线性潮流模型、其优化方法及配电网运行稳定性评估方法技术

本发明专利技术公开了线性潮流模型、其优化方法及配电网运行稳定性评估方法，其中配电网潮流模型的优化方法包括以下步骤：从支路功率出发建立配电网潮流模型，根据配电网潮流模型建立配电网潮流模型的线性近似模型，其中包括压降方程及支路功率平衡方程；在压降方程中加入由线路阻抗导纳参数组成的系数以修改压降方程中的节点分支矩阵，从而建立考虑线路对地并联支路的线性配电网潮流模型。本发明专利技术通过在压降方程中加入由线路阻抗导纳参数组成的系数以修改压降方程中的节点分支矩阵，可以解决由对地并联支路的电容电纳引起的模型误差，从而显著提高配电网潮流模型的精度及准确率。提高配电网潮流模型的精度及准确率。提高配电网潮流模型的精度及准确率。

【技术实现步骤摘要】
线性潮流模型、其优化方法及配电网运行稳定性评估方法


[0001]本专利技术涉及配电网潮流模型优化
，尤其是涉及线性潮流模型、其优化方法及配电网运行稳定性评估方法。

技术介绍

[0002]潮流模型是电力系统运行、规划、控制等领域问题最重要的组成部分，输配电系统中的传输线路一般采用π型等值电路模型建模，其并联分流元件在很多情况下通常假设为零，这在大多数配电网系统传输线路为架空线路时是可以接受的。然而，根据深圳供电公司的现场测试报告，随着配电网逐步现代化，架空线路逐步被地下电缆取代，其并联导纳要大5
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10倍，海底电缆甚至有更大的导纳值。因此，线路分流导纳的容性电纳引起的“充电效应”会给忽略并联线路分流的传统潮流模型带来模型误差，抬高末端节点的电压幅值，导致电压越线，影响配电系统的稳定性和可靠性。
[0003]因此，对于现代配电系统中电压的精确计算，不能忽略π型等值电路线路模型中的并联分流元件。交流功率模型(ACPF)是一种综合考虑系统参数的通用功率因数模型。然而，由于其复杂性和非凸性，不能直接应用交流功率模型来计算潮流。国外学者提出一个交流模型运用于辐射状配电系统的简化Distflow模型(一种潮流模型)。如何在配电网中近似交流潮流模型是当今研究的重点与难点，现学术界与业界普遍存在两种近似方法。第一种近似方法是线性化Distflow模型。当网损较小时，线性Distflow模型被广泛使用。国外学者提出了另一种常用的线性解耦潮流模型(LCPF)。也有研究提供了一种使用了单位电压假设的隐式线性化方法，可以得到上述提及了线性的Distflow和LCPF模型。美国有学者提出了一种基于Distflow模型的三相不平衡系统的线性潮流模型。另一种近似方法是Distflow模型的近似松弛。之前有研究提出了忽略线路对地并联支路的最优潮流(OPF)问题的二阶锥规划(SOCP)，并证明了凸松弛的准确性。然而，上述所有模型由于地底/海底电力电缆的“充电效应”带来的模型误差很大且不可接受，并且可能无法提供证明凸松弛的准确性的充分条件。
[0004]为了解决这个问题，最近的三项研究提出了考虑了线路对地并联支路的非线性支路潮流模型(BFM)的二阶锥规划近似方法。第一个研究基于带有线路对地并联支路的支路潮流模型得到了最优潮流问题的局部解。另一种研究考虑了线路“充电效应”，提出一个非线性支路潮流模型作为二阶锥松弛的替代，并证明松弛的准确性。然而，如果城市配电网中有很大一部分来自分布式发电机的反向功率流，松弛误差将变得不可忽略。
[0005]需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于解决提高配电网潮流模型准确率的问题，提供线性潮流模型、其优化方法及配电网运行稳定性评估方法。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种潮流模型的优化方法，包括以下步骤：
[0009]S1:从支路功率出发建立配电网潮流模型，并根据所述配电网潮流模型建立配电网潮流模型的线性近似模型，所述配电网潮流模型的线性近似模型包括压降方程及支路功率平衡方程；
[0010]S2:在所述压降方程中加入由线路阻抗导纳参数组成的系数以修改所述压降方程中的节点分支矩阵，建立考虑线路对地并联支路的线性配电网潮流模型。
[0011]在一些实施例中，所述配电网潮流模型为Distflow模型。
[0012]在一些实施例中，步骤S2还包括：在所述考虑线路对地并联支路的线性配电网潮流模型中引入电压降相量角差及有功功率和无功功率形式的ZIP负荷模型。
[0013]在一些实施例中，所述考虑线路对地并联支路的线性配电网潮流模型引入电压降相量角差及有功功率和无功功率形式的ZIP负荷模型，由以下公式表达：
[0014][0015][0016][0017][0018][0019]其中，为节点l的接收端潮流有功功率，为节点l的接收端潮流无功功率，为以ZIP负荷模型表示的在节点l注入的有功功率，为以ZIP负荷模型表示的在节点l注入的无功功率，为节点k的接收端潮流有功功率，为节点k的接收端潮流无功功率，Bs
lk
为支路lk的并联电纳，v
l
为节点l处的电压幅值的平方，v
k
为节点k处的电压幅值的平方，为系数，r
lk
为支路lk的串联电阻，x
lk
为支路lk的串联电抗，为节点k的接收端潮流有功功率，为节点k的接收端潮流无功功率，θ
lk
为电压降相量角差，Gs
lk
为支路lk的并联电导，p
l
为以固定功率形式表示的节点l处注入的有功功率，a
p
为固定阻抗的对应有功功率系数，b
p
为固定电流的对应有功功率系数，c
p
为固定功率的对应有功功率系数。
[0020]在一些实施例中，所述配电网潮流模型的线性近似模型由以下公式表示：
[0021][0022][0023]其中，为节点l的接收端潮流复功率，s
l
为在节点l处注入的复功率，为节点k
的接收端潮流复功率，v
l
为节点l处的电压幅值的平方，v
k
为节点k处的电压幅值的平方，z
lk
为支路lk的串联阻抗，符号*表明此复数的共轭复数，为节点k的接收端潮流复功率。
[0024]在一些实施例中，应用于单相系统的所述考虑线路对地并联支路的线性配电网潮流模型由以下公式表达：
[0025][0026][0027][0028]其中，为节点l的接收端潮流复功率，s
l
为在节点l处注入的复功率，为节点k的接收端潮流复功率，v
l
为节点l处的电压幅值的平方，v
k
为节点k处的电压幅值的平方，z
lk
为支路lk的串联阻抗，为支路lk的并联导纳，符号*表示为复数的共轭复数，为节点k的接收端潮流复功率，为系数。
[0029]在一些实施例中，应用于三相系统的所述考虑线路对地并联支路的线性配电网潮流模型由以下公式表示：
[0030][0031][0032][0033]其中，符号为包含了abc三相物理量的矩阵，为节点l的接收端潮流复功率，s
l
表示在节点l处注入的复功率，为节点k的接收端潮流复功率，v
l
为节点l处的电压幅值的平方，v
k
为节点k处的电压幅值的平方，为支路lk的并联导纳，为系数，z
lk
为支路lk的串联阻抗，符号*表示为复数的共轭复数。
[0034]在一些实施例中，所述考虑线路对地并联支路的线性配电网潮流模型应用于不平衡三相系统时，包括所述应用于三相系统的考虑对地并联支路的线性配电网潮流模型及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种线性潮流模型的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1:从支路功率出发建立配电网潮流模型，并根据所述配电网潮流模型建立配电网潮流模型的线性近似模型，所述配电网潮流模型的线性近似模型包括压降方程及支路功率平衡方程；S2:在所述压降方程中加入由线路阻抗导纳参数组成的系数以修改所述压降方程中的节点分支矩阵，建立考虑线路对地并联支路的线性配电网潮流模型。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配电网潮流模型为Distflow模型。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2还包括：在所述考虑线路对地并联支路的线性配电网潮流模型中引入电压降相量角差及有功功率和无功功率形式的ZIP负荷模型。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述考虑线路对地并联支路的线性配电网潮流模型引入电压降相量角差及有功功率和无功功率形式的ZIP负荷模型，由以下公式表达：流模型引入电压降相量角差及有功功率和无功功率形式的ZIP负荷模型，由以下公式表达：流模型引入电压降相量角差及有功功率和无功功率形式的ZIP负荷模型，由以下公式表达：流模型引入电压降相量角差及有功功率和无功功率形式的ZIP负荷模型，由以下公式表达：流模型引入电压降相量角差及有功功率和无功功率形式的ZIP负荷模型，由以下公式表达：其中，为节点l的接收端潮流有功功率，为节点l的接收端潮流无功功率，为以ZIP负荷模型表示的在节点l注入的有功功率，为以ZIP负荷模型表示的在节点l注入的无功功率，为节点k的接收端潮流有功功率，为节点k的接收端潮流无功功率，Bs
lk
为支路lk的并联电纳，v
l
为节点l处的电压幅值的平方，v
k
为节点k处的电压幅值的平方，为系数，r
lk
为支路lk的串联电阻，x
lk
为支路lk的串联电抗，为节点k的接收端潮流有功功率，为节点k的接收端潮流无功功率，θ
lk
为电压降相量角差，Gs
lk
为支路lk的并联电导，p
l
为以固定功率形式表示的节点l处注入的有功功率，a
p
为固定阻抗的对应有功功率系数，b
p
为固定电流的对应有功功率系数，c
p
为固定功率的对应有功功率系数。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配电网潮流模型的线性近似模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈欣炜，林汉阳，郭烨，孙宏斌，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：