CN103812103B - 一种采用区间潮流迭代的用户电压波动预评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用区间潮流迭代的用户电压波动预评估方法，首先建立区间潮流迭代式，然后对用户电压波动进行预评估：1、根据负荷特性和结点类型确定结点的电压初值、注入有功功率和注入无功功率初值；2、根据初值或第<i>k</i>次迭代结果，通过区间潮流迭代式迭代计算第<i>k</i>+1次迭代后结点的电压区间值和注入功率区间值；3、判断结点的电压区间值和注入功率区间值是否超限，并进行修正；4、判断迭代结果是否满足收敛条件，是则输出各个结点的电压区间范围，否则重复步骤2-3；5、根据输出的结点电压区间范围，预评估用户接入电网造成的供电结点的电压波动影响。该方法能够预测用户接入电网运行以后对供电点造成的电压波动范围，预测准确度高。

Description

一种采用区间潮流迭代的用户电压波动预评估方法

技术领域

本发明涉及电压波动评估技术领域，特别是一种采用区间潮流迭代的用户电压波动预评估方法。

背景技术

为了实现电网安全、可靠、经济运行的目标，在用户新建或增容时，需要结合用户发展、电网运行现状和规划开展可研及设计工作。用户接入方式应满足电力系统安全运行和供电可靠性的要求，用户的冲击负荷、波动负荷对供电质量产生的影响不应干扰和妨碍电网的安全运行。

由于用户在可研、设计阶段尚未完成全部设备选型，其提供的负荷数据不可避免地存在不完备性、不确定性，因而采用现有的电力系统数字仿真软件进行用户评估存在较大的难度，其结果也往往与后续实际运行中的监测数据相差较大。

目前最常用的电压波动评估方法主要有两种：一种是基于用户无功功率波动量的估算法，另一种是基于最大、最小方式潮流的差值法。基于用户无功功率波动量的估算法需要电力部门提供供电结点的电气参数以便等效供电电网，存在数据获取难度大、准确度低等问题，限制了该评估方法的应用。基于两次潮流的差值法分别计算评估用户在最大负荷功率和最小负荷功率下的电网潮流，然后根据两个潮流结果的差值来评估用户造成的电压波动量。在存在多个波动用户的复杂网络中，以上两种评估方法对系统做了过多的假设和简化，评估结果过于片面，可信度低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用区间潮流迭代的用户电压波动预评估方法，该方法能够预测用户接入电网运行以后对供电点造成的电压波动范围，预测准确度高。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种采用区间潮流迭代的用户电压波动预评估方法，首先建立区间潮流迭代式如下：

其中，i=2,3,…,n，、分别为第(k+1)次迭代、第k次迭代后第i个结点的电压区间值，Y _i1、Y _ii 、Y _ij 分别为结点导纳矩阵第i行第1列、第i行第i列、第i行第j列元素，、分别为第k次迭代后第i个结点的注入有功功率区间值和注入无功功率区间值，第1个结点为电网平衡结点，为电网平衡结点的电压区间值，其为给定值，不参与迭代，表示第k次迭代后第i个结点的电压区间所对应的共轭区间，Real[]表示取计算结果的实数部分，Imag[]表示取结算结果的虚数部分；

然后，按如下步骤对用户电压波动进行预评估：

步骤(1)根据负荷特性和结点类型确定结点的电压初值、注入有功功率初值和注入无功功率初值；

步骤(2)根据给定的初值或第k次迭代结果，通过所述区间潮流迭代式迭代计算第(k+1)次迭代后结点的电压区间值、注入有功功率区间值和注入无功功率区间值；

步骤(3)判断结点的电压区间值、注入有功功率区间值和注入无功功率区间值是否超限，并按如下方法进行修正：

对于装有调压设备的结点，其电压区间值在迭代后仍用初值替换迭代结果，但如果该结点注入功率区间值的迭代结果超出规定的功率极限范围，则用所述功率极限范围替换迭代得到的注入功率区间值，取电压区间值的迭代结果参与下次迭代；对于接有功率恒定或功率变化范围确定的负荷的结点，其注入功率区间值在迭代后也仍用初值替换迭代结果，但如果该结点电压区间值的迭代结果超出规定的电压极限范围，则用所述电压极限范围替换迭代得到的电压区间值，取注入功率区间值的迭代结果参与下次迭代；

步骤(4)判断第(k+1)次迭代结果是否满足如下的收敛条件：

其中，ε是预先给定的阈值，、分别为第k次迭代后第i个结点的电压区间值的上、下限；如果迭代结果满足收敛条件，则输出各个结点的电压区间范围，否则重复步骤(2)-(3)；

步骤(5)根据输出的结点电压区间范围，预评估用户接入电网造成的供电结点的电压波动影响。

进一步的，所述区间潮流迭代式的建立方法如下：

设负荷的有功功率的上、下限分别为、，无功功率的上、下限分别为、，则该负荷的有功功率区间模型、无功功率区间模型和复功率区间模型分别为：

(1.1)

(1.2)

(1.3)

建立电网的区间导纳结点网络方程如式(1.4)所示：

(1.4)

其中，为第i个结点的注入电流区间值，Y _ij 为结点导纳矩阵第i行第j列元素，为第j个结点的电压区间值，用直角坐标表示为，、分别为第j个结点电压的实部的上限值与下限值，、分别为第j个结点电压的虚部的上限值与下限值；

区间复数功率与电流关系式如式(1.5)所示：

(1.5)

其中、分别为第i结点的注入有功功率区间值和注入无功功率区间值；

根据区间导纳结点网络方程(1.4)和区间复数功率与电流关系式(1.5)得到式(1.6)：

(1.6)

对式(1.6)进行化简即可得到所述区间潮流迭代式。

本发明的有益效果是提出了一种采用区间潮流迭代运算的用户电压波动预评估方法，能够实现在复杂的多结点供电网络上，预测用户接入电网运行以后对供电点造成的电压波动范围，以便预先采取必要的治理措施或者选择更合适的用户接入点。该方法将区间分析方法运用于电力系统潮流计算，从而可以得到待评估用户的电压幅值波动区间，可以实现更合理地评估用户接入运行对电网电压质量的影响。该方法可以保留原始供电网络拓扑结构，避免了繁琐的电网等效化简过程，工程实用性高。

附图说明

图1是本发明实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明采用区间潮流迭代的用户电压波动预评估方法，首先建立区间潮流迭代式如下：

(1)

其中，i=2,3,…,n，、分别为第(k+1)次迭代、第k次迭代后第i个结点的电压区间值，Y _i1、Y _ii 、Y _ij 分别为结点导纳矩阵第i行第1列、第i行第i列、第i行第j列元素，、分别为第k次迭代后第i个结点的注入有功功率区间值和注入无功功率区间值，第1个结点为电网平衡结点，为电网平衡结点的电压区间值，其为给定值，不参与迭代，表示第k次迭代后第i个结点的电压区间所对应的共轭区间，Real[]表示取计算结果的实数部分，Imag[]表示取结算结果的虚数部分；

然后，如图1所示，按如下步骤对用户电压波动进行预评估：

步骤(1)迭代计算开始时，根据负荷特性和结点类型确定结点的电压初值、注入有功功率初值和注入无功功率初值。电网平衡结点的电压初值为其给定值，如式(2)中结点1。装有调压设备的结点的电压初值取固定的区间值，如式(2)中结点2。负荷结点的电压初值取额定电压（Ue+j0），如式(2)中结点3到结点n。注入有功功率和注入无功功率的初值选择过程与电压初值的选择类似。

(2)

步骤(2)根据给定的初值或第k次迭代结果，通过所述区间潮流迭代式迭代计算第(k+1)次迭代后结点的电压区间值、注入有功功率区间值和注入无功功率区间值。先计算所有电压区间值的第(k+1)次迭代值，再计算注入有功功率的第(k+1)次迭代值和注入无功功率的第(k+1)次迭代值。

步骤(3)判断结点的电压区间值、注入有功功率区间值和注入无功功率区间值是否超限，并按如下方法进行修正：

对于装有调压设备的结点，结点电压基本保持不变，其电压区间值在迭代后仍用初值替换迭代结果，但如果该结点注入功率区间值的迭代结果超出规定的功率极限范围，则用所述功率极限范围替换迭代得到的注入功率区间值，取电压区间值的迭代结果参与下次迭代；对于接有功率恒定或功率变化范围确定的负荷的结点，其注入功率区间值在迭代后也仍用初值替换迭代结果，但如果该结点电压区间值的迭代结果超出规定的电压极限范围，则用所述电压极限范围替换迭代得到的电压区间值，取注入功率区间值的迭代结果参与下次迭代。

步骤(4)判断第(k+1)次迭代结果是否满足如下的收敛条件：

(3)

其中，ε是预先给定的阈值，、分别为第k次迭代后第i个结点的电压区间值的上、下限；如果迭代结果满足收敛条件，则输出各个结点的电压区间范围，否则重复步骤(2)-(3)；

步骤(5)根据输出的结点电压区间范围，预评估用户接入电网造成的供电结点的电压波动影响。

所述区间潮流迭代式的建立方法如下：

若已知负荷的功率在一定范围内进行波动，则其有功功率、无功功率及复功率均可用对应区间模型来表示。设负荷的有功功率的上、下限分别为、，无功功率的上、下限分别为、，则该负荷的有功功率区间模型、无功功率区间模型和复功率区间模型分别为：

(1.1)

(1.2)

(1.3)

对于某些特殊的负荷，其功率值是恒定的，即满足、，则其区间模型用点区间来表示。

建立电网的区间导纳结点网络方程如式(1.4)所示：

(1.4)

其中，为第i个结点的注入电流区间值，Y _ij 为结点导纳矩阵第i行第j列元素，为第j个结点的电压区间值，用直角坐标表示为，、分别为第j个结点电压的实部的上限值与下限值，、分别为第j个结点电压的虚部的上限值与下限值。

区间复数功率与电流关系式如式(1.5)所示：

(1.5)

其中、分别为第i结点的注入有功功率区间值和注入无功功率区间值。

根据区间导纳结点网络方程(1.4)和区间复数功率与电流关系式(1.5)得到式(1.6)：

(1.6)

对式(1.6)进行化简即可得到所述区间潮流迭代式。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种采用区间潮流迭代的用户电压波动预评估方法，其特征在于，首先建立区间潮流迭代式如下：

其中，i=2,3,…,n，、分别为第(k+1)次迭代、第k次迭代后第i个结点的电压区间值，、分别表示第k次迭代、第(k+1)次迭代后第j个结点的电压区间值，Y _i1、Y _ii 、Y _ij 分别为结点导纳矩阵第i行第1列、第i行第i列、第i行第j列元素，、分别为第k次迭代后第i个结点的注入有功功率区间值和注入无功功率区间值，第1个结点为电网平衡结点，为电网平衡结点的电压区间值，其为给定值，不参与迭代，表示第k次迭代后第i个结点的电压区间所对应的共轭区间，Real[]表示取计算结果的实数部分，Imag[]表示取计算结果的虚数部分；

然后，按如下步骤对用户电压波动进行预评估：

步骤(1)根据负荷特性和结点类型确定结点的电压初值、注入有功功率初值和注入无功功率初值；

步骤(2)根据给定的初值或第k次迭代结果，通过所述区间潮流迭代式迭代计算第(k+1)次迭代后结点的电压区间值、注入有功功率区间值和注入无功功率区间值；

步骤(3)判断结点的电压区间值、注入有功功率区间值和注入无功功率区间值是否超限，并按如下方法进行修正：

对于装有调压设备的结点，其电压区间值在迭代后仍用初值替换迭代结果，但如果该结点注入功率区间值的迭代结果超出规定的功率极限范围，则用所述功率极限范围替换迭代得到的注入功率区间值，取电压区间值的迭代结果参与下次迭代；对于接有功率恒定或功率变化范围确定的负荷的结点，其注入功率区间值在迭代后也仍用初值替换迭代结果，但如果该结点电压区间值的迭代结果超出规定的电压极限范围，则用所述电压极限范围替换迭代得到的电压区间值，取注入功率区间值的迭代结果参与下次迭代；

步骤(4)判断第(k+1)次迭代结果是否满足如下的收敛条件：

其中，ε是预先给定的阈值，、分别为第k次迭代后第i个结点的电压区间值的上、下限，、分别表示第k+1次迭代后第i个结点的电压区间值的上、下限；如果迭代结果满足收敛条件，则输出各个结点的电压区间范围，否则重复步骤(2)-(3)；

步骤(5)根据输出的结点电压区间范围，预评估用户接入电网造成的供电结点的电压波动影响。

2.根据权利要求1所述的一种采用区间潮流迭代的用户电压波动预评估方法，其特征在于，所述区间潮流迭代式的建立方法如下：

设负荷的有功功率的上、下限分别为、，无功功率的上、下限分别为、，则该负荷的有功功率区间模型、无功功率区间模型和复功率区间模型分别为：

(1.1)

(1.2)

(1.3)

建立电网的区间导纳结点网络方程如式(1.4)所示：

(1.4)

其中，为第i个结点的注入电流区间值，Y _ij 为结点导纳矩阵第i行第j列元素，为第j个结点的电压区间值，用直角坐标表示为，、分别为第j个结点电压的实部的上限值与下限值，、分别为第j个结点电压的虚部的上限值与下限值；

区间复数功率与电流关系式如式(1.5)所示：

(1.5)

其中、分别为第i结点的注入有功功率区间值和注入无功功率区间值，表示第i个结点的电压区间所对应的共轭区间；

根据区间导纳结点网络方程(1.4)和区间复数功率与电流关系式(1.5)得到式(1.6)：

(1.6)

对式(1.6)进行化简即可得到所述区间潮流迭代式。