基于四绕组感应滤波变压器等效模型的电网潮流计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于四绕组感应滤波变压器等效模型的电网潮流计算方法，包括获取电网的拓扑结构和电网工作参数；对电网进行潮流计算模型建模；进行电网潮流计算。本发明专利技术提供的这种基于四绕组感应滤波变压器等效模型的电网潮流计算方法，通过对四绕组感应滤波变压器进行等效建模并建立计算模型，提高了电网潮流计算的准确性和可靠性，而且本发明专利技术方法相对简单，便于实施。

Power flow calculation method based on the equivalent model of four winding induction filter transformer

【技术实现步骤摘要】
基于四绕组感应滤波变压器等效模型的电网潮流计算方法
本专利技术具体涉及一种基于四绕组感应滤波变压器等效模型的电网潮流计算方法。
技术介绍
随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产很生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。因此，保证电力系统的可靠稳定运行，就成为了电力系统最重要的任务之一。电网潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种基本电气计算。它的任务是根据给定的运行条件和网络结构确定整个系统的运行状态，如各母线上的电压(幅值及相角)、网络中的功率分布以及功率损耗等。电网潮流计算的结果是电力系统稳定计算和故障分析的基础。目前，在220kV变电站中，由于110kV中压侧和35kV低压侧直接供电给大功率变流企业、机车牵引等非线性负荷，这些非线性负荷含有大量的谐波电流分量，谐波电流会通过三绕组电力变压器的负载侧注入到220kV高压侧的交流电网，污染公共电网质量。因此，电网采用四绕组感应滤波变压器实现谐波抑制和无功补偿的新方案。四绕组感应滤波变压器采用了现代感应滤波技术，由高、中、低压绕组和感应滤波绕组组成。当中/低压侧存在谐波电流时，通过感应滤波绕组外接滤波装置屏蔽中/低压侧的谐波电流，改善高压侧电网质量；当中/低压侧不存在谐波电流时，通过感应滤波绕组外接电容器组就地补偿无功功率。因此，四绕组感应滤波变压器具有谐波抑制和无功补偿作用，同时具有不同电压等级的电能转换及传输功能。但是，目前对于四绕组感应滤波变压器的研究相对较少，导致四绕组感应滤波变压器应用于电网时，电网潮流计算模型产生了变化，从而导致电网潮流计算的精确度下降，从而严重影响了电网潮流计算结果的准确性和可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可靠性高且准确性好的基于四绕组感应滤波变压器等效模型的电网潮流计算方法。本专利技术提供的这种基于四绕组感应滤波变压器等效模型的电网潮流计算方法，包括如下步骤：S1.获取电网的拓扑结构和电网工作参数；S2.对电网进行潮流计算模型建模；S3.根据步骤S2建立的模型，以及步骤S1获取的电网工作参数，进行电网潮流计算。步骤S2所述的对电网进行潮流计算模型建模，具体包括对电网中的四绕组感应滤波变压器进行建模。所述的对电网中的四绕组感应滤波变压器进行建模，具体为采用如下步骤进行建模：A.根据基尔霍夫定律、磁势平衡方程和端口输入方程，建立四绕组感应滤波变压器常规节点导纳矩阵；B.采用降阶法建立四绕组感应滤波变压器的等效导纳矩阵。步骤A所述的建立四绕组感应滤波变压器常规节点导纳矩阵，具体为采用如下步骤建立四绕组感应滤波变压器常规节点导纳矩阵：a.采用基尔霍夫电压定律对四绕组感应滤波变压器进行分析，得到如下方程组：式中IφiR为φ相第i绕组的相电流，UφiR为φ相第i绕组的相电压，Wi为第i绕组的匝数，i为四绕组感应滤波变压器各绕组标号，分别为1、2、3或4；y14为高压绕组与滤波绕组短路阻抗的导纳参数，y23为中、低短路阻抗的导纳参数，y24为中、滤波绕组短路阻抗的导纳参数，y34为低、滤波绕组短路阻抗的导纳参数；并定义端口电流方向流入变压器为正向，端口电压均为该节点对地电压；b.根据磁势平衡方程，得到如下方程：W1Iφ1R+W2Iφ2R+W3Iφ3R+W4Iφ4R＝0式中IφiR为φ相第i绕组的相电流，Wi为第i绕组的匝数，i四绕组感应滤波变压器各绕组标号，分别为1、2、3或4；c.根据端口输入特性，得到如下端口输入方程组：式中IφnD为各绕组端口电流，IφnR为各绕组电流，UφnD为各绕组端口电压，UφnR为各绕组电压，IAkD为A相端口电流，IAkR为A相绕组电流，IBkR为B相绕组电流，UAkR为A相绕组电压，UAkD为A相端口电压，UCkD为C相端口电压；n的取值为1或2，k的取值为3或4；d.根据基尔霍夫定律、磁势平衡方程和端口输入方程，建立如下的四绕组感应滤波变压器常规节点导纳矩阵：式中IA1～4D为A相各端口电流，UA1～4D为A相各端口电压，IB1～4D为B相各端口电流，UB1～4D为B相各端口电压，IC1～4D为C相各端口电流，UC1～4D为C相各端口电压，m＝1∠30°，YD4×4为4阶的分块矩阵，且步骤B所述的采用降阶法建立四绕组感应滤波变压器的等效导纳矩阵，具体为采用如下方程作为最终的四绕组感应滤波变压器的等效导纳矩阵：式中IA1～3D为A相高、中、低绕组端口电流，UA1～3D为A相高、中、低绕组端口电压，IB1～3D为B相高、中、低绕组端口电流，UB1～3D为B相高、中、低绕组端口电压，IC1～3D为C相高、中、低绕组端口电流，UC1～3D为C相高、中、低绕组端口电压，yFD为外接投运滤波装置的单相总导纳且YD3×3为A相或B相或C相高、中、低绕组端口分块矩阵，且其中Wi为第i绕组的匝数，i取值范围为1、2、3或4；y14为高压绕组与滤波绕组短路阻抗的导纳参数，y23为中、低短路阻抗的导纳参数，y24为中、滤波绕组短路阻抗的导纳参数，y34为低、滤波绕组短路阻抗的导纳参数。本专利技术提供的这种基于四绕组感应滤波变压器等效模型的电网潮流计算方法，通过对四绕组感应滤波变压器进行等效建模并建立计算模型，提高了电网潮流计算的准确性和可靠性，而且本专利技术方法相对简单，便于实施。附图说明图1为本专利技术方法的方法流程示意图。图2为本专利技术方法的四绕组感应滤波变压器的电气示意图。图3为本专利技术方法的四绕组变压器的耦合电路示意图。图4为本专利技术方法的四绕组感应滤波变压器的单相等值电路。具体实施方式对于四绕组感应滤波变压器，其结构如图2所示：四绕组感应滤波变压器每相包含四个绕组，1号绕组为220kV高压绕组,连接电网源侧；2号绕组为110kV中压绕组，连接钢铁冶金企业等非线性负载；3号绕组为35kV低压绕组，连接各种生活电子设备等非线性负载；4号绕组为感应滤波绕组，外接滤波装置；图3为本专利技术方法的四绕组变压器的耦合电路示意图，IφiR为φ相第i绕组的相电流，UφiR为φ相第i绕组的相电压，Wi为第i绕组的匝数，i取值范围为1、2、3或4；定义端口电流方向流入变压器为正向，端口电压均为该节点对地电压；如图1所示我本专利技术方法的方法流程示意图；本专利技术提供的这种基于四绕组感应滤波变压器等效模型的电网潮流计算方法，包括如下步骤：S1.获取电网的拓扑结构和电网工作参数；S2.对电网进行潮流计算模型建模，具体包括对电网中的四绕组感应滤波变压器进行建模；采用如下步骤进行四绕组感应滤波变压器的建模(根据图3和图4进行分析)：A.根据基尔霍夫定律、磁势平衡方程和端口输入方程，建立四绕组感应滤波变压器常规节点导纳矩阵；具体为采用如下步骤建立四绕组感应滤波变压器常规节点导纳矩阵：a.采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于四绕组感应滤波变压器等效模型的电网潮流计算方法，包括如下步骤：/nS1.获取电网的拓扑结构和电网工作参数；/nS2.对电网进行潮流计算模型建模；/nS3.根据步骤S2建立的模型，以及步骤S1获取的电网工作参数，进行电网潮流计算。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于四绕组感应滤波变压器等效模型的电网潮流计算方法，包括如下步骤：
S1.获取电网的拓扑结构和电网工作参数；
S2.对电网进行潮流计算模型建模；
S3.根据步骤S2建立的模型，以及步骤S1获取的电网工作参数，进行电网潮流计算。


2.根据权利要求1所述的基于四绕组感应滤波变压器等效模型的电网潮流计算方法，其特征在于步骤S2所述的对电网进行潮流计算模型建模，具体包括对电网中的四绕组感应滤波变压器进行建模。


3.根据权利要求2所述的基于四绕组感应滤波变压器等效模型的电网潮流计算方法，其特征在于所述的对电网中的四绕组感应滤波变压器进行建模，具体为采用如下步骤进行建模：
A.根据基尔霍夫定律、磁势平衡方程和端口输入方程，建立四绕组感应滤波变压器常规节点导纳矩阵；
B.采用降阶法建立四绕组感应滤波变压器的等效导纳矩阵。


4.根据权利要求3所述的基于四绕组感应滤波变压器等效模型的电网潮流计算方法，其特征在于步骤A所述的建立四绕组感应滤波变压器常规节点导纳矩阵，具体为采用如下步骤建立四绕组感应滤波变压器常规节点导纳矩阵：
a.采用基尔霍夫电压定律对四绕组感应滤波变压器进行分析，得到如下方程组：



式中IφiR为φ相第i绕组的相电流，UφiR为φ相第i绕组的相电压，Wi为第i绕组的匝数，i取值范围为1、2、3或4；y14为高压绕组与滤波绕组短路阻抗的导纳参数，y23为中、低短路阻抗的导纳参数，y24为中、滤波绕组短路阻抗的导纳参数，y34为低、滤波绕组短路阻抗的导纳参数；并定义端口电流方向流入变压器为正向，端口电压均为该节点对地电压；
b.根据磁势平衡方程，得到如下方程：
W1Iφ1R+W2Iφ2R+W3Iφ3R+W4Iφ4R＝0
式中IφiR为φ相第i绕组的相电流，Wi为第i绕组的匝数，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周冠东，陈跃辉，段振锋，付鹏武，黄肇，贺先豪，李丹民，贺智，曾伟，颜献诚，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司，国网湖南省电力有限公司娄底供电分公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43