一種基於疊加原理的配電網在線潮流計算方法
2023-05-28 12:05:21
專利名稱：一種基於疊加原理的配電網在線潮流計算方法
技術領域：
本發明涉及電力系統運行與安全分析技術領域，具體涉及一種基於疊加原理的配電網在線潮流計算方法。
背景技術：
潮流計算是電力系統中應用最為廣泛、最基本和最重要的電氣計算，它的任務是根據給定的網絡結構及運行條件，計算整個網絡的潮流分布。潮流計算的結果，無論是對於現有系統運行方式的分析研究，還是對規劃階段設計方案的分析比較，都是必不可少的。電力系統靜態、暫態穩定計算也需要利用潮流計算的結果，這些都屬於離線計算的範疇。隨著現代化的調度控制中心的建立，為了對電力系統進行實時安全監控，需要根據實時資料庫提供的信息，判斷系統當前的運行狀態並對預想事故進行安全分析，這就需要進行在線潮流計算。配電網具有以下特點網絡拓撲一般呈輻射狀、但也有短時環網運行狀態，R/X比值較大，支路數和節點數十分龐大，三相不平衡等。這些特點導致網絡雅克比矩陣出現不同程度的病態特徵，傳統的牛頓拉夫遜法、快速解耦法等算法對配電網不再適用。專家學者們研究提出了適用於配電網特點的潮流計算方法，如隱式高斯法、前推回代法、迴路阻抗法等。這些算法可直接利用節點及支路參數，無需利用雅克比矩陣，編程簡單，算法收斂性好， 但都要用到複雜的節點編號方法，節點編號對算法實現有很大影響。配電網可以看作是線性網絡，線性系統的疊加原理對配電網同樣適用。部分專家學者在處理弱環配電網潮流計算中，提出將環網運行的配電網轉化為輻射型配電網，利用疊加原理，將環網潮流視為環網前的輻射網潮流與環網兩端電壓向量差引起的潮流的疊加。配電網各個支路的電壓降和支路通過的電流也適用疊加原理，可以看作是各個負荷電流共同作用的結果。當網絡結構和運行方式維持恆定時，單位負荷電流在各個支路引起的電壓降以及電流向量是恆定的，可以利用離線潮流計算結果計算得出。在線潮流計算主要用於運行中電力系統的監視和實時控制，除了可靠的收斂特性外，計算速度快、佔用內存少也是最基本的要求。常規的潮流計算方法，不能很好的滿足配電網在線潮流計算對計算速度和收斂性的要求。
發明內容
本發明提出一種基於疊加原理的配電網在線潮流計算方法。該方法利用離線潮流計算結果，事先計算得出各負荷節點單位負荷電流在各支路引起的電壓降/電流向量；進行在線潮流計算時，根據負荷節點負荷電流以及單位負荷電流引起的支路電壓降/電流向量，利用線性系統的疊加原理計算支路電壓降/電流向量，進而計算出節點電壓、支路電流
等ο
該方法的技術原理如下對於一個實際配電網，當網絡結構和運行方式一定時，各支路電壓降向量適用疊加原理，即一個支路的電壓降向量等於各個負荷節點在該支路引起的電壓降向量之和，某負荷節點負荷電流在一個支路引起的電壓降向量與該負荷電流成正比。利用離線潮流計算結果，計算出各負荷節點單位負荷電流在各支路引起的電壓降向量；進行在線潮流計算時， 根據各負荷節點負荷電流及上述計算出的各負荷節點單位負荷電流在各支路引起的電壓降向量，利用線性系統的疊加原理計算出各支路電壓降向量，進而計算出各節點電壓、各支路損耗、各節點/支路功率等。上述求解方法對支路電流的求解同樣適用。對於一個實際配電網，當網絡結構和運行方式一定時，各支路電流向量適用疊加原理，即一個支路的電流向量等於各個負荷節點在該支路引起的電流向量之和，某負荷節點負荷電流在一個支路弓I起的電流向量與該負荷電流成正比。利用離線潮流計算結果，計算出各負荷節點單位負荷電流在各支路引起的電流向量；進行在線潮流計算時，根據各負荷節點負荷電流及上述計算出的各負荷節點單位負荷電流在各支路引起的電流向量，利用線性系統的疊加原理計算出各支路通過的電流向量，進而計算出各支路電壓降、各節點電壓、各支路損耗、各節點/支路功率等。本發明提供的一種基於疊加原理的配電網在線潮流計算方法，其改進之處在於， 利用離線潮流計算的結果和線性系統的疊加原理進行在線潮流計算；配電網的網絡結構和運行方式一定時，利用離線潮流計算結果，事先計算出各負荷節點單位負荷電流在各支路引起的電壓降向量，進行在線潮流計算時，根據各負荷節點負荷電流和所述計算出的各負荷節點單位負荷電流在各支路引起的電壓降向量，利用線性系統的疊加原理計算出各支路電壓降向量，進而計算出各節點電壓、各支路損耗和各節點/ 支路功率；或者利用離線潮流計算結果，事先計算出各負荷節點單位負荷電流在各支路引起的電流向量，進行在線潮流計算時，根據各負荷節點負荷電流和所述計算出的各負荷節點單位負荷電流在各支路引起的電流向量，利用線性系統的疊加原理計算出各支路通過的電流向量，進而計算出各支路電壓降、各節點電壓、各支路損耗和各節點/支路功率。其中，所述利用離線潮流計算結果，事先計算出各負荷節點單位負荷電流在各支路引起的電壓降向量；進行在線潮流計算時，根據各負荷節點負荷電流和所述計算出的各負荷節點單位負荷電流在各支路引起的電壓降向量，利用線性系統的疊加原理計算出各支路電壓降向量，進而計算出各節點電壓、各支路損耗和各節點/支路功率，包括以下步驟(I)依據離線潮流計算結果，列寫電壓降落矩陣
IU11AU12 · Δυυ·· Δυ η"AU21AU22 . Δυ^-Δυ2η
AU =AU11Δυι2 . Δυ -Δυιη_AUmlAUm2 · AUmj-AU'式中AU為m*n階矩陣；m為負荷節點數；n為支路數，AUij為在節點i注入單位電流，其餘節點注入電流為O時，支路j的電壓降向量。(2)根據各負荷節點負荷電流，計算各支路電壓降向量
AUj =YjI1 *Δυ^
1=1式中AU」為支路j的電壓降向量山為負荷節點i的負荷電流。(3)從饋線首端至末端，依次計算各個節點電壓Ui = Uk- Δ Uj式中k，i分別為支路j的首端節點和末端節點，Uk為首端節點k的電壓，Ui為末端節點i的電壓。(4)計算各支路電流
AU,AIj =——式中Δ Ij表示通過支路j的電流向量，Zj表示支路j的阻抗參數。(5)計算功率分布及功率損耗，輸出結果。其中，利用離線潮流計算結果，事先計算出各負荷節點單位負荷電流在各支路引起的電流向量；進行在線潮流計算時，根據各負荷節點負荷電流和所述計算出的各負荷節點單位負荷電流在各支路引起的電流向量，利用線性系統的疊加原理計算出各支路通過的電流向量，進而計算出各支路電壓降、各節點電壓、各支路損耗和各節點/支路功率，包括如下步驟(I)依據離線潮流計算結果，列寫電流矩陣
ΔΙ ΔΙ12 ··· AIlj ··· ΔΙ1η AI21 AI22 . · · AI2j . · · ΔΙ2η
_AIml AIm2 …AImj …Almn _式中△ I為m*n階矩陣；m為負荷節點數；n為支路數；Δ Iij表示在負荷節點i注入單位電流，其餘負荷節點注入電流為O時，支路j通過的電流向量。(2)根據各負荷節點負荷電流，計算各支路電流向量I1* AIij
1=1式中Λ Ij為支路j的電流向量山為負荷節點i的負荷電流。(3)計算各支路電壓降向量AUj = Δ Ij^Zj式中Λ Uj為支路j的電壓降向量；Zj為支路j的阻抗參數。(4)從饋線首端至末端，依次計算各個節點電壓Ui = Uk- Δ Uj式中Uk表示支路j的首端節點k的電壓，Ui表示支路j的末端節點i的電壓。(5)計算功率分布及功率損耗，輸出結果。其中，當網絡結構和運行方式發生變化時，採用如下方式對Λ U進行修正(a)對於閉環設計、開環運行的網絡，增加一條支路時AU的修正
從原有負荷節點i引出一條支路，同時增加一個負荷節點，編號n+1，由於負荷節 點數增加，支路數增加，電壓降落矩陣AU增加一行一列(矩陣中(m+1)行和(n+1)列為 增加的一行一列)
權利要求
1.一種基於疊加原理的配電網在線潮流計算方法，其特徵在於，利用離線潮流計算的結果和線性系統的疊加原理進行在線潮流計算；配電網的網絡結構和運行方式一定時，利用離線潮流計算結果，先計算出各負荷節點單位負荷電流在各支路引起的電壓降向量，進行在線潮流計算時，根據各負荷節點負荷電流和所述計算出的各負荷節點單位負荷電流在各支路引起的電壓降向量，利用線性系統的疊加原理計算出各支路電壓降向量，進而計算出各節點電壓、各支路損耗和各節點/支路功率；或者利用離線潮流計算結果，先計算出各負荷節點單位負荷電流在各支路引起的電流向量，進行在線潮流計算時，根據各負荷節點負荷電流和所述計算出的各負荷節點單位負荷電流在各支路引起的電流向量，利用線性系統的疊加原理計算出各支路通過的電流向量，進而計算出各支路電壓降、各節點電壓、各支路損耗和各節點/支路功率。
2.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述利用離線潮流計算結果，先計算出各負荷節點單位負荷電流在各支路引起的電壓降向量；進行在線潮流計算時，根據各負荷節點負荷電流和所述計算出的各負荷節點單位負荷電流在各支路引起的電壓降向量，利用線性系統的疊加原理計算出各支路電壓降向量，進而計算出各節點電壓、各支路損耗和各節點/ 支路功率，包括以下步驟(I)依據離線潮流計算結果，列寫電壓降落矩陣
3.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，利用離線潮流計算結果，先計算出各負荷節點單位負荷電流在各支路引起的電流向量；進行在線潮流計算時，根據各負荷節點負荷電流和所述計算出的各負荷節點單位負荷電流在各支路引起的電流向量，利用線性系統的疊加原理計算出各支路通過的電流向量，進而計算出各支路電壓降、各節點電壓、各支路損耗和各節點/支路功率，包括如下步驟(I)依據離線潮流計算結果，列寫電流矩陣
4.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，當網絡結構和運行方式發生變化時，採用下述方式對Λ U進行修正(a)對於閉環設計、開環運行的網絡，增加一條支路時AU的修正從原有負荷節點i引出一條支路，同時增加一個負荷節點，編號n+1，電壓降落矩陣AU 增加一行一列
5.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述配電網在線潮流計算方法用於單相潮流計算或三相潮流計算。
全文摘要
本發明公開了一種基於疊加原理的配電網在線潮流計算方法。該方法利用離線潮流計算結果，事先計算得出各負荷節點單位負荷電流在各支路引起的電壓降/電流向量；進行在線潮流計算時，根據負荷節點負荷電流以及單位負荷電流引起的支路電壓降/電流向量，利用線性系統的疊加原理計算支路電壓降/電流向量，進而計算出節點電壓、支路電流等。本發明可以很好的解決配電網在線潮流計算問題，無需對節點進行重新編號，直接利用離線潮流計算的節點編號即可。本發明對開環、閉環潮流計算均可適用，無需對環網潮流進行特殊處理；既可用於單相潮流計算，也可用於三相潮流計算；具有計算速度快、佔用內存少、穩定性好的特點。
文檔編號H02J3/00GK102593823SQ201210022528
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月1日 優先權日2012年2月1日
發明者仉天舒, 孟曉麗, 宋曉輝, 張瑜, 李建芳, 李雅潔, 盛萬興, 賈東梨 申請人:中國電力科學研究院