CN103632052A - 一种配电网潮流计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电网潮流计算方法，包括步骤：将原始数据转换成需要的数据格式；根据邻接关系矩阵获得末端支路在前，电源支路在后的潮流计算顺序；对各节点的电压赋初值；从末端逐级向前计算各支路功率损耗值；从首端开始根据电源节点电压和计算的支路功率值逐级向后计算各节点电压；根据预先设定的收敛标准判断是否收敛，若不满足收敛标准，将各节点电压计算值作为新的初始值开始进入下一次迭代；重复上述过程，直至满足收敛标准。本发明简单，方便，计算效率高，同时不需要矩阵运算。

Description

一种配电网潮流计算方法

技术领域

本发明涉及一种配电网潮流计算方法。

背景技术

配电网潮流计算是电网经济运行和系统分析的重要基础。配电网不仅呈辐射状运行结构，而且分支多，各馈线之间基本没有联系，与输电网络结构有明显差异，输电网和配电网的潮流计算方法不同。近年来出现了许多计算配电网潮流的算法，这些算法各有优劣。如牛顿-拉夫逊法、PQ分解法等，均以高压电网为对象，而配电网络的电压等级较低，其线路特性和负荷特性都与高压电网有很大区别，因此很难直接应用这些潮流计算方法。因此研究适用于配电网络的潮流算法非常重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种配电网潮流计算方法，简单，方便，计算效率高，同时不需要矩阵运算。

实现上述目的的技术方案是：

一种配电网潮流计算方法，包括下列步骤：

步骤S1，将待求配电网的原始数据转换成计算需要的数据格式；

步骤S2，根据邻接关系矩阵获得末端支路在前，电源支路在后的潮流计算顺序；

步骤S3，对各节点的电压赋初值；

步骤S4，从末端逐级向前计算各支路功率损耗值；

步骤S5，从首端开始根据电源节点电压和计算的支路功率值逐级向后计算各节点电压；

步骤S6，判断：各节点迭代前和迭代后的电压模值之差中的最大值是否小于计算精度，若是，进入步骤S8；若否，进入步骤S7；

步骤S7，将迭代后的电压值作为各节点电压新的初始值，返回步骤S4；

步骤S8，计算网损，潮流计算结束。

上述的配电网潮流计算方法，其中，所述步骤S4具体包括：

先计算各节点的注入功率，然后从末端支路开始，根据下列公式(1)和(2)计算，求得支路上功率的损耗，进而求得支路首端的功率；

$\mathrm{\ΔP}=\frac{P^2+Q^2}{U^2}---\left(1\right)$

$\mathrm{\ΔQ}=\frac{P^2+Q^2}{U^2}X---\left(2\right)$

然后将支路首端的功率叠加进支路首节点的注入功率内，再按照公式(1)和(2)重复以上计算过程，逐步前推，直至最前端支路；

式（1）、式（2）中，P、Q表示支路上的功率；U表示节点上的电压；R、X表示支路上的阻抗；△P和△Q表示支路上功率的损耗.

上述的配电网潮流计算方法，其中，所述步骤S5具体包括：

从最前端出发，逐段回推，由支路功率求各节点电压。按照公式(3)，逐段回推，可求得各节点的电压；

$U_j=\sqrt{{(U_i-\frac{P_{\mathrm{ij}}{R}_{\mathrm{ij}}+Q_{\mathrm{ij}}{X}_{\mathrm{ij}}}{U_i})}^2+{\left(\frac{P_{\mathrm{ij}}{X}_{\mathrm{ij}}-Q_{\mathrm{ij}}{R}_{\mathrm{ij}}}{U_i}\right)}^2}---\left(3\right)$

式中，i、j分别为父、子节点；U_i、U_j分别为节点i和节点j上的电压；P_ij、Q_ij为支路ij上的功率；R_ij、X_ij为支路ij的阻抗。

本发明的有益效果是：本发明由末端向始端推算时，仅计算各支路中的功率损耗而不计算电压降落；待求得始端的功率后，再运用给定的始端电压和求得的始端功率由始端向末端逐段推算电压降落，以得到全网各节点的电压。然后根据预先设定的收敛标准判断是否收敛，若不满足收敛标准，将各节点电压计算值作为新的初始值开始进入下一次迭代。重复上述过程，直至满足收敛标准，结束计算，简单，方便，计算效率高，同时不需要矩阵运算。

附图说明

图1是本发明的配电网潮流计算方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图1，本发明的配电网潮流计算方法，包括：

步骤S1，将待求配电网的原始数据转换成计算需要的数据格式；所需数据包括节点数目、支路数目、电源节点编号、每条支路对应的首末节点号、一维阻抗矩阵、负荷有功和无功、电源节点电压、邻接关系矩阵；

邻接关系矩阵的形成如下：规定从电源节点至负荷的方向为潮流正方向，以列的编号作为起始节点编号，行的编号作为末端节点编号，规定从起始节点至末端节点的方向若顺着潮流正方向则记作1，逆着潮流正方向则记作-1，两节点之间无关联记作0，从而形成一个上三角阵形式的邻接关系矩阵。

步骤S2，形成潮流计算顺序：根据邻接关系矩阵获得末端支路在前，电源支路在后的潮流计算顺序，即：从电源节点开始，将最前端的支路号存入计算顺序数组的末尾，向后遍历直至末梢支路，最后形成潮流计算顺序数组；

步骤S3，对各节点的电压赋初值；

步骤S4，从末端逐级向前计算各支路功率损耗值，即：

先计算各节点的注入功率，然后从末端支路开始，根据下列公式(1)和(2)计算，可求得支路上功率的损耗，进而求得支路首端的功率；

$\mathrm{\ΔP}=\frac{P^2+Q^2}{U^2}---\left(1\right)$

$\mathrm{\ΔQ}=\frac{P^2+Q^2}{U^2}X---\left(2\right)$

式中，P、Q表示支路上的功率；U表示节点上的电压；R、X表示支路上的阻抗；△P和△Q表示支路上功率的损耗；

然后将支路首端的功率叠加进支路首节点的注入功率内，再按照公式(1)和(2)重复以上计算过程，逐步前推，直至最前端支路；

步骤S5，从首端开始根据电源节点电压和计算的支路功率值逐级向后计算各节点电压，即：

从最前端出发，逐段回推，由支路功率求各节点电压。按照公式(3)，逐段回推，可求得各节点的电压；

$U_j=\sqrt{{(U_i-\frac{P_{\mathrm{ij}}{R}_{\mathrm{ij}}+Q_{\mathrm{ij}}{X}_{\mathrm{ij}}}{U_i})}^2+{\left(\frac{P_{\mathrm{ij}}{X}_{\mathrm{ij}}-Q_{\mathrm{ij}}{R}_{\mathrm{ij}}}{U_i}\right)}^2}---\left(3\right)$

式中，i、j分别为父、子节点；U_i、U_j分别为节点i和节点j上的电压；P_ij、Q_ij为支路ij上的功率；R_ij、X_ij为支路ij的阻抗；

步骤S6，收敛标准判断：各节点迭代前和迭代后的电压模值之差中的最大值是否小于计算精度，若是，进入步骤S8；若否，进入步骤S7；

步骤S7，将迭代后的电压值作为各节点电压新的初始值，返回步骤S4；

步骤S8，计算网损，潮流计算结束。

综上，本发明简单，方便，进行有效地潮流计算，效率高，同时不需要矩阵运算。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (3)

1.一种配电网潮流计算方法，其特征在于，包括下列步骤： 

步骤S1，将待求配电网的原始数据转换成计算需要的数据格式； 

步骤S2，根据邻接关系矩阵获得末端支路在前，电源支路在后的潮流计算顺序； 

步骤S3，对各节点的电压赋初值； 

步骤S4，从末端逐级向前计算各支路功率损耗值； 

步骤S5，从首端开始根据电源节点电压和计算的支路功率值逐级向后计算各节点电压； 

步骤S6，判断：各节点迭代前和迭代后的电压模值之差中的最大值是否小于计算精度，若是，进入步骤S8；若否，进入步骤S7； 

步骤S7，将迭代后的电压值作为各节点电压新的初始值，返回步骤S4； 

步骤S8，计算网损，潮流计算结束。 

2.根据权利要求1所述的配电网潮流计算方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括： 

先计算各节点的注入功率，然后从末端支路开始，根据下列公式(1)和(2)计算，求得支路上功率的损耗，进而求得支路首端的功率； 

然后将支路首端的功率叠加进支路首节点的注入功率内，再按照公式(1)和(2)重复以上计算过程，逐步前推，直至最前端支路； 

式（1）、式（2）中，P、Q表示支路上的功率；U表示节点上的电压；R、X表示支路上的阻抗；△P和△Q表示支路上功率的损耗。

3.根据权利要求1所述的配电网潮流计算方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括： 

从最前端出发，逐段回推，由支路功率求各节点电压。按照公式(3)，逐段回推，可求得各节点的电压； 

式中，i、j分别为父、子节点；U_i、U_j分别为节点i和节点j上的电压；P_ij、Q_ij为支路ij上的功率；R_ij、X_ij为支路ij的阻抗。