CN105762794A - 计及同步相量测量单元的配电网潮流计算方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种计及同步相量测量单元的配电网潮流计算方法及系统，能够在同步相量测量单元测量误差较大的情况下，得到准确可靠的潮流计算结果。所述方法包括：S1、利用前推回代法进行回代计算和前推计算，在考虑PMU误差时，使用区间参数描述PMU测量值；S2、计算步骤S1的计算结果中的安装有PMU的节点的电压与所述回代计算过程中计算相应节点的功率损耗所使用的电压的差值，根据所述差值对所述前推过程中计算相应节点的功率损耗所使用的电压进行修正；S3、重复步骤S1和S2，直至所述前推回代法的计算结果满足预设的收敛条件。

Description

计及同步相量测量单元的配电网潮流计算方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种计及同步相量测量单元的配电网潮流计算方法及系统。

背景技术

潮流计算是对电力系统进行规划和分析的基础，分布式电源在配电网的广泛接入会对系统的潮流、电压分布等产生影响，所以需针对这一情况对传统潮流算法做出改进。传统的潮流计算方法都是基于恒功率负荷，未考虑负荷的电压特性。在实际的配电网中，由于电压可能偏离额定点，所以需要考虑负荷电压特性引起的潮流分布的变化。同步相量测量单元可以直接通过测量得到节点电压幅值和相角，并经通讯网络把数据传送到调度中心，这一特点给潮流计算带来了极大的便利和改变。在实际运行中同步相量测量单元的测量结果一般会存在一定的误差，这会影响潮流计算的准确性。当测量误差较大时，潮流计算结果不能满足使用要求。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明实施例提供一种计及同步相量测量单元的配电网潮流计算方法及系统。

一方面，本发明实施例提出一种计及同步相量测量单元的配电网潮流计算方法，包括：

S1、利用前推回代法进行回代计算和前推计算，其中，所述回代计算过程中计算安装有PMU的节点的功率损耗所使用的电压的初始值根据相应节点的PMU测量得到的电压确定，计算未安装有PMU的节点的功率损耗所使用的电压为统一的初始化的额定电压；考虑PMU误差时，采用区间参数描述测量值。

S2、计算步骤S1的计算结果中的安装有PMU的节点的电压与所述回代计算过程中计算相应节点的功率损耗所使用的电压的差值，根据所述差值对所述前推过程中计算相应节点的功率损耗所使用的电压进行修正；

S3、重复步骤S1和S2，直至所述前推回代法的计算结果满足预设的收敛条件。

另一方面，本发明实施例提出一种计及同步相量测量单元的配电网潮流计算系统，包括：

计算单元，用于利用前推回代法进行回代计算和前推计算，其中，所述回代计算过程中计算安装有PMU的节点的功率损耗所使用的电压的初始值根据相应节点的PMU测量得到的电压确定，计算未安装有PMU的节点的功率损耗所使用的电压为统一的初始化的额定电压；考虑PMU误差时，采用区间参数描述测量值。

修正单元，用于计算所述计算单元的计算结果中的安装有PMU的节点的电压与所述回代计算过程中计算相应节点的功率损耗所使用的电压的差值，根据所述差值对所述前推过程中计算相应节点的功率损耗所使用的电压进行修正；

检验单元，用于检验所述前推回代法的计算结果是否满足预设的收敛条件，若不满足，则通知所述计算单元进行工作。

本发明实施例提供的计及同步相量测量单元的配电网潮流计算方法及系统，根据配电网中接入的PMU的测量值进行潮流计算，并在每一次迭代的过程中对功率损耗计算所使用的电压进行修正，从而能够提高计算精度，得到可信的潮流计算结果。

附图说明

图1为本发明一种计及同步相量测量单元的配电网潮流计算方法一实施例的流程示意图；

图2为IEEE33节点系统示意图；

图3为本发明一实施例中考虑PMU误差区间算法结果示意图；

图4为本发明另一实施例中考虑PMU误差区间算法结果示意图；

图5为本发明一种计及同步相量测量单元的配电网潮流计算系统一实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参看图1，本实施例公开一种计及同步相量测量单元的配电网潮流计算方法，包括：

S1、利用前推回代法进行回代计算和前推计算，其中，所述回代计算过程中计算安装有PMU(同步相量测量单元)的节点的功率损耗所使用的电压的初始值根据相应节点的PMU测量得到的电压确定，计算未安装有PMU的节点的功率损耗所使用的电压为统一的初始化的额定电压；考虑PMU误差时，采用区间参数描述测量值。

S2、计算步骤S1的计算结果中的安装有PMU的节点的电压与所述回代计算过程中计算相应节点的功率损耗所使用的电压的差值，根据所述差值对所述前推过程中计算相应节点的功率损耗所使用的电压进行修正；

S3、重复步骤S1和S2，直至所述前推回代法的计算结果满足预设的收敛条件。

本实施例提供的计及同步相量测量单元的配电网潮流计算方法，根据配电网中接入的PMU的测量值进行潮流计算，并在每一次迭代的过程中对功率损耗计算所使用的电压进行修正，从而能够提高计算精度，得到可信的潮流计算结果。

可选地，在本发明计及同步相量测量单元的配电网潮流计算方法的另一实施例中，所述回代计算过程中计算安装有PMU的节点的功率损耗所使用的电压的初始值为相应节点的PMU测量得到的电压。

可选地，在本发明计及同步相量测量单元的配电网潮流计算方法的另一实施例中，所述回代计算过程中计算安装有PMU的节点的功率损耗所使用的电压的初始值为包含相应节点的PMU测量得到的电压的区间值，

所述根据所述差值对所述前推过程中计算相应节点的功率损耗所使用的电压进行修正，包括：

根据所述差值对所述区间进行修正，并将所述前推过程中计算相应节点的功率损耗所使用的电压更新为修正后的区间中的值。

可选地，在本发明计及同步相量测量单元的配电网潮流计算方法的另一实施例中，所述包含相应节点的PMU测量得到的电压的区间的下界为相应节点的PMU测量得到的电压与0.99999的乘积，上界为相应节点的PMU测量得到的电压与1.00001的乘积。

考虑在配电网中接入PMU在潮流计算方面的应用。由于目前在配电网中装配大量PMU的不现实性，所以考虑只加入少量PMU装置，将测量结果作为真实电压值。由配电网多呈辐射状的结构特点，使用前推回代法进行潮流计算。在前推回代潮流算法中，在回代过程中计算功率损耗，传统算法如下式：

$\left\{\begin{array}{c}dP=\frac{P^2+Q^2}{{U_n}^2}R\\ dQ=\frac{P^2+Q^2}{{U_n}^2}X\end{array}\right.,$

式中：P、Q、U_n、R、X分别为节点n的有功、无功、电压、电阻、电抗值。当计算到安装有PMU的节点时，U_n不再用统一的初始化的额定电压值做粗略计算，而直接使用PMU测量得到的准确的电压值；在计算结束后，根据计算得到的安装有PMU的节点的电压值与PMU测量值比较，计算电压差，据此进行电压修正，然后判断是否满足收敛条件。由上述可见，在配电网中加入PMU，从理论上准确可行，并且有助于提高潮流计算的收敛速度。

配电网络中存在许多的不确定性因素，采用确定性潮流算法存在着很大的局限性，若采用的点值为错误的，可能导致最终的潮流计算结果离真实值偏差巨大。而采用区间算法，在准确的真实值难以获得或无法获得的情况下，将参数用区间参数表示，将真实值包含在区间内，来确保最终结果的正确性。本发明中，考虑到PMU的测量误差，若误差较大，采用点值计算则会使得计算结果不可信，故使用区间参数来描述PMU的测量值，将误差考虑进去，使用区间算法来进行潮流计算。

采用IEEE33节点系统进行测试，解环重新编号后的系统如图2所示。计算精度取10^-4。使用MATLAB进行测试，由于为配电网，考虑负荷电压静特性，测试时有功无功电压特征系数改变，使用考虑负荷电压特性的前推回代算法对系统进行试验。首先不考虑区间算法，测试在接入DG的配电网中安装PMU对潮流计算的影响，分别测试不考虑PMU误差和考虑PMU误差的情况。

系统初始条件不变，在节点17和节点21处接入DG，PMU安装在节点15和节点20处。

不考虑PMU误差

将PMU测量值设置为节点真实值，为含DG(分布式电源)和未接入PMU时的节点电压值。使用前推回代算法，考虑负荷电压静特性，进行测试。当a＝0,b＝0(a为负荷有功电压特征系数，b为负荷无功电压特征系数)时，易得安装PMU前后各节点电压标幺值。改变功率电压特征系数得到的结果和前述结果类似，不再列出。由测试结果易知，加入PMU后，算法准确可行，并且精度很高；在计算收敛速度方面，加入PMU后，收敛次数由5次减少为4次，可见收敛速度提高。

考虑PMU误差

将PMU测量值设置为考虑误差的值，PMU误差设置为5％，重复试验，计算结果精度不能达到要求，在收敛速度方面，不同功率电压特征系数情况下收敛次数有时不变有时减少，所以在考虑PMU误差时，算法对收敛速度的改进不稳定，不能保证提高收敛速度。

由以上测试可知在考虑PMU误差时，使用传统的前推回代算法计算精度不能达到要求，现考虑结合能计及配电网中不确定性因素的区间算法来进行测试。

系统结构与参数与不考虑区间算法时相同，将PMU初始值设置为区间参数，上下端点分别为真实值的95％和105％，使用区间算法。当a＝0,b＝0时得到的结果如图3所示，当a＝1,b＝1时，得到的结果如图4所示。

由图3和图4可见，所得结果区间值将真实点值计算结果包含在内，且计算精度在10^-6内，准确性高，而不使用区间算法时误差达5％，所以使用区间算法准确性高，计算结果准确可信，提高了算法抗误差性。改变负荷电压特征系数得到的结论与此相同，不再列出。

参看图5，本实施例公开一种计及同步相量测量单元的配电网潮流计算系统，包括：

计算单元1，用于利用前推回代法进行回代计算和前推计算，其中，所述回代计算过程中计算安装有PMU的节点的功率损耗所使用的电压的初始值根据相应节点的PMU测量得到的电压确定，计算未安装有PMU的节点的功率损耗所使用的电压为统一的初始化的额定电压；考虑PMU误差时，采用区间参数描述测量值。

修正单元2，用于计算所述计算单元的计算结果中的安装有PMU的节点的电压与所述回代计算过程中计算相应节点的功率损耗所使用的电压的差值，根据所述差值对所述前推过程中计算相应节点的功率损耗所使用的电压进行修正；

检验单元3，用于检验所述前推回代法的计算结果是否满足预设的收敛条件，若不满足，则通知所述计算单元进行工作。

本实施例提供的计及同步相量测量单元的配电网潮流计算系统，根据配电网中接入的PMU的测量值进行潮流计算，并在每一次迭代的过程中对功率损耗计算所使用的电压进行修正，从而能够提高计算精度，得到可信的潮流计算结果。

本发明具有如下有益效果：

同步相量测量单元的接入可以有效改进配电网潮流计算，使用区间算法可以在同步相量测量单元的测量误差较大时，得到准确可信的结果。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (5)

1.一种计及同步相量测量单元的配电网潮流计算方法，其特征在于，包括：

S1、利用前推回代法进行回代计算和前推计算，其中，所述回代计算过程中计算安装有PMU的节点的功率损耗所使用的电压的初始值根据相应节点的PMU测量得到的电压确定，计算未安装有PMU的节点的功率损耗所使用的电压为统一的初始化的额定电压；考虑PMU误差时，采用区间参数描述测量值。

S2、计算步骤S1的计算结果中的安装有PMU的节点的电压与所述回代计算过程中计算相应节点的功率损耗所使用的电压的差值，根据所述差值对所述前推过程中计算相应节点的功率损耗所使用的电压进行修正；

S3、重复步骤S1和S2，直至所述前推回代法的计算结果满足预设的收敛条件。

2.根据权利要求1所述的计及同步相量测量单元的配电网潮流计算方法，其特征在于，所述回代计算过程中计算安装有PMU的节点的功率损耗所使用的电压的初始值为相应节点的PMU测量得到的电压。

3.根据权利要求1所述的计及同步相量测量单元的配电网潮流计算方法，其特征在于，所述回代计算过程中计算安装有PMU的节点的功率损耗所使用的电压的初始值为包含相应节点的PMU测量得到的电压的区间值，

所述根据所述差值对所述前推过程中计算相应节点的功率损耗所使用的电压进行修正，包括：

根据所述差值对所述区间进行修正，并将所述前推过程中计算相应节点的功率损耗所使用的电压更新为修正后的区间中的值。

4.根据权利要求3所述的计及同步相量测量单元的配电网潮流计算方法，其特征在于，所述包含相应节点的PMU测量得到的电压的区间的下界为相应节点的PMU测量得到的电压与0.99999的乘积，上界为相应节点的PMU测量得到的电压与1.00001的乘积。

5.一种计及同步相量测量单元的配电网潮流计算系统，其特征在于，包括：

计算单元，用于利用前推回代法进行回代计算和前推计算，其中，所述回代计算过程中计算安装有PMU的节点的功率损耗所使用的电压的初始值根据相应节点的PMU测量得到的电压确定，计算未安装有PMU的节点的功率损耗所使用的电压为统一的初始化的额定电压；

修正单元，用于计算所述计算单元的计算结果中的安装有PMU的节点的电压与所述回代计算过程中计算相应节点的功率损耗所使用的电压的差值，根据所述差值对所述前推过程中计算相应节点的功率损耗所使用的电压进行修正；

检验单元，用于检验所述前推回代法的计算结果是否满足预设的收敛条件，若不满足，则通知所述计算单元进行工作。