一種基于節(jié)點(diǎn)電壓的主動(dòng)配電網(wǎng)三相潮流計(jì)算方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于節(jié)點(diǎn)電壓的主動(dòng)配電網(wǎng)三相潮流計(jì)算方法，以節(jié)點(diǎn)相電壓的實(shí)部與虛部為狀態(tài)量，并選擇節(jié)點(diǎn)每相注入電流的實(shí)部與虛部為已知量，通過節(jié)點(diǎn)電壓方程建立已知量與未知量的關(guān)系，通過公式直接計(jì)算因子表。本發(fā)明能夠直接處理多PV節(jié)點(diǎn)、環(huán)路，且不受環(huán)路數(shù)目的限制；通過公式直接計(jì)算雅可比矩陣的因子表，在計(jì)算中避免了因子分解，從而大大降低了計(jì)算量；雅可比矩陣高度稀疏，給存儲(chǔ)與計(jì)算帶來(lái)了方便；在每次的迭代中，三相完全解耦；計(jì)算結(jié)果能夠保證零注入約束嚴(yán)格滿足。
【專利說(shuō)明】-種基于節(jié)點(diǎn)電壓的主動(dòng)配電網(wǎng)三相潮流計(jì)算方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于配電自動(dòng)化【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于節(jié)點(diǎn)電壓的主動(dòng)配電網(wǎng)三相 潮流計(jì)算方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 配電網(wǎng)潮流計(jì)算是配電網(wǎng)計(jì)算與分析中的基本工具，它根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒏?jié)點(diǎn)電 壓、饋線負(fù)荷計(jì)算網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)電壓幅值和相角，并給出全網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)損耗。常用的配電網(wǎng)潮流算 法是前推回代法、牛頓法等。由于配電網(wǎng)閉環(huán)設(shè)計(jì)、開環(huán)運(yùn)行使配電網(wǎng)的潮流計(jì)算具有輻射 狀的特點(diǎn)，前推回代法具有物理概念明晰、簡(jiǎn)單且易實(shí)現(xiàn)、收斂性較好等特點(diǎn)，適合于求解 輻射狀配電網(wǎng)潮流。牛頓法比前推回代法收斂性好，但由于每次迭代都需要重新形成雅可 比矩陣，計(jì)算量大，影響了計(jì)算速度。主動(dòng)配電網(wǎng)多環(huán)路、多電壓等級(jí)、多PV節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)，給 配電網(wǎng)的三相潮流計(jì)算帶來(lái)了困難。前推回代法處理在處理環(huán)路與PV節(jié)點(diǎn)時(shí)較為困難，將 會(huì)大大影響計(jì)算速度與精度。牛頓法雖然能夠處理多環(huán)路、多PV節(jié)點(diǎn)，但是計(jì)算量較大。因 此，面向多電壓等級(jí)、多PV節(jié)點(diǎn)、多環(huán)路等特點(diǎn)的快速高效配電網(wǎng)三相潮流算法對(duì)于主動(dòng) 配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行與控制非常必要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于節(jié)點(diǎn)電壓的主動(dòng)配電網(wǎng)三相 潮流計(jì)算方法，能夠直接處理多PV節(jié)點(diǎn)和環(huán)路，且不受環(huán)路數(shù)目的限制。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：
[0005] 本發(fā)明提供一種基于節(jié)點(diǎn)電壓的主動(dòng)配電網(wǎng)三相潮流計(jì)算方法，所述方法包括以 下步驟：
[0006] 步驟1 :初始化系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)的三相電壓；
[0007] 步驟2 :根據(jù)系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)的三相電壓，確定非零注入節(jié)點(diǎn)的各相注入電流的實(shí) 部和虛部；
[0008] 步驟3 :確定非零注入節(jié)點(diǎn)的各相注入有功功率、無(wú)功功率和電壓幅值的計(jì)算值；
[0009] 步驟4 :確定非零注入節(jié)點(diǎn)的各相注入有功功率、無(wú)功功率和電壓幅值的不平衡 量；
[0010] 步驟5 :確定非零注入節(jié)點(diǎn)的a、b、c相電壓的修正量；
[0011] 步驟6 :對(duì)非零注入節(jié)點(diǎn)a、b、c相的電壓值進(jìn)行修正，得到修正后的非零注入節(jié)點(diǎn) a、b、c相的電壓值；
[0012] 步驟7 :確定零注入節(jié)點(diǎn)a、b、c相的電壓值；
[0013] 步驟8 :判斷AWa、AWb、中各元素的絕對(duì)值是否均小于設(shè)定的閾值，若否則返 回步驟2,若是則結(jié)束；
[0014] 其中，AWa、AWb、AWe分別為非零注入節(jié)點(diǎn)a、b、c相的不平衡量。
[0015] 所述步驟2中，建立系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓方程，有：
[0016] YabcUabc = Iabc (1)
[0017] 其中，Yabe為系統(tǒng)直角坐標(biāo)下的三相節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，Uabe為直角坐標(biāo)下的節(jié)點(diǎn)三相 復(fù)電壓列向量，I abc;為直角坐標(biāo)下的節(jié)點(diǎn)三相復(fù)電流列向量；
[0018] 根據(jù)下式得到非零注入節(jié)點(diǎn)在直角坐標(biāo)下的三相復(fù)電流列向量IN :
[0019] YNZUz+YfflUN = IN (2)
[0020] 其中，YNZ為Yabc；中對(duì)應(yīng)于非零注入節(jié)點(diǎn)與零注入節(jié)點(diǎn)之間互導(dǎo)納的部分，Y m為Yabc； 中對(duì)應(yīng)于非零注入節(jié)點(diǎn)的部分，仏為零注入節(jié)點(diǎn)的三相復(fù)電壓列向量，仏為非零注入節(jié)點(diǎn) 的三相復(fù)電壓列向量。
[0021] 式⑵由下式得到：
[0022]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于節(jié)點(diǎn)電壓的主動(dòng)配電網(wǎng)三相潮流計(jì)算方法，其特征在于：所述方法包括以 下步驟： 步驟1 :初始化系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)的三相電壓； 步驟2:根據(jù)系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)的三相電壓，確定非零注入節(jié)點(diǎn)的各相注入電流的實(shí)部和 虛部； 步驟3 :確定非零注入節(jié)點(diǎn)的各相注入有功功率、無(wú)功功率和電壓幅值的計(jì)算值； 步驟4 :確定非零注入節(jié)點(diǎn)的各相注入有功功率、無(wú)功功率和電壓幅值的不平衡量； 步驟5 :確定非零注入節(jié)點(diǎn)的a、b、c相電壓的修正量； 步驟6 :對(duì)非零注入節(jié)點(diǎn)a、b、c相的電壓值進(jìn)行修正，得到修正后的非零注入節(jié)點(diǎn)a、 b、c相的電壓值； 步驟7 :確定零注入節(jié)點(diǎn)a、b、c相的電壓值； 步驟8 :判斷Λ Wa、Λ Wb、Λ 中各元素的絕對(duì)值是否均小于設(shè)定的閾值，若否則返回步 驟2,若是則結(jié)束； 其中，AWa、AWb、分別為非零注入節(jié)點(diǎn)a、b、c相的不平衡量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于節(jié)點(diǎn)電壓的主動(dòng)配電網(wǎng)三相潮流計(jì)算方法，其特征在 于：所述步驟2中，建立系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓方程，有： Yabc|jabc j abc (1) 其中，Yabe為系統(tǒng)直角坐標(biāo)下的三相節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，Uabe為直角坐標(biāo)下的節(jié)點(diǎn)三相復(fù)電 壓列向量，Iabc;為直角坐標(biāo)下的節(jié)點(diǎn)三相復(fù)電流列向量； 根據(jù)下式得到非零注入節(jié)點(diǎn)在直角坐標(biāo)下的三相復(fù)電流列向量IN: YNZUz+YfflUN = IN (2) 其中，YNZ為Yabc;中對(duì)應(yīng)于非零注入節(jié)點(diǎn)與零注入節(jié)點(diǎn)之間互導(dǎo)納的部分，Ym為Y abc;中 對(duì)應(yīng)于非零注入節(jié)點(diǎn)的部分，uz為零注入節(jié)點(diǎn)的三相復(fù)電壓列向量，UN為非零注入節(jié)點(diǎn)的 三相復(fù)電壓列向量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于節(jié)點(diǎn)電壓的主動(dòng)配電網(wǎng)三相潮流計(jì)算方法，其特征在 于：式⑵由下式得到：
(3) 由式（3)還可得到： YZZUZ+YZNUN = 0 (4) 其中，Yzz為Yabc；中對(duì)應(yīng)于零注入節(jié)點(diǎn)的部分，YZN為Y abc；中對(duì)應(yīng)于零注入節(jié)點(diǎn)與非零注 入節(jié)點(diǎn)之間互導(dǎo)納的部分。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于節(jié)點(diǎn)電壓的主動(dòng)配電網(wǎng)三相潮流計(jì)算方法，其特征在 于：所述步驟3中，非零注入節(jié)點(diǎn)的各相注入有功功率、無(wú)功功率和電壓幅值的計(jì)算值分別 用/f、泛和W表示，且有：
(5) C6)
Π) 其中，< 為非零注入節(jié)點(diǎn)i的k相電壓的實(shí)部，< 為非零注入節(jié)點(diǎn)i的k相電壓的 實(shí)部，it為非零注入節(jié)點(diǎn)i的k相注入電流的實(shí)部，匕為非零注入節(jié)點(diǎn)i的k相注入電流 的虛部，且k = a, b, c，i = 1，2,…，n-1，其中η為系統(tǒng)中非零注入節(jié)點(diǎn)總數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于節(jié)點(diǎn)電壓的主動(dòng)配電網(wǎng)三相潮流計(jì)算方法，其特征在 于：所述步驟4中，非零注入節(jié)點(diǎn)的各相注入有功功率、無(wú)功功率和電壓幅值的不平衡量分 別用
表示，具體有：
(8) (9) (10) 其中，
分別為非零注入節(jié)點(diǎn)i的k相注入有功功率的給定值，為非零注入 節(jié)點(diǎn)i的k相注入無(wú)功功率的給定值，為非零注入節(jié)點(diǎn)i的k相電壓幅值給定值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于節(jié)點(diǎn)電壓的主動(dòng)配電網(wǎng)三相潮流計(jì)算方法，其特征在 于：所述步驟5中，非零注入節(jié)點(diǎn)k相不平衡量的修正方程定義為：
(11) 其中，
為非零注入節(jié)點(diǎn)的k 相不平衡量；為非零注入節(jié)點(diǎn)的k相電壓的修正量；Hk為非零注入節(jié)點(diǎn)的k相雅克比 矩陣； 根據(jù)式（5)和（6)可得：
根據(jù)式（7)可得： (12) (13)
(14) 根據(jù)式（12)、（13)和（14)可得：
對(duì)Hk進(jìn)行LU分解，按行規(guī)格化和消去運(yùn)算得到矩陣//(' :
從//丨中得到下三角陣Lk和單位上三角陣Uk，其中Lk由斫中對(duì)角線和對(duì)角線以下的元 素組成，Uk的對(duì)角元素全為1，其上三角元素由i/f中對(duì)角線以上的元素組成，分別表示為：

(18) 根據(jù)LU分解，Hk表不為： Hk = LkUk (19) 于是，式（11)表示為： LkUk Δ Vk = - Δ ffk (20) 通過式（20)，利用線性方程組的前代回代的求解方法，得到
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于節(jié)點(diǎn)電壓的主動(dòng)配電網(wǎng)三相潮流計(jì)算方法，其特征在 于：所述步驟6中，通過下式對(duì)非零功率節(jié)點(diǎn)k相的電壓值進(jìn)行修正，得到修正后的非零功 率節(jié)點(diǎn)k相的電壓值V k:
C21) 其中，為修正前非零注入節(jié)點(diǎn)k相的電壓值，k = a，b，c。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于節(jié)點(diǎn)電壓的主動(dòng)配電網(wǎng)三相潮流計(jì)算方法，其特征在 于：所述步驟 7 中，設(shè) UN = UN,K+jUN,x，Uz = Uz,K+jUz,x，Yzz = Gzz+jBzz，YZN = GZN+jBZN ;其中 UZ,K 和Uz;x為Uz的實(shí)部和虛部；將（4)轉(zhuǎn)換為以下直角坐標(biāo)下的實(shí)數(shù)方程：
(22) 則零注入節(jié)點(diǎn)的電壓值Vz表示為：
(23)。
【文檔編號(hào)】H02J3/00GK104218577SQ201410484175
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】王少芳, 劉廣一, 郎燕生, 王少毅, 黃仁樂, 徐杰, 楊占勇, 鄒昱, 白洋, 竇成龍 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 中國(guó)電力科學(xué)研究院, 國(guó)網(wǎng)北京市電力公司