一种基于前推回代法的岸电系统配网潮流计算方法技术方案

一种基于前推回代法的岸电系统配网潮流计算方法，属配电领域。其首先对含有岸电系统的配电网进行数据采集；然后在MATLAB平台上搭建该配电系统模型；采用前推回代法进行潮流计算；最后通过仿真得到该岸电系统的配电网潮流计算结果。其针对具有辐射网结构的配电系统，前推回代过程中与节点编号无关，不需要特别的编号规则；把根节点编号设置为0，其他节点只要按任意次序逐渐递增编号即可，计算简单，有效可行。可广泛用于岸电供电网络的设计及运行管理领域。

A power flow calculation method for distribution network of shore power system based on forward and backward method

【技术实现步骤摘要】
一种基于前推回代法的岸电系统配网潮流计算方法
本专利技术属于配电领域，尤其涉及一种用于计算岸电系统配网潮流的方法。
技术介绍
伴随港口码头的大量出现，靠港船舶的数量和靠港船舶密度大大增加，如靠岸后继续使用船上的燃油发电机，必会形成相当壮观的“海上流动污染源”，对港口所在地的城市环境造成了不可逆的破坏。因此，岸电的发展应运而生。岸电，即岸上电源，指船舶在泊位期间，从岸上所获得的供其水泵、通信、通风、照明和其他设施运行所需的电力。当船舶靠泊后，调节船舶辅机发电系统所产生电力的频率、电压和相位，使其与岸电系统保持一致，两个系统并网运行后停止船用辅机，开始由岸上电源为船舶供电。大容量岸电并网给电网运行带来诸多的不确定性因素。船舶从靠港到离港，船舶负荷从无到有，这种冲击性的负荷接入系统后，会对配电网系统造成较大的冲击，也会引发一系列的电能质量问题。此外，大多数远航船舶的电气设备用电频率为60Hz，少部分为50Hz，而我国的供电用电频率为50Hz，这就需要通过变频技术将50Hz频率视需要输出50Hz/60Hz双频电制。变频器由此带来的对电网的谐波影响，也值得关注。与常规的陆上输电系统相比，岸电的配电系统有其特殊性。岸电配电系统的拓扑结构呈辐射状，线径相对较细，单位电阻与单位电抗的比值通常比较大，对于低压配电系统，其比值甚至大于1；配电线路总长度大，且存在较多的分支。由于存在这些特殊性，在运用传统的牛顿-拉夫逊法求解配电系统潮流计算问题时，雅可比矩阵一般不具有对角优势，甚至呈现奇异或者病态特征，这使得该方法的计算效率不高，甚至可能出现收敛问题。对于由牛顿-拉夫逊法衍生出来的快速解藕算法FDLF(fastdecoupledloadflow)，也即所谓的P-Q分解方法，其更不适合应用于配电系统，尤其是低压配电系统。针对配电系统所具有的这些特征，国内外有不少学者致力于研究适合配电系统潮流计算的更有效的方法，前推回代法就是其中的典型代表。很多文献研究了面向支路的前推回代法，且在确定前推回代的顺序方面，多数从根节点开始，之后采用广度优先搜索并对配电系统进行分层处理的方法。这种节点编号方法比较复杂，变电站基层工作人员一般难以适应，需要经过一番努力才能使用基于这种方法开发的软件，因而比较抵触。在此背景下，如何找到一种针对具有辐射网结构的配电系统、与节点编号无关的前推回代法，进行潮流计算，且能够计算简单，有效可行地得到该岸电系统的配电网潮流计算结果，是实际工作中急待解决的实际问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于前推回代法的岸电系统配网潮流计算方法。其针对具有辐射网结构的配电系统、与节点编号无关，不需要特别的编号规则，能够计算简单，有效可行地得到该岸电系统的配电网潮流计算结果。便于进行大容量岸电接入对电网的安全稳定分析、岸电冲击负荷特性分析及系统无功优化配置。本专利技术的技术方案是：提供一种基于前推回代法的岸电系统配网潮流计算方法，其特征是所述的岸电系统配网潮流计算方法包括下列步骤：1)首先对含有岸电系统的配电网进行数据采集；2)在MATLAB平台上搭建该配电系统模型；3)采用前推回代法进行潮流计算；4)通过仿真得到该岸电系统的配电网潮流计算结果。具体的，所述的数据采集，至少包括变压器铭牌参数，馈线参数，岸电接入点和岸电最大接入容量。进一步的，所述的变压器铭牌参数至少包括变压器额定容量、额定电压、空载损耗、负载损耗、阻抗电压百分比。进一步的，所述的馈线参数至少包括载流量、电阻、电抗或者线路型号、长度。具体的，所述的潮流计算，至少包含以下两个部分：(1)回代计算过程；(2)前推计算过程。进一步的，所述的回代计算过程按照下列公式计算：Pi＝Psumj+Ploss,ij+PLjQi＝Qsumj+Qloss,ij+QLj式中：Pi和Qi分别为支路ij的首端有功和无功功率；Psumj和Qsumj分别表示以节点j为首端节点的所有支路的功率之和；PLj和QLj分别为节点j的负荷有功和无功功率；Ploss,ij和Qloss,ij分别为支路的损耗；Ej和Fj分别为节点j的电压实部与虚部。进一步的，所述的前推计算过程从给定的根节点电压和支路功率前推求得各个修正的节点电压；其支路始端电压Ei和末端电压Ej之间的关系为：式中：Pi和Qi分别为支路ij的首端有功和无功功率；Ei和Fi，分别为节点i的电压实部与虚部。本专利技术所述的岸电系统配网潮流计算方法，针对具有辐射网结构的配电系统，前推回代过程中与节点编号无关，不需要特别的编号规则；把根节点编号设置为0，其他节点只要按任意次序逐渐递增编号即可，计算简单，有效可行。本专利技术所述的岸电系统配网潮流计算方法，适用于对大容量岸电接入对电网的安全稳定分析、岸电冲击负荷特性分析及系统无功优化配置领域。与现有技术比较，本专利技术的优点是：本专利技术的技术方案，针对具有辐射网结构的配电系统、与节点编号无关，不需要特别的编号规则，能够计算简单，有效可行地得到该岸电系统的配电网潮流计算结果。便于进行大容量岸电接入对电网的安全稳定分析、岸电冲击负荷特性分析及系统无功优化配置。附图说明图1是本专利技术前推回代法原理示意图；图2是含岸电接入的配电系统结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明。船舶负荷的变化，可引起电源电压的变化，导致岸电配电网系统电压不稳定。这种岸电电压的变化进一步可能导致船舶电气设备损坏，特别是控制电源设备中的控制电源变压器以及电源模块容易损坏。因此，需要考虑大容量岸电接入以后，对配电网系统带来的安全稳定问题。目前，关于岸电研究的文献不多，且绝大部分是关于技术层面的分析和应用层面的介绍，并未就岸电接入对电网产生的安全稳定进行分析。基于此，在实际工作中，迫切需要通过对区域内岸电特性进行特征分析，并分析岸电出力与系统负荷特性的相关关系，建立合适大容量岸电的出力模型，在此基础上研究大容量岸电接入是否会对电网的安全稳定带来威胁。据此，本专利技术提出了一种基于前推回代法的岸电系统配网潮流计算方法。本专利技术采用了以下技术方案：步骤1：首先对含有岸电系统的配电网进行数据采集，包括变压器铭牌参数(变压器额定容量、额定电压、空载损耗、负载损耗、阻抗电压百分比等)，馈线参数(包括载流量、电阻、电抗或者线路型号、长度)，岸电接入点，岸电最大接入容量；步骤2：在MATLAB平台上搭建该配电系统模型；步骤3：采用前推回代法进行潮流计算。包含以下两个部分：(1)回代计算过程：回代过程中所用到的公式如下。Pi＝Psumj+Ploss,ij+PLj(3)Qi＝Qsumj+Qloss,ij+QLj(4)式中：Pi和Qi分别为支路ij的首端有功和无功功率；Psumj和Qsumj分别表示以节点j为首端节点的所有支路的功率之和；PLj和QLj分别为节点j的负荷有功和无功功率；Ploss,ij和Qloss,ij分别为支路的损耗；Ej和Fj分别为节点j的电压实部与虚部。(2)前推计算过程：在求得各支路功率后，即可从给定的根节点电压和支路功率前推求得各个修正的节点电压，其支路始端电压Ei和末端电压Ej之间的关系为：式中：Pi和Qi分别为支路ij的首端有功和无功功率；Ej和Fj分别为节点j的电压实部与虚部。步骤4：最后，通过仿真得到该岸电系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于前推回代法的岸电系统配网潮流计算方法，其特征是所述的岸电系统配网潮流计算方法包括下列步骤：1)首先对含有岸电系统的配电网进行数据采集；2)在MATLAB平台上搭建该配电系统模型；3)采用前推回代法进行潮流计算；4)通过仿真得到该岸电系统的配电网潮流计算结果。

【技术特征摘要】
1.一种基于前推回代法的岸电系统配网潮流计算方法，其特征是所述的岸电系统配网潮流计算方法包括下列步骤：1)首先对含有岸电系统的配电网进行数据采集；2)在MATLAB平台上搭建该配电系统模型；3)采用前推回代法进行潮流计算；4)通过仿真得到该岸电系统的配电网潮流计算结果。2.按照权利要求1所述的基于前推回代法的岸电系统配网潮流计算方法，其特征是所述的数据采集，至少包括变压器铭牌参数，馈线参数，岸电接入点和岸电最大接入容量。3.按照权利要求2所述的基于前推回代法的岸电系统配网潮流计算方法，其特征是所述的变压器铭牌参数至少包括变压器额定容量、额定电压、空载损耗、负载损耗、阻抗电压百分比。4.按照权利要求2所述的基于前推回代法的岸电系统配网潮流计算方法，其特征是所述的馈线参数至少包括载流量、电阻、电抗或者线路型号、长度。5.按照权利要求1所述的基于前推回代法的岸电系统配网潮流计算方法，其特征是所述的潮流计算，至少包含以下两个部分：(1)回代计算过程；(2)前推计算过程。6.按照权利要求5所述的基于前推回代法的岸电系统配网潮流计算方法，其特征是所述的回代计算过程按照下列公式计算：Pi＝Psumj+Ploss,ij+PLjQi＝Qsum...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨海涛，黄勇，夏正侃，江晶晶，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：上海,31