一種變壓器三相節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣奇異的處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種變壓器三相節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣奇異的處理方法，該方法首先根據(jù)變壓器繞組的接線方式，建立三相電壓與零序電壓、三相電流與零序電流的關(guān)系式，并將三相電壓與零序電壓的關(guān)系式作為附加條件，與原來的變壓器三相節(jié)點(diǎn)電壓方程組成新的變壓器三相節(jié)點(diǎn)電壓方程；對新的變壓器三相節(jié)點(diǎn)電壓方程采用最小二乘法得到了新的變壓器三相節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，它即包含了原變壓器三相節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的信息，也包含了三相電壓與零序電壓、三相電流與零序電流的關(guān)系；本發(fā)明解決了多電壓等級配電網(wǎng)計(jì)算與分析中由于變壓器三相節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納陣奇異導(dǎo)致的計(jì)算問題。
【專利說明】一種變壓器三相節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣奇異的處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種配電網(wǎng)潮流計(jì)算中的處理方法，具體講涉及一種變壓器三相節(jié)點(diǎn) 導(dǎo)納矩陣奇異的處理方法。

【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)?、根?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)行的特點(diǎn)，前推回代法在配電網(wǎng) 的潮流計(jì)算得到了廣泛的應(yīng)用。前推回代法具有物理概念明晰、簡單且易實(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。牛頓法收斂性好，但由于每次迭代要修改雅可比矩 陣，計(jì)算量大，影響了計(jì)算速度。
[0003] 隨著分布式電源在配電網(wǎng)中的大規(guī)模接入，隨之涉及對多電壓等級配電網(wǎng)的計(jì)算 與分析。變壓器是多電壓等級配電系統(tǒng)中最重要的元件之一，由于配電網(wǎng)三相系統(tǒng)的不平 衡問題較為突出，其三相模型對于多電壓等級配電網(wǎng)三相不平衡系統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)與潮流計(jì) 算等計(jì)算分析都非常關(guān)鍵，直接關(guān)系到計(jì)算結(jié)果的合理性。當(dāng)變壓器接線方式導(dǎo)致高壓側(cè) 和低壓側(cè)不能提供零序電流通路時(shí)，流過變壓器的零序電流為零時(shí)，變壓器三相節(jié)點(diǎn)的導(dǎo) 納陣將是奇異的，從而造成多電壓等級配電網(wǎng)計(jì)算與分析技術(shù)上的瓶頸問題。目前利用前 推回代法計(jì)算多電壓等級配電網(wǎng)潮流中，當(dāng)變壓器低壓側(cè)奇異時(shí)，現(xiàn)有的處理方法是利用 上一次迭代的三相電流計(jì)算本次迭代的零序電流，這種計(jì)算方法誤差較大，沒有從根本上 解決變壓器三相節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納陣奇異導(dǎo)致的計(jì)算問題。因此，需要提供一種利用變壓器的物理 機(jī)理，建立非奇異的三相節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的方法來解決多電壓等級計(jì)算與分析上存在的技術(shù) 問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種變壓器三相節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣奇異的 處理方法，能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)多電壓等級配電網(wǎng)三相不平衡計(jì)算與分析解決技術(shù)上的瓶頸問 題，是對多電壓等級配電網(wǎng)三相不平衡系統(tǒng)進(jìn)一步計(jì)算和分析的基礎(chǔ)。
[0005] 本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] 本發(fā)明提供一種變壓器三相節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣奇異的處理方法，其改進(jìn)之處在于，所 述方法包括下述步驟：
[0007] (1)處理奇異的變壓器三相節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣；
[0008] (2)確定處理后的變壓器三相節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣在前推回代配電網(wǎng)潮流計(jì)算中的應(yīng) 用。
[0009] 進(jìn)一步地，所述步驟（1)中，用下式1)表示變壓器三相節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣：
[0010]

【權(quán)利要求】
1. 一種變壓器三相節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣奇異的處理方法，其特征在于，所述方法包括下述步 驟： (1) 處理奇異的變壓器三相節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣； (2) 確定處理后的變壓器三相節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣在前推回代配電網(wǎng)潮流計(jì)算中的應(yīng)用。
2. 如權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述步驟（1)中，用下式1)表示變壓器 三相節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣：
其中：h和1分別表示高壓和低壓側(cè)，F(xiàn)f表示高壓側(cè)三相自導(dǎo)納矩陣，表示高和低 壓兩側(cè)的三相互導(dǎo)納，表示低和高壓側(cè)兩側(cè)的三相互導(dǎo)納矩陣，if表示低壓側(cè)三相自 導(dǎo)納矩陣； 表示高壓側(cè)三相電壓，表示低壓側(cè)三相電 壓，4 /:]F表示高壓側(cè)三相電流，/,=[/;/;' /;]'+表示低壓側(cè)三相電流。
3. 如權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述步驟（1)中，按最小二乘法處理奇 異變壓器三相節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的步驟包括： ① 確定帶附加條件的變壓器新的三相節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣； ② 確定變壓器新的低壓側(cè)三相自導(dǎo)納矩陣GrfL.: ③ 確定變壓器新的低和高壓側(cè)兩側(cè)的三相互導(dǎo)納矩陣Utn,。
4. 如權(quán)利要求3所述的處理方法，其特征在于，所述步驟①中，當(dāng)變壓器低壓1端的接 線方式是Y型或D型，或者變壓器的接線方式是Y/Yn型時(shí)，低壓側(cè)零序電壓和零序電流均 為零，即： YuI1 = 〇 2)； YuU1 =O 3)； 式2)和3)中，數(shù)組Yu=[II1];從式1)知： YtUl = Il^Yty,, 4)| 將式3)和4)整合為一個(gè)表達(dá)式： _f卜[卜，5)； 用最小二乘法求解式5):對式5)
左乘矩陣If ，得： yrabc 式6)中的[σ廣/代/]" 是最小二乘法中的信息矩陣，與變壓器原三相節(jié)點(diǎn)導(dǎo) 納矩陣同維； 整理式6)，得： ((^"}rY，h +iYufYu)Ui=fYtUb Th 當(dāng)變壓器低壓1端的接線方式是Y型或D型，或者變壓器的接線方式是Y/Yn型時(shí)：
是奇異的,根據(jù)上式和式2)，得： (Yt)rIi =V1I18)； 其中：Y1是變壓器的正序?qū)Ъ{；將式8)代入式7)得： >? Λ 令^^ =丄OfTC，d= W+(OrU,則根據(jù)式式1)和9),得以下 Λ>'ι 表達(dá)形式10): yahrFafti'?Γ/ /?Γf MMh =h 1Λ), ytihc yahv rj jA v * _1ih newiZ/故nv」L。/」L #_ Y^X' y&f^I 式10)中，2 I為帶附加條件的變壓器新的三相節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納陣。 _1 Ihmnt'1U J
5.如權(quán)利要求3所述的處理方法，其特征在于，所述步驟②中，（Yu)tYu的值如下：
當(dāng)變壓器低壓1端的接線方式是Y型或D型，或者變壓器的接線方式是Y/Yn型時(shí)：
將代入下式得：
從而變壓器新的低壓側(cè)三相自導(dǎo)納矩陣Gtn的值為：
11)； 從式11)可知，以1,.不再奇異。
6.如權(quán)利要求3所述的處理方法，其特征在于，所述步驟③包括： 〈1>當(dāng)變壓器接線方式為Y/Y型、Y/Yn型、Yn/Y型和D/D型時(shí)：
〈2>變壓器的接線方式為D/Yn型和D/Y型時(shí)，變壓器原低壓側(cè)、高壓側(cè)兩側(cè)的三相互導(dǎo) 納矩陣Ifc如下：
變壓器新的低壓側(cè)、高壓側(cè)兩側(cè)的三相互導(dǎo)納矩陣^.的值為：
〈3>變壓器的接線方式為Y/D型和Yn/D型時(shí)，變壓器原低壓側(cè)、高壓側(cè)兩側(cè)的三相互導(dǎo) 納矩陣如下：
變壓器新的低壓和高壓側(cè)兩側(cè)的三相互導(dǎo)納矩陣>^:_的值為：
從上述〈1>、〈2>和〈3>的分析知，變壓器新的低和高壓側(cè)兩側(cè)的三相互導(dǎo)納矩陣 等于變換前的變壓器原低和高壓側(cè)兩側(cè)的三相互導(dǎo)納矩陣1；廣*即： K 12)9
7.如權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述步驟（2)中，確定經(jīng)過處理后的變 壓器三相節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣在配電網(wǎng)前推回代潮流計(jì)算中的應(yīng)用，包括： 回代：已知高壓側(cè)三相電壓Uh和低壓側(cè)三相電流I1，求解高壓側(cè)三相電流Ih: h=(Yt-YtwtJ4y;t)uh+Β)ι 前推：已知高壓側(cè)三相電壓Uh和低壓側(cè)三相電流I1，求解低壓側(cè)三相電壓U1: 匕 >-14); 變壓器繞組有三種接線方式：星型不接地的Y型，星型接地或經(jīng)阻抗接地的Yn型和三 角D型；變壓器的三相節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣除了變壓器高和低繞組的接線方式為Yn/Yn、D/Yn外， Ifc都是奇異的，處理后，:?*變?yōu)镚t,.，不再奇異，從而不會導(dǎo)致潮流計(jì)算失敗。
【文檔編號】H02J3/26GK104269872SQ201410538381
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】王少芳, 劉廣一, 郎燕生, 王少毅, 劉升, 黃仁樂, 李理, 楊占勇, 邢穎 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院, 國網(wǎng)北京市電力公司