基於pv節點-環網綜合補償矩陣的配電網潮流計算方法
2023-06-04 13:45:16
基於pv節點-環網綜合補償矩陣的配電網潮流計算方法
【專利摘要】本發明公開了本發明的基於PV節點-環網綜合補償矩陣的配電網潮流計算方法，依據基爾霍夫定律提出PV節點-環網綜合補償矩陣，針對PV節點考慮潮流的單向性，確定PV節點各類阻抗；對於環網，通過環網的電流補償，保持環網斷開點的電壓相等，解決了配電網潮流傳統計算方法因不能綜合考慮DG節點的特殊性和弱環網運行的影響而失效的問題，對於含多種分布式電源且存在環網的配電網絡潮流計算有效，思路巧妙，具有良好的應用前景。
【專利說明】基於PV節點-環網綜合補償矩陣的配電網潮流計算方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及配電網【技術領域】，具體涉及一種基於PV節點-環網綜合補償矩陣的配電網潮流計算方法。
【背景技術】
[0002]分布式電源(DG)，具有供電靈活，投資成本小，提高供電可靠性等特點，受到各國普遍關注，近些年發展迅速，DG的容量較小，一般在幾十kW?幾十MW之間，主要分布於配電網。DG按應用時間先後分為兩類:一類為常用工業分布式電源，主要包括:柴油機、燃氣輪機和燃料電池等；另一類為新型分布式電源，主要包括風力發電機、光伏電池和儲能設備
坐寸ο
[0003]DG的接入給電力系統帶來發展契機的同時也給電網控制、繼電保護等方面帶來了新的挑戰，電網穩態潮流計算是電網分析的基礎，DG的接入使原有配電網結構變得更加複雜，需考慮不同電源等效節點和弱環網影響，增大了計算難度，現有研究對含風機的配電網潮流算法分析較多，但是對於接有其它分布式電源的配電網潮流算法研究較少。
[0004]配電網具有閉環設計、開環運行和R/X較大等特點，現有適用於配電網的潮流算法主要有:改進牛拉法、Zbus法和前推回代法等，前推回代法由於計算簡單、運算速度快等特點受到廣泛應用，孫宏斌等發表的論文《配電潮流前推回推法的收斂性研究》從理論上證明了前推回代法具有良好的收斂性；陳海焱等發表的論文《含分布式電源的配電網潮流計算》對現有的分布式電源接入模型進行了詳細分析，並提出靈敏度補償矩陣，用於處理PV節點；G.X.Luo 等發表的論文《EFFICIENT LOAD FLOW FOR LARGE WEAKLY MESHED NETWORKS))利用戴維南定理把PV節點和弱環網等效為統一的模型形式，但是沒有考慮PV節點和環網同時存在的網絡潮流；王守相等發表的論文《含風力發電機組的配電網潮流計算》把風機等效為PQ(V)節點，為了保證節點的輸出功率因素，提出了電容補償的方法。
[0005]配電網多為輻射狀、開環運行，但是當系統出現故障或者進行負荷倒換時可能出現弱環網運行情況，並且多種分布式電源的接入增加了配網弱環運行的可能，陳海焱等發表的論文《含分布式電源的配電網潮流計算》針對PV節點分析和弱環網都給出了處理方法，隨著分布式電源廣泛應用，PV節點和環網可能存在於同一網絡，需要綜合考慮，前推回代法雖然具有計算速度快和理論基礎簡單的優點，但是在處理PV節點和環網中表現出來劣勢，近些年國內外的很多文獻都對前推回代法進行了研究，針對PV節點和環網提出了補償的計算方法，並且取得很好的效果，隨著配電網網絡的複雜化增強，現有的網絡已經不是單純具有PV節點或單純具有環網的網絡，而是可能同時出現的複雜網絡，針對這種情況，原有的補償方法已經不能完全適應計算要求，因此，需要一種新的補償方法綜合處理PV節點和環網共存的情況，來保證配電網中的分布式電源正常接入。
【發明內容】
[0006]本發明所解決的技術問題是克服隨著配電網網絡的複雜化增強，現有的網絡已經不是單純具有PV節點或單純具有環網的網絡，而是可能同時出現的複雜網絡，針對這種情況，原有的補償方法已經不能完全適應計算要求的問題。
[0007]為了解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是:
[0008]基於PV節點-環網綜合補償矩陣的配電網潮流計算方法，包括以下步驟，
[0009]步驟(1)，讀取配電網的數據，確定環網和斷開點位置，構造PV節點-環網綜合補償矩陣；
[0010]步驟(2)，設定數據迭代初值和迭代次數上限；
[0011]步驟(3 )，節點斷開後對新的節點進行有功功率、無功功率分配，並進行PV-PQ節點轉化判定，修正PV節點-環網綜合補償矩陣；
[0012]步驟(4)，計算各節點的注入電流和支路電流，然後通過回代求出各節點電壓；
[0013]步驟(5)，計算PV節點的偏差量和環網的偏差量，獲得補償電流，再在補償電流的基礎上重新計算支路電流，修正各節點電壓，並且進行補償；
[0014]步驟(6)，各節點滿足Vi (Ivi (H) ( ε，並且PV節點滿足Vi^-Vi ( ε，則計算收斂；否則，使k = k+Ι，回到步驟(3)，繼續計算，直到計算收斂；其中k為迭代次數，Vf為第i個節點第k次迭代後電壓，Vi(H)為第i個節點第k-Ι次迭代後電壓，Vi為第i個節點初始電壓，ε為收斂誤差；
[0015]步驟(7)，輸出計算結果。
[0016]步驟(1)確定環網和斷開點位置步驟如下:先採用分層編號原則建立節點關係矩陣，在建立節點關係矩陣的同時，若出現一個節點存在兩個父節點或者兩個節點相互為父節點，則確認為環網，然後對環網進行解環，採用等層次法確定斷開點位置；所述等層次法為斷開點斷開後形成的兩個新節點，在層次上最多相差一。
[0017]步驟(3)節點斷開後對新的節點進行有功功率、無功功率分配，數據初始時可以採用平分原則，再在每次迭代的過程中，通過補償進行調整，功率需要始終滿足:
[0018]Pil = P1-Pi2
[0019]Qil = Q1-Qi2
[0020]其中=PpQi分別為環網i的斷開點的有功功率和無功功率；Pn、Qn分別為斷開點i新形成的點I的有功功率和無功功率；Pi2、Qi2分別為點2的有功功率和無功功率。
[0021 ] 步驟(3)PV_PQ節點轉化判定過程如下:若經過修正後的PV節點無功功率越限，將其轉換成對應的PQ節點；若PQ節點在迭代中，又出現該節點電壓高於或低於PV節點的指定電壓幅值，重新將其PQ節點轉換成PV節點。
[0022]本發明的有益效果是:本發明的基於PV節點-環網綜合補償矩陣的配電網潮流計算方法，依據基爾霍夫定律提出PV節點-環網綜合補償矩陣，針對PV節點考慮潮流的單向性，確定PV節點各類阻抗；對於環網，通過環網的電流補償，保持環網斷開點的電壓相等，解決了配電網潮流傳統計算方法因不能綜合考慮DG節點的特殊性和弱環網運行的影響而失效的問題，對於含多種分布式電源且存在環網的配電網絡潮流計算有效，思路巧妙，具有良好的應用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明的流程圖。[0024]圖2為環網斷開情況一簡圖。
[0025]圖3為環網斷開情況二簡圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。
[0027]如圖1所示:基於PV節點-環網綜合補償矩陣的配電網潮流計算方法，包括以下步驟，
[0028]步驟(1)，讀取配電網的數據，確定環網和斷開點位置，構造PV節點-環網綜合補償矩陣。
[0029]如圖2和3，確定環網和斷開點位置步驟如下:先採用分層編號原則建立節點關係矩陣，在建立節點關係矩陣的同時，若出現一個節點存在兩個父節點或者兩個節點相互為父節點，則確認為環網，然後對環網進行解環，採用等層次法確定斷開點位置；所述等層次法為斷開點斷開後形成的兩個新節點，在層次上最多相差一。
[0030]所述構造的PV節點-環網綜合補償矩陣為
【權利要求】
1.基於PV節點-環網綜合補償矩陣的配電網潮流計算方法，其特徵在於:包括以下步驟， 步驟(1)，讀取配電網的數據，確定環網和斷開點位置，構造PV節點-環網綜合補償矩陣； 步驟(2)，設定數據迭代初值和迭代次數上限； 步驟(3)，節點斷開後對新的節點進行有功功率、無功功率分配，並進行PV-PQ節點轉化判定，修正PV節點-環網綜合補償矩陣； 步驟(4)，計算各節點的注入電流和支路電流，然後通過回代求出各節點電壓； 步驟(5)，計算PV節點的偏差量和環網的偏差量，獲得補償電流，再在補償電流的基礎上重新計算支路電流，修正各節點電壓，並且進行補償； 步驟(6)，各節點滿足I Vi(IVi(H) I ( ε，並且PV節點滿足I Vi0d-Vi I ( ε，則計算收斂；否則，使k = k+l，回到步驟(3)，繼續計算，直到計算收斂；其中k為迭代次數，Vi05)為第i個節點第k次迭代後電壓，Vi(H)為第i個節點第k-Ι次迭代後電壓，Vi為第i個節點初始電壓，ε為收斂誤差； 步驟(7)，輸出計算結果。
2.根據權利要求1所述的基於PV節點-環網綜合補償矩陣的配電網潮流計算方法，其特徵在於:步驟(1)確定環網和斷開點位置步驟如下:先採用分層編號原則建立節點關係矩陣，在建立節點關係矩陣的同時，若出現一個節點存在兩個父節點或者兩個節點相互為父節點，則確認為環網，然後對環網進行解環，採用等層次法確定斷開點位置；所述等層次法為斷開點斷開後形成的兩個新節點，在層次上最多相差一。
3.根據權利要求1所述的基於PV節點-環網綜合補償矩陣的配電網潮流計算方法，其特徵在於:步驟(3)節點斷開後對新的節點進行有功功率、無功功率分配，數據初始時可以採用平分原則，再在每次迭代的過程中，通過補償進行調整，功率需要始終滿足:
Pil — Pi_Pi2
Qil — Qj-Qi2 其中=PpQi分別為環網i的斷開點的有功功率和無功功率；Pn、Qn分別為斷開點i新形成的點I的有功功率和無功功率；Pi2、Qi2分別為點2的有功功率和無功功率。
4.根據權利要求1所述的基於PV節點-環網綜合補償矩陣的配電網潮流計算方法，其特徵在於:步驟(3)PV-PQ節點轉化判定過程如下:若經過修正後的PV節點無功功率越限，將其轉換成對應的PQ節點；若PQ節點在迭代中，又出現該節點電壓高於或低於PV節點的指定電壓幅值，重新將其PQ節點轉換成PV節點。
【文檔編號】H02J3/00GK103618311SQ201310655070
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月6日 優先權日:2013年12月6日
【發明者】周恆俊, 朱英傑, 胡向陽, 王峰 申請人:國家電網公司, 江蘇省電力公司南京供電公司, 江蘇省電力公司