CN107069739A - 一种基于前推回代法的配电网潮流计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于前推回代法的配电网潮流计算方法，以馈线为基本计算单位，假设电压为额定电压，根据负荷功率由末端向始端逐段推算，仅计算各元件中的功率损耗而不计算节点电压，求得各支路上的电流和功率损耗，并据此获得始端功率，再根据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，求得各节点电压，如此重复上述过程，直至各个节点的功率偏差满足允许条件为止。本发明具有编程简单、计算速度快、收敛性好、数值稳定性好的特点，此计算方法是配电网潮流计算的有效算法，具有很强的实用性。

Description

一种基于前推回代法的配电网潮流计算方法

技术领域：

本发明涉及配电网分析、运行与控制技术领域，更具体的说是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、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，正常运行的配电网具有辐射状网络结构、负荷节点数量很多、线路R/X较大等特点，所以传统的潮流计算方法如：牛顿法、PQ分解法等在配电网潮流计算中不再适用。配电网潮流计算问题在数学上是一组多元非线性方程式求解问题，其解法都离不开迭代。因此，对潮流计算方法，首先要求它能可靠地收敛，并给出正确答案。由于配电网系统结构及参数的一些特点，并且随着配电网系统不断扩大，潮流计算的方程式阶数也越来越高，对这样的方程式并不是任何数学方法都能保证给出正确答案的。这种情况成为促使配电网系统计算人员不断寻求新的更可靠方法的重要因素。

近年来，许多学者对配电网潮流计算展开大量的研究，并出现了许多计算配电网潮流的算法，主要有：回路阻抗法，改进牛顿法，快速解耦法等。虽然有些学者为使快速解偶法能在配电网得以继续应用而做了一些有益的尝试，如应用补偿技术处理R/X较大的线路，但这些方法都使算法复杂化，丧失了快速解偶算法原有的计算量小，收敛可靠的特点。目前还没有一种很好的方法能够满足配电网潮流计算的各项要求，因此急需开发出一种适合配电网的潮流计算方法，因此，鉴于配电网潮流计算算法的现状予以改进。

发明内容：

本发明的目的就是针对现有技术之不足，而提供一种基于前推回代法的配电网潮流计算方法，其具有编程简单、计算速度快、收敛性好、数值稳定性好的特点，此计算方法是配电网潮流计算的有效算法，具有很强的实用性。

本发明的技术解决措施如下：

一种基于前推回代法的配电网潮流计算方法，包括以下步骤：

1)首先要搜索节点关系，确定拓扑结构表；

2)给定配电馈线根节点电压并为其它节点电压赋初值k＝0；

3)考虑负荷电压静特性，计算负荷数据；

4)从各负荷节点出发，先子节点后父节点，通过前推计算，由节点电压分布求支路功率分布；

5)从节点出发，先父节点后子节点,通过回推计算，由支路功率分布求节点电压分布

6)判断相邻两次迭代电压差的模分量的最大值是否小于给定的收敛指标ε，若是，则停止计算，否则，k＝k+1，转步2)。

作为上述技术方案的优选，所述的步骤a)中采用原始数据输入结构，自动搜索节点关系，确定网络的拓扑结构，具体步骤如下，

a)搜索末梢节点作为第一层节点；

b)搜索末梢节点的父节点作为第二层节点；

c)继续搜索第二层节点的父节点作为第三层节点，这样反的搜索下去，直到搜索到某层节点的父节点全部是根节点时停止搜索；

d)删除在后面层次中有重复的前面层次中的节点，形成真正的层次关系，确定潮流计算的节点顺序。

作为上述技术方案的优选，所述的原始数据输入结构为：

节点结构体：{节点号 节点有功 节点无功}

支路结构体：{支路首端节点号 支路末端节点号 支路电阻 支路电抗}。

作为上述技术方案的优选，所述的前推后代的计算方法包括如下步骤，

a)首先假定各节点的电压幅值为1，幅角为0；

b)从第一层节点开始，根据基尔霍夫电流定律，求支路上的电流：

式中，是节点j的功率，是节点j的电压；

c)从第二层开始逐层计算非末梢节点的注入电流：

d)由步骤b)和c)可求出所有支路的支电流，再利用已知的根节点电压，从根节点向后顺次求得各个负荷节点的电压

其中i为父节点，j为子节点，Z为i、j间支路的阻抗；

e)计算各节点的电压幅值修正量：

计算节点电压修正量的最大值；

f)判别收敛条件：

其中k为迭代次数，若最大电压修正量小于阈值，则跳出循环，输出电压计算结果；否则重复步骤b)～f)，直到满足条件为止；

g)在得到各个节点的电压电流后，就可以计算线路潮流S：

本发明的有益效果在于：本发明以馈线为基本计算单位，假设电压为额定电压，根据负荷功率由末端向始端逐段推算，仅计算各元件中的功率损耗而不计算节点电压，求得各支路上的电流和功率损耗，并据此获得始端功率，再根据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，求得各节点电压，如此重复上述过程，直至各个节点的功率偏差满足允许条件为止。本发明具有编程简单、计算速度快、收敛性好、数值稳定性好的特点，此计算方法是配电网潮流计算的有效算法，具有很强的实用性。

附图说明：

图1为本发明配电网潮流计算方法的流程图。

具体实施方式：

实施例：以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

见图1所示，一种基于前推回代法的配电网潮流计算方法，包括以下步骤：

1)首先要搜索节点关系，确定拓扑结构表；

2)给定配电馈线根节点电压并为其它节点电压赋初值k＝0；

3)考虑负荷电压静特性，计算负荷数据；

4)从各负荷节点出发，先子节点后父节点，通过前推计算，由节点电压分布求支路功率分布；

5)从节点出发，先父节点后子节点，通过回推计算，由支路功率分布求节点电压分布

6)判断相邻两次迭代电压差的模分量的最大值是否小于给定的收敛指标ε，若是，则停止计算，否则，k＝k+1，转步骤2)。

首先搜索节点关系，确定拓扑结构表。为了配合算法和避免复杂的网络编号，采用以下原始数据输入结构，不用形成节点导纳矩阵，就可以自动搜索节点关系，确定网络的拓扑结构。

节点结构体：

{节点号 节点有功 节点无功}

支路结构体：

{支路首端节点号 支路末端节点号 支路电阻 支路电抗}

根据线路首末节点，就可以确定每个节点连接的节点及其关系，从而可以形成整体的树状的关系结构。为了形成层次关系，确定节点计算顺序，要利用网络拓扑结构，经过多次按层遍历的广度优先搜索，形成层次关系，确定前推后代潮流算法的节点计算顺序。具体方法如下：

a)搜索末梢节点作为第一层节点；

b)搜索末梢节点的父节点作为第二层节点；

c)继续搜索第二层节点的父节点作为第三层节点，这样反的搜索下去，直到搜索到某层节点的父节点全部是根节点时停止搜索；

d)删除在后面层次中有重复的前面层次中的节点，形成真正的层次关系，确定潮流计算的节点顺序。

前推回代法基于支路电流进行，具体计算步骤为：

a)首先假定各节点的电压幅值为1，幅角为0，

b)从第一层节点开始，根据基尔霍夫电流定律，求支路上的电流：

式中，是节点j的功率，是节点j的电压。

c)从第二层开始逐层计算非末梢节点的注入电流：

d)由步骤b)和c)可求出所有支路的支电流，再利用已知的根节点电压，从根节点向后顺次求得各个负荷节点的电压

其中i为父节点，j为子节点，Z为i、j间支路的阻抗。

e)计算各节点的电压幅值修正量：

计算节点电压修正量的最大值

f)判别收敛条件：

其中k为迭代次数，若最大电压修正量小于阈值，则跳出循环，输出电压计算结果；否则重复步骤b)～f)，直到满足条件为止。

g)在得到各个节点的电压电流后，就可以计算线路潮流S：

从树的末梢节点出发，利用已知的负荷功率，逐一计算，即可求得根节点处的电流，再从根节点出发，对树进行后向遍历，可求各节点电压。这样就完成一次前推后代的计算，迭代重复进行，直至满足收敛标准为止。

所述实施例用以例示性说明本发明，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对所述实施例进行修改，因此本发明的权利保护范围，应如本发明的权利要求所列。

Claims (4)

1.一种基于前推回代法的配电网潮流计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)首先要搜索节点关系，确定拓扑结构表；

2)给定配电馈线根节点电压并为其它节点电压赋初值k＝0；

3)考虑负荷电压静特性，计算负荷数据；

4)从各负荷节点出发，先子节点后父节点,通过前推计算，由节点电压分布求支路功率分布；

5)从节点出发，先父节点后子节点，通过回推计算，由支路功率分布求节点电压分布

6)判断相邻两次迭代电压差的模分量的最大值是否小于给定的收敛指标ε，若是，则停止计算，否则，k＝k+1，转步骤2)。

2.根据权利要求1所述一种基于前推回代法的配电网潮流计算方法，其特征在于：所述步骤a)中采用原始数据输入结构，自动搜索节点关系，确定网络的拓扑结构，具体步骤如下，

a)搜索末梢节点作为第一层节点；

b)搜索末梢节点的父节点作为第二层节点；

c)继续搜索第二层节点的父节点作为第三层节点，这样反的搜索下去，直到搜索到某层节点的父节点全部是根节点时停止搜索；

d)删除在后面层次中有重复的前面层次中的节点，形成真正的层次关系，确定潮流计算的节点顺序。

3.根据权利要求2所述一种基于前推回代法的配电网潮流计算方法，其特征在于：所述原始数据输入结构为：

节点结构体：{节点号节点有功节点无功}

支路结构体：{支路首端节点号支路末端节点号支路电阻支路电抗}。

4.根据权利要求1所述一种基于前推回代法的配电网潮流计算方法，其特征在于：所述前推后代的计算方法包括如下步骤，

a)首先假定各节点的电压幅值为1，幅角为0；

b)从第一层节点开始，根据基尔霍夫电流定律，求支路上的电流：

式中，是节点j的功率，是节点j的电压；

c)从第二层开始逐层计算非末梢节点的注入电流：

d)由步骤b)和c)可求出所有支路的支电流，再利用已知的根节点电压，从根节点向后顺次求得各个负荷节点的电压

其中i为父节点，j为子节点，Z为i、j间支路的阻抗；

e)计算各节点的电压幅值修正量：

计算节点电压修正量的最大值；

f)判别收敛条件：

其中k为迭代次数，若最大电压修正量小于阈值，则跳出循环，输出电压计算结果；否则重复步骤b)～f)，直到满足条件为止；

g)在得到各个节点的电压电流后，就可以计算线路潮流S：