CN112202177B - 一种计算配电网支路系统潮流的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种计算配电网支路系统潮流的方法，通过采用收敛更快的前推回代法对支路系统的节点电压和电流进行迭代，从而计算出电网潮流，计算准确度高，计算速度块，适用于配电网支路系统，可为完善配电网的智能监测提供进一步的技术支撑。

Description

一种计算配电网支路系统潮流的方法
技术领域
本发明涉及电网监测及维护技术，具体是一种计算配电网支路系统潮流的方法。
背景技术
电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种计算，它根据给定的运行条件及系统接线情况确定整个电力系统各部分的运行状态：各母线的电压，各元件中流过的功率，系统的功率损耗等等。在电力系统规划的设计和现有电力系统运行方式的研究中，都需要利用潮流计算来定量地分析比较供电方案或运行方式的合理性、可靠性和经济性。此外，电力系统潮流计算也是计算系统动态稳定和静态稳定的基础。所以潮流计算是研究电力系统的一种很重要的基础计算。
目前，PQ分解法是输电网中采用最多的潮流计算方法。该方法忽略相连的两节点间电压相角差，使雅克比矩阵变成常数阵。但是在配电网中，线路的R/X 值不能忽略，这使PQ分解法所假设的前提条件不成立。另外配电网还有很多区别于输电网的特性：结构成环状，运行时呈开环，稳态运行时拓扑结构呈辐射型、三相线路包括阻抗等参数不对称、三相负荷的不平衡，抑或称之为功率损耗的不平衡问题明显等。因此，以PQ分解法计算配电网潮流是不合适的。
发明内容
针对背景技术中的问题，本发明的目的是提出一种计算配电网支路系统潮流的方法，采用收敛更快的前推回代法来进行潮流计算，计算准确度高，计算速度块，适用于配电网支路系统，可为完善配电网的智能监测提供进一步的技术支撑。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种计算配电网支路系统潮流的方法，包括以下步骤：
步骤1、获取系统节点与支路数据以及各个节点的电压初值UK；节点与支路数据包括节点数量、支路数量、每个支路的连接方式、每个支路上的元件及负荷数量；
步骤2、根据节点注入功率与节点电压初值UK计算所有支路的末节点注入电流IK；
步骤3、自各支路末端节点向首端节点计算当前电压迭代值UK之下的系统各支路电流IK+1，此时仅计算各元件中的功率损耗而不计算电压降落；
步骤4、不计算功率损耗，自各支路首端节点向末端节点根据线路阻抗与线路电流推算各个支路电压压降U；
步骤5、根据电压压降U计算出本次迭代各个节点电压UK+1；
步骤6、设△U＝∣UK+1-UK|，△I＝∣IK+1-IK|，并设定一个阈值ε，当max(△ U、△I)≥ε时，设定各个节点上一次计算出的节点电压为本次迭代计算的节点电压初值，并转入步骤2；否则转入下一步；
步骤7：计算结束。
2、根据权利要求1所述的一种计算配电网支路系统潮流的方法，其特征是：所述步骤2中，注入电流IK的计算方法为：根据负荷的连接方式及负荷类型，列写相应的负荷参数方程，并对方程求解，从而得到注入电流IK；
其中，负荷的连接方式包括星形连接和三角形连接，负荷类型包括恒功率负荷、恒电流负荷和恒阻抗负荷；
对于星形连接的恒功率负荷，其恒功率参数方程为：
Figure BDA0002708675900000031
上式中，
Figure BDA0002708675900000032
为恒功率阵；
Figure BDA0002708675900000033
为A相恒功率，
Figure BDA0002708675900000034
为B相恒功率，
Figure BDA0002708675900000035
为C相恒功率；
对于星形连接的恒电流负荷，其恒电流参数方程为：
Figure BDA0002708675900000036
上式中，
Figure BDA0002708675900000037
为A相电压，
Figure BDA0002708675900000038
为B相电压，
Figure BDA0002708675900000039
为C相电压；
Figure BDA00027086759000000310
为恒电流，IK为支路末端注入电流；
对于星形连接的恒阻抗负荷，其恒阻抗参数方程为：
Figure BDA00027086759000000311
上式中，U为支路电压压降，
Figure BDA00027086759000000312
为恒阻抗的倒数，
Figure BDA00027086759000000313
为A相恒功率的标幺值，
Figure BDA00027086759000000314
为A相恒功率的标幺值，
Figure BDA00027086759000000315
为C相恒功率的标幺值；
对于三角形连接的负荷，首先设定其相间功率为：
Figure BDA00027086759000000316
上式中，
Figure BDA00027086759000000317
为AB相间功率，
Figure BDA00027086759000000318
为BC相间功率，
Figure BDA00027086759000000319
为CA相间功率；那么对于三角形连接的恒功率负荷，其恒功率参数方程为：
Figure BDA0002708675900000041
对于三角形连接的恒电流负荷，其恒电流参数方程为：
Figure BDA0002708675900000042
上式中，*号表示取标幺值；
对于三角形连接的恒阻抗负荷，其恒阻抗参数方程为：
Figure BDA0002708675900000043
上式中，*号表示取标幺值；
分别对上述方程式(1)～(7)求解，即可求出对应节点的注入电流IK。
本发明的有益效果是：本发明综合了支路电流法和前推回代法对电网潮流进行计算，算法收敛性能好，计算精度高，适用于配电网支路系统，可为完善配电网的智能监测提供进一步的技术支撑。
附图说明
图1为本发明的流程图。
图2为支路的统一模型示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步的详细说明。
配电网支路系统的统一模型示意图如图2所示，定义图中i为首节点，j为到根节点距离比i大1的末节点。
计算该支路系统潮流的方法，包括以下步骤：
步骤1、获取系统节点与支路数据以及各个节点的电压初值UK；节点与支路数据包括节点数量、支路数量、每个支路的连接方式、每个支路上的负荷数量；
步骤2、根据节点注入功率与节点电压初值UK计算所有支路的末节点注入电流IK；所述注入电流IK的计算方法为：根据负荷的连接方式及负荷类型，列写相应的负荷参数方程，并对方程求解，从而得到注入电流IK；
负荷的连接方式包括星形连接和三角形连接，负荷类型包括恒功率负荷、恒电流负荷和恒阻抗负荷；其中，
对于星形连接的恒功率负荷，其恒功率参数方程为：
Figure BDA0002708675900000051
上式中，
Figure BDA0002708675900000052
为恒功率阵；
Figure BDA0002708675900000053
为A相恒功率，
Figure BDA0002708675900000054
为B相恒功率，
Figure BDA0002708675900000055
为C相恒功率；
对于星形连接的恒电流负荷，其恒电流参数方程为：
Figure BDA0002708675900000056
上式中，
Figure BDA0002708675900000057
为A相电压，
Figure BDA0002708675900000058
为B相电压，
Figure BDA0002708675900000059
为C相电压；
Figure BDA00027086759000000510
为恒电流，IK为支路末端注入电流；
对于星形连接的恒阻抗负荷，其恒阻抗参数方程为：
Figure BDA0002708675900000061
上式中，U为支路电压压降，
Figure BDA0002708675900000062
为恒阻抗的倒数，
Figure BDA0002708675900000063
为A相恒功率的标幺值，
Figure BDA0002708675900000064
为A相恒功率的标幺值，
Figure BDA0002708675900000065
为C相恒功率的标幺值；
对于三角形连接的负荷，首先设定其相间功率为：
Figure BDA0002708675900000066
上式中，
Figure BDA0002708675900000067
为AB相间功率，
Figure BDA0002708675900000068
为BC相间功率，
Figure BDA0002708675900000069
为CA相间功率；
那么对于三角形连接的恒功率负荷，其恒功率参数方程为：
Figure BDA00027086759000000610
对于三角形连接的恒电流负荷，其恒电流参数方程为：
Figure BDA00027086759000000611
上式中，*号表示取标幺值；
对于三角形连接的恒阻抗负荷，其恒阻抗参数方程为：
Figure BDA0002708675900000071
上式中，*号表示取标幺值；
分别对上述方程式(1)～(7)求解，即可求出对应节点的注入电流IK；
步骤3、自各支路末端节点向首端节点计算当前电压迭代值UK之下的系统各支路电流IK+1，此时仅计算各元件中的功率损耗而不计算电压降落，计算公式为：
SK＝UK·(IK+1)*
上式中，
Figure BDA0002708675900000072
为有效功率，(IK＝1)*为IK+1的标幺值；
步骤4、不考虑功率损耗，自各支路首端节点向末端节点根据线路阻抗与线路电流推算各个支路电压压降U，计算公式为：
U＝Z·IK+1
上式中，Z为线路阻抗；
步骤5、根据电压压降U计算出本次迭代各个节点电压UK+1；
步骤6、设△U＝∣UK+1-UK|，△I＝∣IK+1-IK|，并设定一个阈值ε，当max(△ U、△I)≥ε时，设定各个节点上一次计算出的节点电压为本次迭代计算的节点电压初值，并转入步骤2；否则转入下一步；
步骤7：计算结束。
在步骤3中，由末端节点向首端节点推算时，仅计算各元件中的功率损耗而不计算电压降落；待求得始端功率后，再运用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，但这时不再重新计算功率损耗。
本发明未详述部分为现有技术。

Claims (2)

1.一种计算配电网支路系统潮流的方法，其特征是：包括以下步骤：
步骤1、获取系统节点与支路数据以及各个节点的电压初值UK；节点与支路数据包括节点数量、支路数量、每个支路的连接方式、每个支路上的元件及负荷数量；
步骤2、根据节点注入功率与节点电压初值UK计算所有支路的末节点注入电流IK；
步骤3、自各支路末端节点向首端节点计算当前电压迭代值UK之下的系统各支路电流IK+1，此时仅计算各元件中的功率损耗而不计算电压降落；
步骤4、不计算功率损耗，自各支路首端节点向末端节点根据线路阻抗与线路电流推算各个支路电压压降U；
步骤5、根据电压压降U计算出本次迭代各个节点电压UK+1；
步骤6、设△U＝∣UK+1-UK|，△I＝∣IK+1-IK|，并设定一个阈值ε，当max(△U、△I)≥ε时，设定各个节点上一次计算出的节点电压为本次迭代计算的节点电压初值，并转入步骤2；否则转入下一步；
步骤7：计算结束。
2.根据权利要求1所述的一种计算配电网支路系统潮流的方法，其特征是：所述步骤2中，注入电流IK的计算方法为：根据负荷的连接方式及负荷类型，列写相应的负荷参数方程，并对方程求解，从而得到注入电流IK；
其中，负荷的连接方式包括星形连接和三角形连接，负荷类型包括恒功率负荷、恒电流负荷和恒阻抗负荷；
对于星形连接的恒功率负荷，其恒功率参数方程为：
Figure FDA0002708675890000021
上式中，
Figure FDA0002708675890000022
为恒功率阵；
Figure FDA0002708675890000023
为A相恒功率，
Figure FDA0002708675890000024
为B相恒功率，
Figure FDA0002708675890000025
为C相恒功率；
对于星形连接的恒电流负荷，其恒电流参数方程为：
Figure FDA0002708675890000026
上式中，
Figure FDA0002708675890000027
为A相电压，
Figure FDA0002708675890000028
为B相电压，
Figure FDA0002708675890000029
为C相电压；
Figure FDA00027086758900000210
为恒电流，IK为支路末端注入电流；
对于星形连接的恒阻抗负荷，其恒阻抗参数方程为：
Figure FDA00027086758900000211
上式中，U为支路电压压降，
Figure FDA00027086758900000212
为恒阻抗的倒数，
Figure FDA00027086758900000213
为A相恒功率的标幺值，
Figure FDA00027086758900000214
为A相恒功率的标幺值，
Figure FDA00027086758900000215
为C相恒功率的标幺值；
对于三角形连接的负荷，首先设定其相间功率为：
Figure FDA00027086758900000216
上式中，
Figure FDA00027086758900000217
为AB相间功率，
Figure FDA00027086758900000218
为BC相间功率，
Figure FDA00027086758900000219
为CA相间功率；
那么对于三角形连接的恒功率负荷，其恒功率参数方程为：
Figure FDA0002708675890000031
对于三角形连接的恒电流负荷，其恒电流参数方程为：
Figure FDA0002708675890000032
上式中，*号表示取标幺值；
对于三角形连接的恒阻抗负荷，其恒阻抗参数方程为：
Figure FDA0002708675890000033
上式中，*号表示取标幺值；
分别对上述方程式(1)～(7)求解，即可求出对应节点的注入电流IK。
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