[發明專利]一種計及分布式電源的配網合環電流計算方法

有效

• 申請號: 201310132506.3
• 申請日: 2013-04-16
• 公開（公告）號: CN103208818A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 吉興全;白星振;李可軍;房靜靜;孫瑩
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄧建國

技術領域

本發明涉及一種計及分布式電源的配網合環電流計算方法，建立了分布式電源的協調優化模型，采用非線性原-對偶內點法進行模型求解，提出了一種兩階段弱環配電網潮流計算方法，能夠有效地計算含分布式電源的配網合環電流。

背景技術

目前，我國城市和城市郊區10kV配電網絡普遍采用環網設計、開環運行的模式，大多數10kV線路具備兩兩相互供電的能力，具備了不停電轉負荷的基礎條件。10kV配網合環操作是電力系統針對停電管理方法推出的新舉措。當配網檢修或系統出現故障時，可通過合環操作實現負荷轉移，避免用戶停電，提高供電的可靠性。而且，通過選擇適當的合環點可以達到負荷的最優分配，避免了長距離送電造成的電能損耗，滿足了經濟性的要求。另一方面，分布式電源(distributed?generation,以下簡稱DG)作為一種高效、可靠、經濟的發電方式，近年來得到了國內外的廣泛關注，并在配網中得到逐步應用和推廣。但DG在配網的出現會帶來方方面面的影響，其中對合環操作的影響較為復雜，合環電流的大小與DG的類型、容量、和位置等因素密切相關，若不加以定量分析，則有可能影響合環操作的成功率，從而影響供電可靠性，目前國內對配電網合環問題的研究剛剛起步，并且大部分都是對合環出現問題之后的事后理論分析，并沒有形成一套完整的合環操作分析理論，更缺乏對含DG的配網合環電流的定量分析方法，亟需這方面的實用化理論和方法來指導實踐。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述問題，提供一種完整的配網合環操作的計算方法，它具有計算速度快、分析結果準確的優點，且能合理計及DG并網的影響。本發明改進了原有的前推回代法，使其更適用于并入DG的弱環配電網的合環電流計算，在此基礎上，建立DG最優協調模型，使得合環操作產生的穩態電流和沖擊電流最小化，避免引起保護誤動作等不利影響，為智能電網環境下的合環操作提供科學的參考依據。

為實現上述目標，本發明采用如下技術方案：

一種計及分布式電源的配網合環電流計算方法，包括如下步驟：

步驟1，讀入配電網絡的參數和運行數據；

步驟2，根據合環操作的任務內容，形成合閘支路集，該集合由待合閘開關所在的支路構成；

步驟3，建立DG協調控制的目標函數，以可控DG的運行狀態為控制變量，以合閘支路流過的電流最小為控制目標。

步驟4，確立DG協調控制的約束條件，所述約束條件包括配電系統的功率平衡約束、支路電流約束和DG運行狀態約束。

步驟5，應用原-對偶內點法對DG最優協調控制模型進行求解。

步驟6，根據優化算法的結果對DG進行狀態調整，并輸出各合環支路的穩態電流。

步驟7，根據沖擊系數和各合環支路的穩態電流來求解并輸出各合環支路的沖擊電流。

作為本發明的進一步改進，所述步驟5中，首先對原對偶變量等進行初始化操作，然后計算目標函數和約束條件的梯度并形成雅可比矩陣，進而計算約束條件的二階偏導數并形成海森矩陣，形成簡化的修正方程式，其中左側系數矩陣和右端項具有稀疏特征，采用全選主元-高斯約當消去法求解線性方程組，同時為提高計算效率，對所有的稀疏矩陣采取稀疏三角存儲和稀疏運算技術。通過求解修正方程式，得到原-對偶變量、狀態變量、和對偶間隙的修正值，進一步得到新的目標函數值、等式函數值和不等式函數值，然后進行反復迭代求解，直至得到滿足收斂條件的最優解。

其中目標函數值和等式函數值需通過改進的兩階段潮流算法求解。

進一步地，所述步驟5需要通過潮流算法求解目標函數值和等式函數值，由于合環后的配電網絡形成了一種弱環網絡結構，而傳統的前推回代潮流算法雖然計算效率較高，但不適于求解環式網絡，為此，本發明在傳統的前推回代算法基礎上進行改進，形成兩階段配網潮流算法，主要步驟包括：

1）根據輸入的原始數據，按廣度搜索算法進行配網拓撲分析；

2）按支路追加法建立配電網絡的節點阻抗矩陣；

3）將弱環配電網絡解環，從而形成兩個及以上的輻射型網絡。

4）將DG所在節點視為恒功率節點，計算各節點的注入電流。

5）以解環點兩側節點為末端，向電源端回代，逐步求取各支路的電流值。

6）以電源端為起點，根據各支路電流和阻抗參數前推求解各節點電壓。

7）計算各節點的電壓修正量。

8）根據電壓修正量計算解環點兩側節點處的功率失配量，并對相應節點的功率進行修正。