进行计算；如果是环网，则进行合环点解环，在合环点分裂出新的计算节点n_node，原先的计算节点为o_node，以n_node，o_node为起点反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适应网架结构的配网潮流计算方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)选择潮流计算的分析功能，根据用户设定的计算方式进行潮流计算；(2)网络模型校验，对潮流计算所需要的电气设备参数、拓扑连接关系进行校验，防止漏填，错填导致计算错误；(3)控制区域形成，辨识出线开关，并根据联络开关的位置确定控制区域；(4)计算范围形成，根据用户的设置确定计算范围；(5)网络拓扑，子网络单元形成；(6)确定网络类型，确定子网络单元的接线方式；(7)潮流计算，根据子网络单元的类型，自适应匹配相应的潮流算法；(8)越限、重载或网损计算；(9)三相潮流、三相不平衡统计。

【技术特征摘要】
1.一种自适应网架结构的配网潮流计算方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)选择潮流计算的分析功能，根据用户设定的计算方式进行潮流计算；(2)网络模型校验，对潮流计算所需要的电气设备参数、拓扑连接关系进行校验，防止漏填，错填导致计算错误；(3)控制区域形成，辨识出线开关，并根据联络开关的位置确定控制区域；(4)计算范围形成，根据用户的设置确定计算范围；(5)网络拓扑，子网络单元形成；(6)确定网络类型，确定子网络单元的接线方式；(7)潮流计算，根据子网络单元的类型，自适应匹配相应的潮流算法；(8)越限、重载或网损计算；(9)三相潮流、三相不平衡统计。2.根据权利要求1所述的一种自适应网架结构的配网潮流计算方法，其特征在于，所述步骤(1)中用户设定的计算方式为三相潮流计算或单相潮流计算，若选择三相潮流计算则以相为单位开始运算。3.根据权利要求1所述的一种自适应网架结构的配网潮流计算方法，其特征在于，所述步骤(2)实现了对网络电气参数电阻、电抗以及容量器的容量的合理性校验。4.根据权利要求1所述的一种自适应网架结构的配网潮流计算方法，其特征在于，所述步骤(3)实现对控制区域的形成，并辨识出线开关，出线开关即为网络电源点。5.根据权利要求1所述的一种自适应网架结构的配网潮流计算方法，其特征在于，所述步骤(4)中计算范围为全网、单个变电站或单个馈线。6.根据权利要求1所述的一种自适应网架结构的配网潮流计算方法，其特征在于，所述步骤(5)实现了对全网的网络拓扑，形成电气岛并根据电气岛对设备进行拓扑置位，标注设备的带电状态，并以馈线为单位形成子网络单元。7.根据权利要求1所述的一种自适应网架结构的配网潮流计算方法，其特征在于，所述步骤(6)中实现对子网络单元的网络结构辨识与划分，所述网络类型分为辐射网、弱环网或环网。8.根据权利要求1所述的一种自适应网架结构的配网潮流计算方法，其特征在于，所述步骤(7)中根据子网络单元类型自适应匹配相应的潮流算法，其中辐射网以及弱环网采用改进的前推回代算法，而环网则采用牛顿拉夫逊算法。9.根据权利要求8所述的一种自适应网架结构的配网潮流计算方法，其特征在于，所述改进前推回代法的计算步骤如下：(101)判断是否为环网；(102)如果不是环网，则参照正常的前推回代算法进行计算；如果是环网，则进行合环点解环，在合环点分裂出新的计算节点n_node，原先的计算节点为o_node，以n_node，o_node为起点反方向追溯到上层的公共节点p_node，记录搜索路径并形成环形网络的节点与支路，记n_node的节点电压为Un(0)∠θn，o_node的节点电压为Uo(0)∠θo；(103)进行迭代；(104)合环点电压校验合环点电压偏差为：△U(1)＝Uold(1)∠θold-Unew(1)∠θnew(6)；环路阻抗为：其中，Uold(1)∠θold表示合环点o_node在第1次迭代中的电压相量，Unew(1)∠θnew表示合环点n_node在第1次迭代中的电压向量，Rloop表示环网中每一段支路的电阻，Xloop表示环网中每一个支路的电抗，Zl表示环网中每一段支路的整体阻抗，M表示环网中的支路数；(105)环网的PQ功率修正计算支路循环潮流并更新直路潮流支路循环潮流的计算公式为：△S(i)l＝(△U(i)/Zloop)*Zl(l＝1,2,3...)(8)；更新支路潮流的计算公式为：S(i)l＝S...

【专利技术属性】
技术研发人员：荀挺，王祥浩，张贺，江雨峰，杜小煜，张瑜，
申请(专利权)人：南京海兴电网技术有限公司，杭州海兴电力科技股份有限公司，宁波恒力达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32