CN108418220B - 配电网节点电压检测方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种配电网节点电压检测方法和系统，该方法包括：获取各节点的初始电压值、连接的各类有功功率负荷及无功功率负荷的有功比例系数、无功比例系数及总类数、各线路阻抗值、各线路电流与注入电流之间的关系矩阵；根据初始电压值、额定电压值、额定电压值下的有功功率值和无功功率值、指数系数、有功比例系数、无功比例系数及总类数获取各节点的注入电流值；根据预设电压值、线路阻抗值、关系矩阵和注入电流值获取各节点的电压值；判断各节点的电压值与初始电压值的变化值是否均小于或等于预设阈值，若否，将电压值作为新的初始电压值并重新获取注入电流值；若是，将各节点的电压值作为最终的节点电压值。如此，节点电压的获取效率高。

Description

配电网节点电压检测方法和系统

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，特别是涉及一种配电网节点电压检测方法和系统。

背景技术

为保证配电网的正常运行，提高供电的可靠性与稳定性，通常需要对配电网进行运行分析，例如对配电网采用潮流计算，确定配电网的节点电压、各节点的注入电流等。

传统的对配电网的分析，往往存在的问题是：一方面，配网线路的电阻-电抗之比往往较大，容易引起配电网病态潮流问题，导致包括牛顿法在内的常规配电网潮流算法无法收敛；另一方面传统的方法通常需要复杂的矩阵求逆运算；因此，传统的潮流计算方式处理效率低，从而节点电压的检测效率低。

发明内容

基于此，有必要针对传统的节点电压检测效率低的问题，提供一种检测效率高的配电网节点电压检测方法和系统。

一种配电网节点电压检测方法，包括：

获取配电网各节点的初始电压值，并根据配电网的已存拓扑图获取各节点所连接的各类有功功率负荷的比例系数及各类无功功率负荷的比例系数分别得到有功比例系数和无功比例系数，获取各节点连接的有功功率负荷的总类数和无功功率负荷的总类数，以及获取所述已存拓扑图中各线路的线路阻抗值以及各线路的线路电流与各节点的注入电流之间的关系矩阵；

根据各节点的初始电压值、各节点的额定电压值、各节点在对应的额定电压值下的有功功率值和无功功率值、各类有功功率负荷和无功供功率负荷对应预设的指数系数，以及各节点对应的有功比例系数、无功比例系数、有功功率负荷的总类数和无功功率负荷的总类数，获取各节点的注入电流值；

根据所述已存拓扑图中平衡节点的预设电压值、所述线路阻抗值、所述关系矩阵和各节点的注入电流值获取各节点的电压值；

分别判断各节点的电压值与各节点的初始电压值之间的变化值是否均小于或等于预设阈值；

若否，将各节点的电压值作为新的初始电压值，并返回所述根据各节点的初始电压值、各节点的额定电压值、各节点在对应的额定电压值下的有功功率值和无功功率值、各类有功功率负荷和无功供功率负荷对应预设的指数系数，以及各节点对应的有功比例系数、无功比例系数、有功功率负荷的总类数和无功功率负荷的总类数，获取各节点的注入电流值的步骤；

若是，则将各节点的电压值作为最终的节点电压值。

一种配电网节点电压检测系统，包括：

数据获取模块，用于获取配电网各节点的初始电压值，并根据配电网的已存拓扑图获取各节点所连接的各类有功功率负荷的比例系数及各类无功功率负荷的比例系数分别得到有功比例系数和无功比例系数，获取各节点连接的有功功率负荷的总类数和无功功率负荷的总类数，以及获取所述已存拓扑图中各线路的线路阻抗值以及各线路的线路电流与各节点的注入电流之间的关系矩阵；

电流获取模块，用于根据各节点的初始电压值、各节点的额定电压值、各节点在对应的额定电压值下的有功功率值和无功功率值、各类有功功率负荷和无功供功率负荷对应预设的指数系数，以及各节点对应的有功比例系数、无功比例系数、有功功率负荷的总类数和无功功率负荷的总类数，获取各节点的注入电流值；

电压获取模块，用于根据所述已存拓扑图中平衡节点的预设电压值、所述线路阻抗值、所述关系矩阵和各节点的注入电流值获取各节点的电压值；

电压分析模块，用于分别判断各节点的电压值与各节点的初始电压值之间的变化值是否均小于或等于预设阈值；

电压更新模块，用于在存在节点的电压值与对应的初始电压值之间的变化值大于所述预设阈值时，将各节点的电压值作为新的初始电压值，并控制所述电流获取模块重新获取各节点的注入电流值；

电压确定模块，用于在各节点的电压值与各节点的初始电压值之间的变化值均小于或等于预设阈值时，将各节点的电压值作为最终的节点电压值。

上述配电网节点电压检测方法和系统，通过获取各节点的初始电压值，并根据配电网的已存拓扑图获取各节点所连接的各类有功功率负荷的比例系数及各类无功功率负荷的比例系数分别得到有功比例系数和无功比例系数、获取各节点连接的有功功率负荷的总类数和无功功率负荷的总类数、以及获取已存拓扑图中各线路的线路阻抗值以及各线路的线路电流与各节点的注入电流之间的关系矩阵；然后根据各节点的初始电压值、各节点的额定电压值、各节点在对应的额定电压值下的有功功率值和无功功率值、各类有功功率负荷和无功供功率负荷对应预设的指数系数以及各节点对应的有功比例系数、无功比例系数、有功功率负荷的总类数和无功功率负荷的总类数，获取各节点的注入电流值；根据已存拓扑图中平衡节点的预设电压值、线路阻抗值、关系矩阵和各节点的注入电流值获取各节点的电压值；再分别判断各节点的电压值与各节点的初始电压值之间的变化值是否均小于或等于预设阈值，若否，则将各节点的电压值作为新的初始电压值，并返回获取节点的注入电流值的步骤，若是，则将各节点的电压值作为最终的节点电压值。如此，在检测配电网的节点电压的过程中，节点的注入电流值的获取与节点的电压值相关，节点的电压值的获取又与节点的注入电流值相关，通过注入电流值和电压值的循环迭代运算，一方面够有效求解含较大电阻-电抗之比的配网线路的配电网潮流，具有较强的鲁棒性和良好的收敛性能，保证了最终求解的有效性；另一方面，节点电压的获取只涉及简单的代数计算，有效避免复杂的矩阵求逆运算，获取得到节点电压的速度快，从而可提高节点电压的获取效率。

附图说明

图1为一实施例中配电网节点电压检测方法的流程图；

图2为另一实施例中配电网节点电压检测方法的流程图；

图3为一实施例中已存拓扑图的示意图；

图4为一实施例中配电网节点电压检测系统的结构图。

具体实施方式

参考图1，一实施例中的配电网节点电压检测方法，包括如下步骤。

S110：获取配电网各节点的初始电压值，并根据配电网的已存拓扑图获取各节点所连接的各类有功功率负荷的比例系数及各类无功功率负荷的比例系数分别得到有功比例系数和无功比例系数，获取各节点连接的有功功率负荷的总类数和无功功率负荷的总类数，以及获取已存拓扑图中各线路的线路阻抗值以及各线路的线路电流与各节点的注入电流之间的关系矩阵。

配电网包括多个节点。配电网的已存拓扑图为预先存储的由各节点、线路组成的布局结构示意图，可表示出配电网包括的节点、线路及各节点之间的拓扑关系等信息。有功功率负荷和无功功率负荷为节点连接的负载，且各自有多个不同的类型；配电网中一个节点可以连接多种类型的有功功率负荷和多种类型的无功功率负荷。

具体地，各节点的初始电压值可以是预先对应存储，也可以是人工实时输入。各节点对应的有功比例系数、无功比例系数、各节点连接的有功功率负荷和无功功率负荷的总类数以及各线路的线路阻抗值等信息可以是与已存拓扑图对应存储，通过根据已存拓扑图的标识号查找对应的信息。通过对已存拓扑图进行分析可得到线路电流与各节点的注入电流之间的关系矩阵。

S120：根据各节点的初始电压值、各节点的额定电压值、各节点在对应的额定电压值下的有功功率值和无功功率值、各类有功功率负荷和无功供功率负荷对应预设的指数系数，以及各节点对应的有功比例系数、无功比例系数、有功功率负荷的总类数和无功功率负荷的总类数，获取各节点的注入电流值。

其中，各节点的额定电压值、各节点在对应的额定电压值下的有功功率值和无功功率值、各类有功功率负荷对应预设的指数系数和各类无功供功率负荷对应预设的指数系数均可以预先存储。

S130：根据已存拓扑图中平衡节点的预设电压值、线路阻抗值、关系矩阵和各节点的注入电流值获取各节点的电压值。

一个配电网中对应有一个平衡节点。其中，平衡节点对应的预设电压值为预先存储的平衡节点的电压值。

S140：分别判断各节点的电压值与各节点的初始电压值之间的变化值是否均小于或等于预设阈值。若否，则执行步骤S150；若是，则执行步骤S160。

其中，预设阈值可以根据实际需要具体设置。根据各节点的电压值与初始电压值进行判断，具体是计算各节点的电压值与对应节点的初始电压值之差的绝对值作为变化值，比较各节点对应的变化值是否小于或等于预设阈值。

获取节点的注入电流值需要依赖节点的初始电压值，获取节点的电压值需要依赖于节点的注入电流值；因此，节点的注入电流值与节点的电压值的计算相互影响，形成迭代的关系，根据前一次得到的节点的电压值，可获取得到此次的注入电流值，再根据此次的注入电流值可获取对应的电压值，电压值用于下一次迭代运算获取注入电流值，依次迭代进行。通过对各节点对应的变化值进行分析，可以判断电压值的迭代运算是否具有收敛性。

S150：将各节点的电压值作为新的初始电压值，并返回步骤S120。

若存在节点的变化值大于预设阈值，则表示电压值的迭代运算未收敛，此时，将各节点的电压值作为对应节点的初始电压值，返回步骤S120继续进行迭代运算。

S160：将各节点的电压值作为最终的节点电压值。

若所有节点对应的变化值均小于或等于预设阈值，表示电压值的迭代运算收敛，此时，可将当前获取的各节点的电压值作为最终的节点电压值。

上述配电网节点电压检测方法，通过获取各节点的初始电压值，并根据配电网的已存拓扑图获取各节点所连接的各类有功功率负荷的比例系数及各类无功功率负荷的比例系数分别得到有功比例系数和无功比例系数、获取各节点连接的有功功率负荷的总类数和无功功率负荷的总类数、以及获取已存拓扑图中各线路的线路阻抗值以及各线路的线路电流与各节点的注入电流之间的关系矩阵；然后根据各节点的初始电压值、各节点的额定电压值、各节点在对应的额定电压值下的有功功率值和无功功率值、各类有功功率负荷和无功供功率负荷对应预设的指数系数以及各节点对应的有功比例系数、无功比例系数、有功功率负荷的总类数和无功功率负荷的总类数，获取各节点的注入电流值；根据已存拓扑图中平衡节点的预设电压值、线路阻抗值、关系矩阵和各节点的注入电流值获取各节点的电压值；再分别判断各节点的电压值与各节点的初始电压值之间的变化值是否均小于或等于预设阈值，若否，则将各节点的电压值作为新的初始电压值，并返回获取节点的注入电流值的步骤，若是，则将各节点的电压值作为最终的节点电压值。如此，在检测配电网的节点电压的过程中，节点的注入电流值的获取与节点的电压值相关，节点的电压值的获取又与节点的注入电流值相关，通过注入电流值和电压值的循环迭代运算，一方面够有效求解含较大电阻-电抗之比的配网线路的配电网潮流，具有较强的鲁棒性和良好的收敛性能，保证了最终求解的有效性；另一方面，节点电压的获取只涉及简单的代数计算，有效避免复杂的矩阵求逆运算，获取得到节点电压的速度快，从而可提高节点电压的获取效率。

此外，上述配电网节点电压检测方法通过获取节点连接的各类有功功率负荷的比例系数及各类无功功率负荷的比例系数、连接的有功功率负荷和无功功率负荷的总类数、各类有功功率负荷和无功功率负荷分别对应的指数系数等数据，将各节点所连接的负载类型考虑在内，从而考虑用电电压对负荷需求的影响，同时结合考虑各节点的额定电压值、各节点在对应的额定电压值下的有功功率值和无功功率值进行分析处理，可提高配电网节点电压检测的准确性。

在一实施例中，参考图2，步骤S110之前，还包括步骤S100。

S100：对配电网的节点和线路进行编号，生成配电网的拓扑图并存储，得到已存拓扑图。

通过对配电网的节点和线路进行编号生成拓扑图存储，得到的已存拓扑图节点层次分明、结构清晰。

例如，参考图3，对配电网的节点和线路进行编号包括步骤(a1)至步骤(a3)。

步骤(a1)：初始化节点层数C(C＝1)，并选取平衡节点进行编号得到节点①(属于第1层节点)。

步骤(a2)：节点层数C增加1，即C＝C+1，逐个遍历上一层的节点并编号，确定与前一层节点(比如节点①)相连的线路，对线路的末端节点进行编号得到节点②和节点③，同时，对线路进行编号，满足线路的编号比线路末端的节点编号小1，得到线路B1和线路B2。

步骤(a3)：重复执行步骤(a2)，直至对所有节点和线路编号完毕。

在一实施例中，步骤S120包括：

其中，j为虚数单位，i为节点的序号，I_i为第i个节点的注入电流值对应的电流相量，PD_i和QD_i分别为第i个节点的有功功率值和无功功率值，|V_i0|为第i个节点的额定电压值，PD_i0和QD_i0分别为第i个节点在额定电压|V_i0|下的有功功率值和无功功率值，|V_i|为第i个节点的初始电压值，α_i,r为连接于第i个节点的第r类有功功率负荷的比例系数，β_i,r为连接于第i个节点的第r类无功功率负荷的比例系数，R1和R2分别为连接于第i个节点的有功功率负荷的总类数和无功功率负荷的总类数，NP_r为连接于第i个节点的第r类有功功率负荷的指数系数，NQ_r为连接于第i个节点的第r类无功功率负荷的指数系数。

通过采用上述公式计算获取得到各节点的注入电流值，将各类有功功率负荷的比例系数及各类无功功率负荷的比例系数、连接的有功功率负荷和无功功率负荷的总类数、各类有功功率负荷和无功功率负荷分别对应的指数系数等数据，将各节点所连接的负载类型考虑在内，同时结合考虑各节点的额定电压值、各节点在对应的额定电压值下的有功功率值和无功功率值，可提高配电网节点电压检测的准确性。

具体地，步骤S110中各线路的线路电流与各节点的注入电流之间的关系矩阵可以通过根据基尔霍夫电流定律对已存拓扑图进行分析，将线路电流表示为节点的注入电流的线性组合并写成矩阵形式得到。

例如，根据基尔霍夫电流定律对图3所示的拓扑图进行分析，得到：

其中，关系矩阵为：

B₁、B₂、B₃、B₄分别为线路B1、线路B2、线路B3和线路B4的线路电流值，I₂、I₃、I₄、I₅分别为节点②、节点③、节点④和节点⑤的注入电流值，M₁为关系矩阵。

在一实施例中，请继续参考图2，步骤S130包括步骤S131和步骤S132。

S131：根据线路阻抗值和关系矩阵获取线路电流-节点电压矩阵。

S132：根据预设电压值、各节点的注入电流值、关系矩阵和线路电流-节点电压矩阵获取各节点的电压值。

线路电流-节点电压矩阵可以根据基尔霍夫电压定律对已存拓扑图进行分析得到。具体地，步骤S131包括：

步骤S132包括：

其中，M₁和M₂分别为关系矩阵和线路电流-节点电压矩阵；Z为以线路阻抗值为对角元素得到的对角矩阵，[V]为不包括平衡节点的各节点组成的电压向量；[V_s]为由预设电压值扩展得到的向量；[I]为除了平衡节点外的各节点的注入电流值组成的电流向量。

通过采用公式(1)获取节点的电压值，只涉及简单的代数计算，有效避免复杂的矩阵求逆运算，且能够利用稀疏矩阵技术储存数据，因此，具有计算速度快、占用内存小的特点；在运算时间尺度方面，满足快速计算的性能要求，适用于工业级别的配电网实时潮流计算，特别适用于大规模的配电网的潮流计算。

例如，根据基尔霍夫电压定律对图3所示的拓扑图进行分析，将节点的电压值表示为线路电流值的线性组合，并写成矩阵形式，可得：

其中，线路电流-节点电压矩阵为：

根据关系矩阵和线路电流-节点电压矩阵，建立节点注入电流-节点电压方程为：

对应得到公式(1)；其中，V₁为预设电压值，V₂、V₃、V₄、V₅分别为节点②、节点③、节点④和节点⑤的电压值，Z₁₂、Z₁₃、Z₂₄、Z₂₅分别为线路B1、线路B2、线路B3、线路B4对应的线路阻抗值。

具体地，对配电网节点电压进行检测时，若为第一次获取节点的注入电流值，则步骤S120中各节点的初始电压值为人工输入或预存的给定值；之后由步骤160返回步骤S120进行迭代运算的过程中，步骤S120中的初始电压值为根据步骤S130计算得到的电压值。记第一次计算节点的注入电流值为迭代次数k＝0，迭代次数为k，往后每一次迭代都有：

求出第k+1次迭代的节点电压：

若各节点第k次迭代得到的电压值(初始电压值)与k+1次迭代计算的电压值的变化值小于预设阈值，即满足收敛条件，则停止迭代，将第k+1次迭代计算得到的电压值作为最终的节点电压值。

在一实施例中，步骤S160之后还包括功率检测步骤：根据各节点的节点电压值、各节点的额定电压值、各节点在对应的额定电压值下的有功功率值和无功功率值、各类有功功率负荷和无功供功率负荷对应预设的指数系数，以及各节点对应的有功比例系数、无功比例系数、有功功率负荷的总类数和无功功率负荷的总类数，获取各节点的实际有功功率值、实际无功功率值和实际电流值。

通过在获取到最终的节点电压值后，根据节点电压值和其他数据获取到实际有功功率值、实际无功功率值和实际电流值，便于对配电网进行运行分析。

具体地，根据以下公式获取实际有功功率值、实际无功功率值和实际电流值；

其中，|V_i ^s|为节点电压值，

为实际有功功率值，

为实际无功功率值，I_i ^s为实际电流值。

为验证上述配电网节点电压检测方法的效果，一具体应用例中，通过采用69节点的配电网验证进行试验，比较本发明配电网节点电压检测方法与现有三种成熟的配电网潮流计算方法配的性能差异，包括：牛顿拉夫逊法、快速PQ解耦法和高斯-赛德尔法。表1列出了不同方法求解69配电网的节点电压的计算时间。需要注意的是，为了避免单次执行程序受到计算平台和环境的较大影响，表1中的计算时间皆为重复执行1000次程序的平均时间。

表1

根据表1的对比结果可知，本发明配电网节点电压检测方法、牛顿拉夫逊法和快速PQ解耦法都能正常收敛，即有效求解，而高斯-赛德尔法经过设定的迭代次数(1000次迭代)后仍未收敛。在计算时间方面，本发明配电网节点电压检测方法的计算时间分别为牛顿拉夫逊法和快速PQ解耦法的1/3和1/4。可见，本发明配电网节点电压检测方法能够大大提高配电网潮流计算的计算效率。

参考图4，一实施例中的配电网节点电压检测系统，包括数据获取模块210、电流获取模块220、电压获取模块230、电压分析模块240、电压更新模块250和电压确定模块260。

数据获取模块210用于获取配电网各节点的初始电压值，并根据配电网的已存拓扑图获取各节点所连接的各类有功功率负荷的比例系数及各类无功功率负荷的比例系数分别得到有功比例系数和无功比例系数，获取各节点连接的有功功率负荷的总类数和无功功率负荷的总类数，以及获取已存拓扑图中各线路的线路阻抗值以及各线路的线路电流与各节点的注入电流之间的关系矩阵。

电流获取模块220用于根据各节点的初始电压值、各节点的额定电压值、各节点在对应的额定电压值下的有功功率值和无功功率值、各类有功功率负荷和无功供功率负荷对应预设的指数系数，以及各节点对应的有功比例系数、无功比例系数、有功功率负荷的总类数和无功功率负荷的总类数，获取各节点的注入电流值。

电压获取模块230用于根据已存拓扑图中平衡节点的预设电压值、线路阻抗值、关系矩阵和各节点的注入电流值获取各节点的电压值。

电压分析模块240用于分别判断各节点的电压值与各节点的初始电压值之间的变化值是否均小于或等于预设阈值。

电压更新模块250用于在存在节点的电压值与对应的初始电压值之间的变化值大于预设阈值时，将各节点的电压值作为新的初始电压值，并控制电流获取模块重新获取各节点的注入电流值。

电压确定模块260用于在各节点的电压值与各节点的初始电压值之间的变化值均小于或等于预设阈值时，将各节点的电压值作为最终的节点电压值。

上述配电网节点电压检测系统，通过数据获取模块210获取各节点的初始电压值，并根据配电网的已存拓扑图获取各节点所连接的各类有功功率负荷的比例系数及各类无功功率负荷的比例系数分别得到有功比例系数和无功比例系数、获取各节点连接的有功功率负荷的总类数和无功功率负荷的总类数、以及获取已存拓扑图中各线路的线路阻抗值以及各线路的线路电流与各节点的注入电流之间的关系矩阵；然后电流获取模块220根据各节点的初始电压值、各节点的额定电压值、各节点在对应的额定电压值下的有功功率值和无功功率值、各类有功功率负荷和无功供功率负荷对应预设的指数系数以及各节点对应的有功比例系数、无功比例系数、有功功率负荷的总类数和无功功率负荷的总类数，获取各节点的注入电流值；电压获取模块230根据已存拓扑图中平衡节点的预设电压值、线路阻抗值、关系矩阵和各节点的注入电流值获取各节点的电压值；电压分析模块240分别判断各节点的电压值与各节点的初始电压值之间的变化值是否均小于或等于预设阈值，若否，则电压更新模块250将各节点的电压值作为新的初始电压值，并控制电流获取模块220重新获取节点的注入电流值，若是，则电压确定模块260将各节点的电压值作为最终的节点电压值。如此，在检测配电网的节点电压的过程中，节点的注入电流值的获取与节点的电压值相关，节点的电压值的获取又与节点的注入电流值相关，通过注入电流值和电压值的循环迭代运算，一方面够有效求解含较大电阻-电抗之比的配网线路的配电网潮流，具有较强的鲁棒性和良好的收敛性能，保证了最终求解的有效性；另一方面，节点电压的获取只涉及简单的代数计算，有效避免复杂的矩阵求逆运算，获取得到节点电压的速度快，从而可提高节点电压的获取效率。

此外，上述配电网节点电压检测系统通过获取节点连接的各类有功功率负荷的比例系数及各类无功功率负荷的比例系数、连接的有功功率负荷和无功功率负荷的总类数、各类有功功率负荷和无功功率负荷分别对应的指数系数等数据，将各节点所连接的负载类型考虑在内，从而考虑用电电压对负荷需求的影响，同时结合考虑各节点的额定电压值、各节点在对应的额定电压值下的有功功率值和无功功率值进行分析处理，可提高配电网节点电压检测的准确性。

在一实施例中，上述配电网节点电压检测系统还包括拓扑图生成模块(图未示)，用于对配电网的节点和线路进行编号，生成配电网的拓扑图并存储，得到已存拓扑图。

通过对配电网的节点和线路进行编号生成拓扑图存储，得到的已存拓扑图节点层次分明、结构清晰。

在一实施例中，电流获取模块220根据：

获取各节点的注入电流值；

其中，j为虚数单位，i为节点的序号，I_i为第i个节点的注入电流值对应的电流相量，PD_i和QD_i分别为第i个节点的有功功率值和无功功率值，|V_i0|为第i个节点的额定电压值，PD_i0和QD_i0分别为第i个节点在额定电压|V_i0|下的有功功率值和无功功率值，|V_i|为第i个节点的初始电压值，α_i,r为连接于第i个节点的第r类有功功率负荷的比例系数，β_i,r为连接于第i个节点的第r类无功功率负荷的比例系数，R1和R2分别为连接于第i个节点的有功功率负荷的总类数和无功功率负荷的总类数，NP_r为连接于第i个节点的第r类有功功率负荷的指数系数，NQ_r为连接于第i个节点的第r类无功功率负荷的指数系数。

通过采用上述公式计算获取得到各节点的注入电流值，将各类有功功率负荷的比例系数及各类无功功率负荷的比例系数、连接的有功功率负荷和无功功率负荷的总类数、各类有功功率负荷和无功功率负荷分别对应的指数系数等数据，将各节点所连接的负载类型考虑在内，同时结合考虑各节点的额定电压值、各节点在对应的额定电压值下的有功功率值和无功功率值，可提高配电网节点电压检测的准确性。

在一实施例中，电压获取模块230具体用于：根据线路阻抗值和关系矩阵获取线路电流-节点电压矩阵，根据预设电压值、各节点的注入电流值、关系矩阵和线路电流-节点电压矩阵获取各节点的电压值。

具体地，电压获取模块具体根据：

获取线路电流-节点电压矩阵；

根据：

获取各节点的电压值；

其中，M₁和M₂分别为关系矩阵和线路电流-节点电压矩阵；Z为以线路阻抗值为对角元素得到的对角矩阵，[V]为不包括平衡节点的各节点组成的电压向量；[V_s]为由预设电压值扩展得到的向量；[I]为除了平衡节点外的各节点的注入电流值组成的电流向量。

如此，只涉及简单的代数计算，有效避免复杂的矩阵求逆运算，且能够利用稀疏矩阵技术储存数据，因此，具有计算速度快、占用内存小的特点；在运算时间尺度方面，满足快速计算的性能要求，适用于工业级别的配电网实时潮流计算，特别适用于大规模的配电网的潮流计算。

在一实施例中，上述配电网节点电压检测系统还包括功率检测模块(图未示)，用于根据各节点的节点电压值、各节点的额定电压值、各节点在对应的额定电压值下的有功功率值和无功功率值、各类有功功率负荷和无功供功率负荷对应预设的指数系数，以及各节点对应的有功比例系数、无功比例系数、有功功率负荷的总类数和无功功率负荷的总类数，获取各节点的实际有功功率值、实际无功功率值和实际电流值。

通过在获取到最终的节点电压值后，根据节点电压值和其他数据获取到实际有功功率值、实际无功功率值和实际电流值，便于对配电网进行运行分析。具体地，功率检测模块具体可以采用功率检测步骤的具体实现方法获取各节点的实际有功功率值、实际无功功率值和实际电流值。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种配电网节点电压检测方法，其特征在于，包括：

获取配电网各节点的初始电压值，并根据配电网的已存拓扑图获取各节点所连接的各类有功功率负荷的比例系数及各类无功功率负荷的比例系数分别得到有功比例系数和无功比例系数，获取各节点连接的有功功率负荷的总类数和无功功率负荷的总类数，以及获取所述已存拓扑图中各线路的线路阻抗值以及各线路的线路电流与各节点的注入电流之间的关系矩阵；

根据各节点的初始电压值、各节点的额定电压值、各节点在对应的额定电压值下的有功功率值和无功功率值、各类有功功率负荷和无功供功率负荷对应预设的指数系数，以及各节点对应的有功比例系数、无功比例系数、有功功率负荷的总类数和无功功率负荷的总类数，获取各节点的注入电流值；

根据所述已存拓扑图中平衡节点的预设电压值、所述线路阻抗值、所述关系矩阵和各节点的注入电流值获取各节点的电压值；

分别判断各节点的电压值与各节点的初始电压值之间的变化值是否均小于或等于预设阈值；

若否，将各节点的电压值作为新的初始电压值，并返回所述根据各节点的初始电压值、各节点的额定电压值、各节点在对应的额定电压值下的有功功率值和无功功率值、各类有功功率负荷和无功供功率负荷对应预设的指数系数，以及各节点对应的有功比例系数、无功比例系数、有功功率负荷的总类数和无功功率负荷的总类数，获取各节点的注入电流值的步骤；

若是，则将各节点的电压值作为最终的节点电压值；

所述根据所述已存拓扑图中平衡节点的预设电压值、所述线路阻抗值、所述关系矩阵和各节点的注入电流值获取各节点的电压值，包括：

根据所述线路阻抗值和所述关系矩阵获取线路电流-节点电压矩阵：

根据所述预设电压值、各节点的注入电流值、所述关系矩阵和所述线路电流-节点电压矩阵获取各节点的电压值：

其中，M₁和M₂分别为所述关系矩阵和所述线路电流-节点电压矩阵；Z为以所述线路阻抗值为对角元素得到的对角矩阵，[V]为不包括平衡节点的各节点组成的电压向量；[V_s]为由预设电压值扩展得到的向量；[I]为除了平衡节点外的各节点的注入电流值组成的电流向量。

2.根据权利要求1所述的配电网节点电压检测方法，其特征在于，所述获取配电网各节点的初始电压值，并根据配电网的已存拓扑图获取各节点所连接的各类有功功率负荷的比例系数及各类无功功率负荷的比例系数分别得到有功比例系数和无功比例系数，获取各节点连接的有功功率负荷的总类数和无功功率负荷的总类数，以及获取所述已存拓扑图中各线路的线路阻抗值以及各线路的线路电流与各节点的注入电流之间的关系矩阵之前，还包括：

对配电网的节点和线路进行编号，生成配电网的拓扑图并存储，得到所述已存拓扑图。

3.根据权利要求1所述的配电网节点电压检测方法，其特征在于，所述若是，则将各节点的电压值作为最终的节点电压值之后，包括步骤：

根据各节点的节点电压值、各节点的额定电压值、各节点在对应的额定电压值下的有功功率值和无功功率值、各类有功功率负荷和无功供功率负荷对应预设的指数系数，以及各节点对应的有功比例系数、无功比例系数、有功功率负荷的总类数和无功功率负荷的总类数，获取各节点的实际有功功率值、实际无功功率值和实际电流值。

4.根据权利要求3所述的配电网节点电压检测方法，其特征在于，所述根据各节点的节点电压值、各节点的额定电压值、各节点在对应的额定电压值下的有功功率值和无功功率值、各类有功功率负荷和无功供功率负荷对应预设的指数系数，以及各节点对应的有功比例系数、无功比例系数、有功功率负荷的总类数和无功功率负荷的总类数，获取各节点的实际有功功率值、实际无功功率值和实际电流值，包括：

其中，

为节点电压值，

为实际有功功率值，

为实际无功功率值，

为实际电流值，j为虚数单位，i为节点的序号，|V_i0|为第i个节点的额定电压值，PD_i0和QD_i0分别为第i个节点在额定电压|V_i0|下的有功功率值和无功功率值，α_i,r为连接于第i个节点的第r类有功功率负荷的比例系数，β_i,r为连接于第i个节点的第r类无功功率负荷的比例系数，R1和R2分别为连接于第i个节点的有功功率负荷的总类数和无功功率负荷的总类数，NP_r为连接于第i个节点的第r类有功功率负荷的指数系数，NQ_r为连接于第i个节点的第r类无功功率负荷的指数系数。

5.根据权利要求1所述的配电网节点电压检测方法，其特征在于，所述根据各节点的初始电压值、各节点的额定电压值、各节点在对应的额定电压值下的有功功率值和无功功率值、各类有功功率负荷和无功供功率负荷对应预设的指数系数，以及各节点对应的有功比例系数、无功比例系数、有功功率负荷的总类数和无功功率负荷的总类数，获取各节点的注入电流值，包括：

其中，j为虚数单位，i为节点的序号，I_i为第i个节点的注入电流值对应的电流相量，PD_i和QD_i分别为第i个节点的有功功率值和无功功率值，|V_i0|为第i个节点的额定电压值，PD_i0和QD_i0分别为第i个节点在额定电压|V_i0|下的有功功率值和无功功率值，|V_i|为第i个节点的初始电压值，α_i,r为连接于第i个节点的第r类有功功率负荷的比例系数，β_i,r为连接于第i个节点的第r类无功功率负荷的比例系数，R1和R2分别为连接于第i个节点的有功功率负荷的总类数和无功功率负荷的总类数，NP_r为连接于第i个节点的第r类有功功率负荷的指数系数，NQ_r为连接于第i个节点的第r类无功功率负荷的指数系数。

6.一种配电网节点电压检测系统，其特征在于，包括：

数据获取模块，用于获取配电网各节点的初始电压值，并根据配电网的已存拓扑图获取各节点所连接的各类有功功率负荷的比例系数及各类无功功率负荷的比例系数分别得到有功比例系数和无功比例系数，获取各节点连接的有功功率负荷的总类数和无功功率负荷的总类数，以及获取所述已存拓扑图中各线路的线路阻抗值以及各线路的线路电流与各节点的注入电流之间的关系矩阵；

电流获取模块，用于根据各节点的初始电压值、各节点的额定电压值、各节点在对应的额定电压值下的有功功率值和无功功率值、各类有功功率负荷和无功供功率负荷对应预设的指数系数，以及各节点对应的有功比例系数、无功比例系数、有功功率负荷的总类数和无功功率负荷的总类数，获取各节点的注入电流值；

电压获取模块，用于根据所述已存拓扑图中平衡节点的预设电压值、所述线路阻抗值、所述关系矩阵和各节点的注入电流值获取各节点的电压值；

电压分析模块，用于分别判断各节点的电压值与各节点的初始电压值之间的变化值是否均小于或等于预设阈值；

电压更新模块，用于在存在节点的电压值与对应的初始电压值之间的变化值大于所述预设阈值时，将各节点的电压值作为新的初始电压值，并控制所述电流获取模块重新获取各节点的注入电流值；

电压确定模块，用于在各节点的电压值与各节点的初始电压值之间的变化值均小于或等于预设阈值时，将各节点的电压值作为最终的节点电压值；

电压获取模块具体根据：

获取线路电流-节点电压矩阵；

根据：

获取各节点的电压值；

其中，M₁和M₂分别为关系矩阵和线路电流-节点电压矩阵；Z为以线路阻抗值为对角元素得到的对角矩阵，[V]为不包括平衡节点的各节点组成的电压向量；[V_s]为由预设电压值扩展得到的向量；[I]为除了平衡节点外的各节点的注入电流值组成的电流向量。

7.根据权利要求6所述的配电网节点电压检测系统，其特征在于，还包括拓扑图生成模块，用于对配电网的节点和线路进行编号，生成配电网的拓扑图并存储，得到所述已存拓扑图。

8.根据权利要求6所述的配电网节点电压检测系统，其特征在于，还包括功率检测模块，用于根据各节点的节点电压值、各节点的额定电压值、各节点在对应的额定电压值下的有功功率值和无功功率值、各类有功功率负荷和无功供功率负荷对应预设的指数系数，以及各节点对应的有功比例系数、无功比例系数、有功功率负荷的总类数和无功功率负荷的总类数，获取各节点的实际有功功率值、实际无功功率值和实际电流值。

9.根据权利要求8所述的配电网节点电压检测系统，其特征在于，所述功率检测模块具体根据：

获取各节点的实际有功功率值、实际无功功率值和实际电流值；

其中，

为实际有功功率值，

为实际无功功率值，

为实际电流值，j为虚数单位，i为节点的序号，I_i为第i个节点的注入电流值对应的电流相量，PD_i和QD_i分别为第i个节点的有功功率值和无功功率值，|V_i0|为第i个节点的额定电压值，PD_i0和QD_i0分别为第i个节点在额定电压|V_i0|下的有功功率值和无功功率值，|V_i|为第i个节点的初始电压值，α_i,r为连接于第i个节点的第r类有功功率负荷的比例系数，β_i,r为连接于第i个节点的第r类无功功率负荷的比例系数，R1和R2分别为连接于第i个节点的有功功率负荷的总类数和无功功率负荷的总类数，NP_r为连接于第i个节点的第r类有功功率负荷的指数系数，NQ_r为连接于第i个节点的第r类无功功率负荷的指数系数。

10.根据权利要求6所述的配电网节点电压检测系统，其特征在于，所述电流获取模块根据：

获取各节点的注入电流值；

其中，j为虚数单位，i为节点的序号，I_i为第i个节点的注入电流值对应的电流相量，PD_i和QD_i分别为第i个节点的有功功率值和无功功率值，|V_i0|为第i个节点的额定电压值，PD_i0和QD_i0分别为第i个节点在额定电压|V_i0|下的有功功率值和无功功率值，|V_i|为第i个节点的初始电压值，α_i,r为连接于第i个节点的第r类有功功率负荷的比例系数，β_i,r为连接于第i个节点的第r类无功功率负荷的比例系数，R1和R2分别为连接于第i个节点的有功功率负荷的总类数和无功功率负荷的总类数，NP_r为连接于第i个节点的第r类有功功率负荷的指数系数，NQ_r为连接于第i个节点的第r类无功功率负荷的指数系数。

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