一種并行計算主動配電網(wǎng)三相不平衡潮流的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種計算=相不平衡潮流的方法，具體設及一種并行計算主動配電網(wǎng) =相不平衡潮流的方法。
【背景技術】
[0002] 隨著分布式電源值G)在配網(wǎng)側(cè)滲透率逐漸提高，具有主動調(diào)節(jié)與較強控制能力 的主動配電網(wǎng)（ADN)應運而生，成為了未來智能配電網(wǎng)的主要發(fā)展模式。ADN的研究和實踐 設及了眾多技術領域，其中配電網(wǎng)快速仿真與模擬值FSM)是其基礎與核屯、功能之一，作為 DFSM的基本仿真工具的潮流計算，要求能夠快速、精確計算配網(wǎng)S相不平衡潮流，具備超實 時仿真功能。
[0003] 配電網(wǎng)具有不同于輸電網(wǎng)的顯著特點：福射狀結(jié)構或接近福射狀結(jié)構運行；阻抗 比較大；=相參數(shù)不平衡；存在非全相線路；=相負荷不平衡，負荷類型和接線方式多樣。 所W配電網(wǎng)的潮流計算與輸電網(wǎng)差別較大，尤其是加入分布式電源后，配網(wǎng)潮流就顯得更 加復雜多變。配網(wǎng)=相潮流問題是一組非線性方程的求解問題。
[0004]目前，對配網(wǎng)不平衡潮流計算有=種方法：相分量法、序分量法W及兩者相結(jié)合的 混合算法。相分量法比較直觀，=相之間不能解禪，無法并行計算，潮流計算量較大，計算效 率不高，在處理變壓器支路時能力較弱?；谘a償?shù)男蚍至糠蒞解禪，便于并行計算。但 是，現(xiàn)有序分量法在處理非全相線路時較為繁雜，而且沒有計及實際配網(wǎng)中不同種類=相 負荷的接線方式，不能精確、快速的計算配網(wǎng)不平衡潮流。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種并行計算主動配電網(wǎng)=相不平衡 潮流的方法，該方法中增加了虛擬線路，簡化了非全相線路的處理，并消除了變壓器不同 接線方式的影響。
[0006] 為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術方案：
[0007] -種并行計算主動配電網(wǎng)=相不平衡潮流的方法，所述方法包括如下步驟：
[0008] (1)基于補償法建立主動配電網(wǎng)中各元件序分量模型；
[0009] (2)由所述各元件序分量模型建立網(wǎng)絡的正序、負序和零序拓撲圖，生成正序、負 序和零序節(jié)點導納矩陣；
[0010] (3)根據(jù)序分量潮流算法請求全網(wǎng)絡的不平衡潮流。
[0011] 優(yōu)選的，所述步驟（1)中，所述各元件序分量模型包括非全相線路序分量模型和 負荷序分量模型。
[0012] 優(yōu)選的，建立所述非全相線路序分量模型包括如下步驟：
[0013] 步驟3-1、增加虛擬線路，滿足增加虛擬線路后與原線路等值；
[0014] 步驟3-2、增加虛擬線路后，配電網(wǎng)中線路都為S相線路，一段S相不平衡配電網(wǎng) 線路km，采用31型等值電路表示，序分量模型滿足；
[0015]
[0016] 式中，1，2,0分別表示正序、負序、零序，
表示線路并 聯(lián)序?qū)Ъ{矩陣，_>^表示并聯(lián)自導納，乂^表示并聯(lián)互導納，其中i，j= 〇，l，2;i聲j;
表不線路串聯(lián)序?qū)Ъ{矩陣，乃表不串聯(lián)自導納，乂^表不串聯(lián)互導 納，其中i，j= 0, 1，2 ;i聲j，巧'2典為k節(jié)點序電壓，K!'2'。為m節(jié)點序電壓，4;:'。表示線 路km上注入序電流；
[0017] 步驟3-3、把矩陣非對角元分離出來，只保留矩陣對角元時，將后面分離出的兩部 分看為補償量，此時，序分量之間已無禪合關系，
[0018]
[0019] 式中，^品，分別為線路km上的正序、負序、零序注入電流， 、、 咕H)、巧m)、巧,,,)分別為kOiO點正序、負序、零序電壓，K;、分別為m點正序、 負序、零序電壓，表示線路補償注入序電流。
[0020] 優(yōu)選的，所述負荷序分量模型分為恒功率、恒電流和恒阻抗=種基本類型，配電負 荷的連接方式包括接地星形或不接地=角形接法的=相平衡或不平衡負荷，建立所述負荷 序分量模型包括如下步驟：
[0021] 步驟4-1、恒功率負荷/恒電流負荷：
[0022] 假設k點接有恒功率/恒電流負載，
[002引當負荷為星型接線時，k節(jié)點S相注入電流為，
[0024]
[002引式中，SX為k節(jié)點X相負荷，為k節(jié)點X相電壓；
[0026] 當負荷為S角型接線時，k節(jié)點S相注入電流為，
[0027] ia，b，c二GI化bc'ca
[002引式中，
rb'be'ea為k節(jié)點油，be,ca相間電流；
[0029] 步驟4-2、恒阻抗負荷：
[0030] 當S角型連接的負荷時，通過星S角變換將S角形連接的阻抗變?yōu)樾切瓦B接的阻 抗，恒阻抗負荷的相分量模型看為3X3階的對角陣；
[0031]S相負荷導納為
[0032]
[0033] 式中；yu為X相的負荷導納，A為X相的負荷功率因數(shù)角；
[0034] 序分量電流和電壓存在W下關系：
[00 巧]
[003引式中，片2'。為k節(jié)點立序注入電流，巧，2.0為k節(jié)點立序節(jié)點電壓，咕，。為立相負 荷序?qū)Ъ{矩陣。
[0037] 優(yōu)選的，所述步驟（2)中，所述生成正序、負序和零序節(jié)點導納矩陣包括：
[0038] 正序?qū)Ъ{陣Y沖k行m列的元素為，
[0039]
[0040] 式中，A為與k節(jié)點連接的輸電線的總數(shù)，B為與k節(jié)點連接的變壓器總數(shù)，C為 與k節(jié)點連接的恒阻抗負荷總數(shù)，A'為km節(jié)點間輸電線路總數(shù)，B'為km節(jié)點間變壓器總 數(shù)，、yfi分別為輸電線路的串聯(lián)、并聯(lián)C序自導納，為變壓器的C序?qū)Ъ{，為負 荷的正序?qū)Ъ{；
[00川負序和零序?qū)Ъ{陣Y2、Y。中k行m列的元素為，
[0042]
[004引式中，D為連接到k節(jié)點S相同步電機總數(shù)，於^2(00) J^oo)分別為輸電線路的串 .、 聯(lián)、并聯(lián)負序和零序自導納，為變壓器的負序和零序?qū)Ъ{，為負荷的負序和零 序?qū)Ъ{，jfsfow為S相同步電機的負序和零序?qū)Ъ{。
[0044] 優(yōu)選的，所述步驟（3)中，所述序分量潮流算法包括如下步驟：
[004引步驟6-1、設節(jié)點k的正序、負序、零序電壓初值為巧巧K。 、'、；
[0046]
[0047] 步驟6-2、更新負序、零序網(wǎng)絡中節(jié)點k的注入電流；
[0048]
[0049] 式中，為k節(jié)點第ct次迭代的負序、零序注入電流，為km線路上第ct 次迭代的負序、零序補償注入電流，為k節(jié)點負荷第ct次迭代的負序、零序補償注入 電流，ct為迭代次數(shù)；
[0050] 步驟6-3、更新正序網(wǎng)絡中節(jié)點k的注入功率；
[0051]
[0052] 式中，為分布式電源正序注入功率，AS]。,，d為km配網(wǎng)線路上的正序補償注 入功率，為節(jié)點k的正序負荷注入功率；
[0053] 步驟6-4、由于負序、零序網(wǎng)絡為無源網(wǎng)，節(jié)點導納矩陣和節(jié)點注入電流已由上面 步驟求出，所W采用節(jié)點電壓方程求得ct+1次各節(jié)點負序，零序電壓I
[0054]步驟6-5、正序網(wǎng)絡中采用單相潮流算法，求得ct+1次各節(jié)點正序電壓^1向+1， ,
[0055] 步驟6-6、生成ct+1次各節(jié)點相電壓
[0056]
[0057] 式中，
為第ct+1次各節(jié)點=相電壓， _- ? 為第ct+1次各節(jié)點正序、負序、零序的電壓；
[0058] 步驟6-7、判斷收斂，令
當AU《e時，結(jié)束迭代，當 AU>e時，更新ct=ct+1，自步驟6-2開始進行下一次迭代；
[0059] 其中，AU為S相各節(jié)點電壓變化量絕對值中的最大值，e為收斂精度。
[0060] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0061] 本發(fā)明中在建模中增加了虛擬線路，簡化了非全相線路的處理，消除了變壓器不 同接線方式的影響，建立了實際網(wǎng)絡中不同種類、不同接線方式負荷的序分量模型，精確度 很高，正序網(wǎng)絡可W根據(jù)網(wǎng)絡的特點靈活選擇算法，并且=序網(wǎng)絡間可并行計算。
【附圖說明】
[0062] 圖1是本發(fā)明提供的并行計算主動配電網(wǎng)=相不平衡潮流的方法的流程圖
【具體實施方式】
[0063] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0064] 如圖1所示，本發(fā)明提供的一種并行計算主動配電網(wǎng)=相不平衡潮流的方法，該 方法具體步驟如下：
[0065] 步驟1、基于補償法建立主動配電網(wǎng)中各元件序分量模型；
[0066] 步驟2、由所述各元件序分量模型建立網(wǎng)絡的正序、負序和零序拓撲圖，生成正序、 負序和零序節(jié)點導納矩陣；
[0067] 步驟3、根據(jù)序分量潮流算法請求全網(wǎng)絡的不平衡潮流。
[006引在步驟1中，非全相線路建模由W下方式確定。
[0069] 對于只有兩相、單相的非全相線路，它們的串聯(lián)阻抗陣為3X3階奇異矩陣，不能 直接求逆，為了使兩相、單相線路也能使用序分量法解禪，可增加虛擬線路，只需滿足增加 虛擬線路后與原線路等值即可。假設距離已知相足夠遠處存在虛擬線路，虛擬線路的串聯(lián) 電抗足夠大，并聯(lián)電容為0,由于虛擬的線路距離已知線路足夠遠，可認為虛擬線路與已知 線路間互阻抗為0,虛擬線路后，串聯(lián)阻抗陣變?yōu)?X3階非奇異矩陣。
[0070] 經(jīng)虛擬線路后，配網(wǎng)中線路都為S相線路，一段S相不平衡配網(wǎng)線路km，可采用 n型等值電路表示。序分量模型滿足：
[0071]
[0072] 式中，1，2,0分別表示正序、負序、零序，
I示線路 并聯(lián)序?qū)Ъ{矩陣，表示并聯(lián)自導納，乂;J表示并聯(lián)互導納（i，j= 〇，l，2;i聲j);
衰示線路串聯(lián)序?qū)Ъ{矩陣，表示串聯(lián)自導納，表示串聯(lián)互導 納（i，j= 0, 1，2 ;i聲如。巧，2'。為k節(jié)點序電壓，K,l'2'。為m節(jié)點序電壓，4;:'。表示線路km上注入序電流。
[0073] 由上式可W看出，序分量之間也是禪合的，當把矩陣非對角元分離出來，只保留矩 陣對角元時，可W將后面分離出的兩部分看為補償量，此時，序分量之間已無禪合關系。
[0074]
[007引式中，分別為線路km上的正序、負序、零序注入電流， 分別為k(m)點正序、負序、零序電壓，表示線路補償注