CN105811420A - 一种分解协调式主配网一体化潮流计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分解协调式主配网一体化潮流计算方法，包括以下步骤：给定输电网和配电网的边界母线电压，分别计算输电网潮流和配电网潮流；分别求解输电网潮流和配电网潮流得到输入输电网的边界功率和注入配电网的边界功率；根据输入输电网的边界功率和注入配电网的边界功率计算得到边界功率偏差；根据边界功率偏差构造边界功率偏差为零的边界协调方程；对边界协调方程进行迭代求解直至边界潮流收敛。本发明具有如下优点：建立隐函数形式的主配网边界协调方程，通过求解边界协调方程达到边界潮流收敛，实现输电和配电网一体化潮流计算，可兼容现有输电网和配电网潮流计算工具，且具有收敛性好、易于分布式部署的特点。

Description

一种分解协调式主配网一体化潮流计算方法

技术领域

本发明涉及智能化电网领域，具体涉及一种分解协调式主配网一体化潮流计算方法。

背景技术

随着智能化电网的深入实施和分布式电源的快速发展，电网格局发生改变，具体表现在：电源结构上，集中式发电与分布式发电相结合；潮流流向上，不再是发、输、配的单方向流动，而是各级电网间相互渗透、互为支援的双向流动；电网运行上，以输电网为重点的调控转变为多层次广泛智能化基础下的各级电网协调运行。因此，输电网有功与配电网有功间、输电网无功与配电网无功间、电网内有功与无功间以及电网运行的各时段间将存在广泛且紧密的关联关系。在此趋势下，输电网和配电网之间的耦合变强，传统的分开建模方式存在不足。为了提高全局电网运行的安全性、稳定性和经济性，有必要进行输电网和配电网联合调度和协调控制。显然，这就需要进行输电网和配电网全网一体化的仿真和分析。

现有的主配网一体化潮流计算方法有两种：交替迭代法和统一求解法。其中，交替迭代法即分别交替求解输电网和配电网潮流，通过多次迭代使得边界潮流收敛。统一求解法即建立输电网和配电网的一体化模型，通过现有的潮流计算工具统一求解。

现有的主配网一体化潮流计算技术中，统一求解法依赖大量的建模工作，且随着电网规模的不断扩大，收敛性和计算速度都受到影响。

交替迭代法的数学本质是不动点迭代过程，计算过程中，越靠近真解，收敛速度越慢，因此所需的交替迭代次数较多。此外，交替迭代的计算过程为串行过程，因此一体化潮流计算速度较慢。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种分解协调式主配网一体化潮流计算方法。

为了实现上述目的，本发明的实施例公开了一种分解协调式主配网一体化潮流计算方法，包括以下步骤：S1：给定输电网和配电网的边界母线电压，分别计算输电网潮流和配电网潮流；分别求解所述输电网潮流和配电网潮流得到输入所述输电网的边界功率和注入所述配电网的边界功率；S2：根据输入所述输电网的边界功率和注入所述配电网的边界功率计算得到边界功率偏差；S3：根据所述边界功率偏差构造边界功率偏差为零的边界协调方程；以及S4：对所述边界协调方程进行迭代求解直至边界潮流收敛。

根据本发明实施例的分解协调式主配网一体化潮流计算方法，建立隐函数形式的主配网边界协调方程，通过求解边界协调方程达到边界潮流收敛，实现输电和配电网一体化潮流计算，可兼容现有输电网和配电网潮流计算工具，且具有收敛性好、易于分布式部署的特点。

另外，根据本发明上述实施例的分解协调式主配网一体化潮流计算方法，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，在步骤S2中，通过以下公式计算得到所述边界功率偏差：

$\mathrm{\Φ}(u_B,{\mathrm{\θ}}_B)=\left[\begin{array}{c}{P}_B(u_B,{\mathrm{\θ}}_B)+\widetilde{P_B}(u_B,{\mathrm{\θ}}_B)\\ Q_B(u_B,{\mathrm{\θ}}_B)+\widetilde{Q_B}(u_B,{\mathrm{\θ}}_B)\end{array}\right]$

其中，Φ(u_B,θ_B)为所述边界功率偏差，(u_B,θ_B)为所述输电网和所述配电网的边界母线电压，P_B、Q_B分别为输入输电网的边界有功功率和无功功率，和分别为注入配电网的边界有功功率和无功功率。

进一步地，在步骤S4中，迭代算法如下：

S401：给定边界母线电压初值

S402：进行第i次分解潮流计算，给定边界母线电压分别计算主网和配网边界母线注入功率并发送给协调计算侧；

S403：进行第i次协调侧计算若其中ε为收敛参数，则一体化潮流计算收敛，迭代结束；否则进入步骤S504；

S404：协调侧根据边界功率偏差修正边界电压值 以及

S405：i＝i+1，返回步骤S402。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明的分解协调式主配网一体化潮流计算方法的流程图；

图2是本发明一个实施例的测试系统拓扑图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

以下结合附图描述根据本发明实施例的分解协调式主配网一体化潮流计算方法。

请参考图1，一种分解协调式主配网一体化潮流计算方法，包括以下步骤：

S1：给定输电网和配电网的边界母线电压(u_B,θ_B)，分别计算输电网潮流和配电网潮流；分别求解所述输电网潮流和配电网潮流得到输入所述输电网的边界功率和注入所述配电网的边界功率。

具体地，通过潮流计算软件PSASP、PowerFactory对输电网和配电网进行潮流计算，或利用牛顿-拉夫逊算法和前推回代法分别对输电网和配电网进行潮流计算。输电网和配电网在当前给定边界母线电压(u_B,θ_B)下，输入输电网的边界有功功率P_B(u_B,θ_B)和无功功率Q_B(u_B,θ_B)，以及注入配电网的边界有功功率和无功功率

S2：根据输入所述输电网的边界功率和注入所述配电网的边界功率计算得到边界功率偏差。

在本发明的一个实施例中，通过以下公式计算得到所述边界功率偏差Φ(u_B,θ_B)：

$\mathrm{\Φ}(u_B,{\mathrm{\θ}}_B)=\left[\begin{array}{c}{P}_B(u_B,{\mathrm{\θ}}_B)+\widetilde{P_B}(u_B,{\mathrm{\θ}}_B)\\ Q_B(u_B,{\mathrm{\θ}}_B)+\widetilde{Q_B}(u_B,{\mathrm{\θ}}_B)\end{array}\right]$

其中，P_B、Q_B为输入输电网的边界功率，和为注入配电网的边界功率。

S3：根据所述边界功率偏差构造边界功率偏差为零的边界协调方程；

具体地，边界协调方程的公式为：

Φ(u_B,θ_B)＝0

即以边界功率偏差为0协调目标，建立边界协调方程。

S4：对所述边界协调方程进行迭代求解直至边界潮流收敛。

在本发明的一个实施例中，步骤S5的迭代求解算法包括以下步骤：

S401：给定边界母线电压初值

S402：进行第i次分解潮流计算，给定边界母线电压分别计算主网和配网边界母线注入功率并发送给协调计算侧。

S403：进行第i次协调侧计算若其中ε为收敛参数，则一体化潮流计算收敛，迭代结束；否则进入步骤S504。

S404：协调侧根据边界功率偏差修正边界电压值

S405：i＝i+1，返回步骤S402。

以下将采用IEEE9，IEEE13系统对本发明所提算法进行测试。请参考图2，其中IEEE9系统为3机9节点的输电网标准测试系统，1、2、3号节点为发电机机端节点(母线)，4、7、9节点为发电机接升压变压器后的高压侧母线，5、6、8号节点为负荷节点(母线)。IEEE13系统为标准辐射状配电系统测试算例，其中，650节点通过可调分接头变压器与632节点相连，671与692节点之间通过开关相连(测试过程中开关闭合)，633节点通过降压变压器与634节点相连。将IEEE9系统的6号节点与IEEE13系统的650节点通过变压器相连，设定IEEE9系统的额定电压为110kV，IEEE13系统额定电压为4.16kV。分别利用本专利所提算法和在现有商业软件DIgSILENT/PowerFactory中搭建的主配网一体化模型的仿真结果进行比较。

修改配网系统632节点的负荷功率，设置4种配网运行工况如表1所示。

表1工况配置(注：有功功率单位为kW，无功功率单位为kVar)

两系统各节点电压与DIgSILENT/PowerFactory仿真电压对比结果如表2和表3所示：

表2最大电压偏差(配电网)

表3最大电压偏差(输电网)

由此可见，两侧电网计算结果中，本发明实施例的分解协调式主配网一体化潮流计算方法的计算结果与DIgSILENT/PowerFactory仿真结果最大电压偏差在工程可接受的范围内，故本专利所提算法计算结果正确，验证了本专利所提算法的正确性。

另外，本发明实施例的分解协调式主配网一体化潮流计算方法的其它构成以及作用对于本领域的技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。

Claims (3)

1.一种分解协调式主配网一体化潮流计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：给定输电网和配电网的边界母线电压，分别计算输电网潮流和配电网潮流；分别求解所述输电网潮流和配电网潮流得到输入所述输电网的边界功率和注入所述配电网的边界功率；

S2：根据输入所述输电网的边界功率和注入所述配电网的边界功率计算得到边界功率偏差；

S3：根据所述边界功率偏差构造边界功率偏差为零的边界协调方程；以及

S4：对所述边界协调方程进行迭代求解直至边界潮流收敛。

2.根据权利要求1所述的分解协调式主配网一体化潮流计算方法，其特征在于，在步骤S2中，通过以下公式计算得到所述边界功率偏差：

$\mathrm{\Φ}(u_B,{\mathrm{\θ}}_B)=\left[\begin{array}{c}{P}_B(u_B,{\mathrm{\θ}}_B)+\widetilde{P_B}(u_B,{\mathrm{\θ}}_B)\\ Q_B(u_B,{\mathrm{\θ}}_B)+\widetilde{Q_B}(u_B,{\mathrm{\θ}}_B)\end{array}\right]$

其中，Φ(u_B,θ_B)为所述边界功率偏差，(u_B,θ_B)为所述输电网和所述配电网的边界母线电压，P_B、Q_B分别为输入输电网的边界有功功率和无功功率，和分别为注入配电网的边界有功功率和无功功率。

3.根据权利要求1所述的分解协调式主配网一体化潮流计算方法，其特征在于，在步骤S4中，迭代算法如下：

S401：给定边界母线电压初值

S402：进行第i次分解潮流计算，给定边界母线电压分别计算主网和配网边界母线注入功率P_B ⁽ⁱ⁾、Q_B ⁽ⁱ⁾、并发送给协调计算侧；

S403：进行第i次协调侧计算若其中∈为收敛参数，则一体化潮流计算收敛，迭代结束；否则进入步骤S504；

S404：协调侧根据边界功率偏差修正边界电压值 以及

S405：i＝i+1，返回步骤S402。