一种基于节点电流注入的单三相混合潮流计算方法技术

本发明专利技术涉及一种基于节点电流注入的单三相混合潮流计算方法，其技术特点在于：包括以下步骤：步骤1、构建用于配电网潮流计算的单三相混合模型；步骤2、基于步骤1构建的用于配电网潮流计算的单三相混合模型，采用节点电流注入法进行配电网潮流计算。本发明专利技术同时考虑了零序和负序分量对单三相模型的影响，在顾及计算速度的同时也保证了计算的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于节点电流注入的单三相混合潮流计算方法
本专利技术属于电力系统潮流运行
，涉及单三相混合的潮流算法，尤其是一种基于节点电流注入的单三相混合潮流计算方法。
技术介绍
配电网的潮流计算是配电网分析的重要内容，也是对配电网的规划以及运行的合理性，可靠性以及经济性分析的重要依据。在高压系统潮流分析中，由于三相负荷基本相同，且采用轮换相位的线路方式，所以可以看做是三相平衡的，一般按照单相潮流计算。但是配电网的三相参数不对称，三相负荷不平衡的特点使得配电网的潮流计算不能像输电网采用单相潮流计算，否则难以满足精确性。目前，许多学者已对于配电网的三相潮流问题进行了深入的研究与探讨。从处理三相的方式上看，三相潮流计算可以分为相分量法和序分量法。在相分量法中，每个原件的参数均为三阶子矩阵，对角线元素为各相自阻抗或自导纳，非对角线元素为互阻抗或互导纳，状态变量则为三维列向量。其物理意义明确，建模时容易处理不对称元件，但是采用相分量法建模时，即使是对称元件也无法解耦，导纳矩阵和雅克比矩阵稀疏度低，导致计算量非常大。在序分量法中，各元件参数也是三阶子矩阵，对角线元素为各序的参数，非对角线元素为各序互阻抗或互导纳。采用序分量法(如对称分量法)对三相对称电力系统建模，可实现三序解耦，从而减少系统潮流计算节点数目，提高计算效率。但是，由于参数不对称元件和负荷的存在，三序不再解耦，对称分量法的优势不复存在。所以针对三序解耦问题，部分方法通过电流补偿法实现三序解耦，但网络的不平衡程度和R/X的比值大大影响了算法的收敛性，且建模的灵活性不足。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种设计合理、在保证精确性的同时又兼顾计算速度的基于节点电流注入的单三相混合潮流计算方法。本专利技术解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：一种基于节点电流注入的单三相混合潮流计算方法，包括以下步骤：步骤1、构建用于配电网潮流计算的单三相混合模型；步骤2、基于步骤1构建的用于配电网潮流计算的单三相混合模型，采用节点电流注入法进行配电网潮流计算。而且，所述步骤1的具体步骤包括：(1)将配电网络根据三相对称性分为对称性较好的三相对称网络和不对称明显的三相不对称网络，将对称性较好的三相对称网络采用单相潮流分析，不对称明显部的三相不对称网络采用三相潮流分析；(2)将三相对称网络以及包括接口处的三相不对称网络的所有线路参数进行正负零序解耦，得到正负零三序导纳矩阵；(3)将三相对称网络的平衡节点从三相对称网络中提取出来，得到新的正负零三序导纳矩阵；(4)将步骤(3)得到的新的正负零三序导纳矩阵，三相对称网络的零负序节点注入电流改为零，通过化简得到三相对称网络和三相不对称网络的零负序的导纳矩阵；(5)将步骤(4)中形成的零负序导纳矩阵加入到整个接口的导纳矩阵中，形成总接口的导纳矩阵；(6)将步骤(5)中形成的总接口导纳矩阵加入到整个网络的导纳矩阵中，形成整个网络的节点导纳矩阵。本专利技术的优点和有益效果：1、本专利技术结合了相分量法和序分量法中的优点，提出了相序混合、分解协调的方法。本方法考虑到大规模配电网的特点，基于节点电流注入的潮流算法，在对大规模配电网中对称性较好的部分采用单相潮流分析计算，在对称性较差的部分则采用三相潮流分析计算，提出了配电网潮流计算的混合单三相的精确模型；并通过等效接口将两部分连接，实现了配电网分析计算的速度及精度要求；并通过IEEE69节点为例，通过对比全三相和单三相的潮流计算结果表明本文采用的方法在保证精确性的同时又考虑到了计算速度。2、本专利技术降低了节点导纳矩阵和雅克比矩阵的维度，在计算速度上体现了较大优势。在步骤1的第(6)步中以4节点为例，经过本方法建立7×7的总网络的相序混合节点导纳矩阵，相比于采用全三相方法需建立9×9的总网络节点导纳矩阵，降低了导纳矩阵的维数，进而在迭代中减小雅克比矩阵的维数，因此在计算速度上优于现有的三相潮流计算方法。3、本专利技术同时考虑了零序和负序分量对单三相模型的影响，在顾及计算速度的同时也保证了计算的精度。在步骤1的第(5)步中，将步骤1的第(4)中三相对称网络和三相不对称网络接口的零负序的导纳矩阵方程式展开得到的接口零负序导纳修正量加入到接口的导纳矩阵中。考虑了三相对称网络化简后的零序和负序分量，减小了计算中的误差，提高了算法的精度。附图说明图1是本专利技术的单三相混合模型示意图；图2是本专利技术的四节点系统示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术实施例作进一步详述：一种基于节点电流注入的单三相混合潮流计算方法，包括以下步骤：步骤1、构建如图1所示的用于配电网潮流计算的单三相混合模型；所述步骤1的具体步骤包括：(1)将配电网络根据三相对称性分为对称性较好的三相对称网络和不对称明显的三相不对称网络，将对称性较好的三相对称网络采用单相潮流分析，不对称明显部的三相不对称网络采用三相潮流分析。在本实施例中，如图1所示，E为单三相模型中的三相对称节点集合，M为接口的三相不对称节点集合。通过M部分节点与外电路相连，将外电路在M节点处等效为电流IM1，IM2，IMm。(2)将三相对称网络以及包括接口处的三相不对称网络的所有线路参数进行正负零序解耦，得到正负零三序导纳矩阵。在本实施例中，由已知的三相对称网络E三相自导纳三相不对称网络接口M的三相自导纳以及两部分的互导纳可得到全三相的导纳矩阵如下：其中，为三相对称网络的三相电压及三相电流，为三相不对称网络接口的三相电压及三相电流。构造相序变换矩阵S＝diag{T,…,T}，从而将相电压和相电流与其序分量之间的关系为：代入上述全三相导纳矩阵方程式，并且等式两边同时乘以S-1，可得：右边的前三相可以进一步表示为：其中Y012为对角矩阵diag{Y0,Y1,Y2}，Y0,Y1,Y2分别为网络的正序导纳矩阵，负序导纳矩阵，零序导纳矩阵。相应得到如下序导纳阵：进一步得到：其中，分别为三相对称网络的零，正，负序自导纳矩阵，分别为三相不对称网络接口的零，正，负序自导纳矩阵，分别为三相对称网络和三相不对称网络接口的零，正，负序互导纳矩阵。分别为三相对称网络的零，正，负三序电压和三序电流列向量，分别为三相不对称网络接口的零，正，负三序电压和三序电流列向量。(3)将三相对称网络中的平衡节点S从三相对称网络中提取出来，得到新的正负零三序导纳矩阵。在本实施例中，由于三相对称网络的平衡节点三相对称，所以其零负序电压均为零，所以将S从三相对称网络E中提取，剩下即为除去平衡节点的三相对称网络即E’，得到新的正负零三序导纳矩阵(零负序同理，以零序为例)：其中，是平衡节点S零序自导纳，为平衡节点S和除去平衡节点的三相对称网络E’的零序互导纳矩阵，为平衡节点S和三相不对称网络接口M的零序互导纳矩阵，分别为除去平衡节点的三相对称网络E’和三相不对称网络接口M的零序自导纳矩阵。分别为除去平衡节点的三相对称网络E’和三相不对称网络接口M的零序互导纳矩阵。分别为平衡节点S，除去平衡节点的三相对称网络E’，三相不对称网络接口M的零序电压列向量，分别为平衡节点S，除去平衡节点的三相对称网络E’，三相不对称网络接口M的零序电流列向量。(4)将步骤(3)得到的新的正负零三序导纳矩阵三相对称网络的零负序节点注入电流改为零，通过化简得到三相对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于节点电流注入的单三相混合潮流计算方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、构建用于配电网潮流计算的单三相混合模型；步骤2、基于步骤1构建的用于配电网潮流计算的单三相混合模型，采用节点电流注入法进行配电网潮流计算。

【技术特征摘要】
1.一种基于节点电流注入的单三相混合潮流计算方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、构建用于配电网潮流计算的单三相混合模型；步骤2、基于步骤1构建的用于配电网潮流计算的单三相混合模型，采用节点电流注入法进行配电网潮流计算。2.根据权利要求1所述的一种基于节点电流注入的单三相混合潮流计算方法，其特征在于：所述步骤1的具体步骤包括：(1)将配电网络根据三相对称性分为对称性较好的三相对称网络和不对称明显的三相不对称网络，将对称性较好的三相对称网络采用单相潮流分析，不对称明显部的三相不对称网络采用三相潮流分析；(2)将...

【专利技术属性】
技术研发人员：王旭东，丁一，马世乾，黄潇潇，霍现旭，庄剑，李国栋，项添春，林济铿，王高猛，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司电力科学研究院，国网天津市电力公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：天津,12