[發(fā)明專利]一種配電網(wǎng)饋線段等效化簡的方法

在審

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• 申請日: 2014-07-01
• 公開（公告）號: CN104134161A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王瑋;柳濤;吳衛(wèi);紀元;李飛;任曉兵;李興濤;楊耀
• 申請（專利權(quán)）人: 貴州電網(wǎng)公司信息通信分公司;航天科工深圳（集團）有限公司
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06;G06F17/50
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種配電網(wǎng)饋線段等效化簡的方法。?

背景技術(shù)

配電網(wǎng)是電網(wǎng)的重要組成部分，是直接與億萬用戶直接打交道的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，智能電網(wǎng)倡導(dǎo)的用戶側(cè)響應(yīng)主要在配電網(wǎng)側(cè)起到作用，與傳統(tǒng)輸電網(wǎng)相比，配電網(wǎng)的有著自身的特點：?

1.省級輸電網(wǎng)的模型的節(jié)點數(shù)目一般是幾千這個量級，配電網(wǎng)節(jié)點更多、饋線段更多，動輒都是上十萬、百萬的規(guī)模，一般中小城市的饋線規(guī)模都超過幾萬條，10kV節(jié)點規(guī)模都在百萬以上。?

2.不同于輸電網(wǎng)三相參數(shù)基本對稱、負荷均衡，配電網(wǎng)三相參數(shù)有較大的不對稱性，且饋線段的A、B、C三相有功功率、無功功率差異大，不平衡度高。?

3.配電網(wǎng)絡(luò)的饋線段型號多，饋線段長度差異性大，有的僅僅幾米，有的達幾千米。?

4.配電網(wǎng)包含的設(shè)備種類更多，各種分布式電源已經(jīng)超過幾百種，它們的數(shù)學(xué)模型不相同，而傳統(tǒng)輸電網(wǎng)僅有發(fā)電機、電動機、饋線段、變壓器、負荷、開關(guān)、電容器、電抗器等有限模型。?

由于第1點的緣故，很多現(xiàn)有的電網(wǎng)分析軟件都無法對如此巨大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)進行求解，將待求解網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點數(shù)目記為n，大多數(shù)電網(wǎng)分析軟件求解的極限一般是n<5000,且隨著節(jié)點數(shù)目接近極限時，求解耗時長，無法滿足實時控制、調(diào)度的要求。?

由于第2點的緣故，三相負荷、參數(shù)有較大的不對稱性，傳統(tǒng)輸電網(wǎng)將三相等效為單相模型的處理方法得到的結(jié)果精度不高，因此必須采用三相建模，僅考慮三相三線制，待求網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點規(guī)模也由n增加至3n，求解難度進一步增大、求解時間進一步增加，如果考慮三相四線制，則待求節(jié)點的規(guī)模將接近4n，求解難度和時間更是大幅增加。雖然采用稀疏矩陣技術(shù)可以處理更大規(guī)模的系統(tǒng)，現(xiàn)在主流的電力系統(tǒng)分析工具大多引入了稀疏矩陣處理技術(shù)以提高分析效率，但是如果可以從網(wǎng)絡(luò)初始模型進行等效化簡，從源頭上減?少節(jié)點規(guī)模，再引入稀疏矩陣技術(shù)，則會事半功倍。?

由于第3點的緣故，大部分成熟面向傳統(tǒng)輸電網(wǎng)的分析工具一般不能夠直接應(yīng)用于配電網(wǎng)絡(luò)，其主要原因包括兩方面，一是需要引入大量的新模型，分布式電源的模型相當多；二是這些模型的接入往往在較低的電壓等級，普遍在10kV以下，因此要進行較為準確的分析，需要將10kV網(wǎng)絡(luò)建模，而傳統(tǒng)輸電網(wǎng)分析工具受分析規(guī)模所限，一般僅對35kV甚至110kV以上進行建模。另外是，更多類型的設(shè)備接入，加大了網(wǎng)絡(luò)化簡的難度。?

由于第4點的緣故，饋線段長度的巨大差異性，其本質(zhì)對應(yīng)電氣參數(shù)(電阻、電抗)的巨大差異，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的導(dǎo)納矩陣元素差異大，以常見的電纜短接線為例，其阻抗很小，對應(yīng)的導(dǎo)納極大(阻抗為零，導(dǎo)納無窮大)，這樣導(dǎo)致系統(tǒng)導(dǎo)納陣中對應(yīng)的互導(dǎo)納(導(dǎo)納方陣中的非對角元都是互導(dǎo)納，對角元是自導(dǎo)納)?，F(xiàn)有的電網(wǎng)分析工具大多是基于系統(tǒng)導(dǎo)納陣的，而饋線段長度差異大導(dǎo)致的系統(tǒng)導(dǎo)納陣某些互導(dǎo)納過大會影響數(shù)值分析的穩(wěn)定性、精度、速度，進一步導(dǎo)致求解失敗。?

配電網(wǎng)饋線段呈現(xiàn)分段多，長短差異性大，現(xiàn)有配網(wǎng)模型一般均由GIS(地理信息系統(tǒng))負責(zé)維護，大量電線桿等的存在，導(dǎo)致饋線段數(shù)量過多，實際上距離相近的饋線段，其型號基本一致，如果中間沒有負荷、分布式電壓、變壓器、開關(guān)等，可以進行等效合并，從而對網(wǎng)絡(luò)進行等效化簡，解決現(xiàn)有電網(wǎng)分析手段計算耗時長、計算精度差、不易收斂的問題。鑒于此，尋求高效饋線段等效化簡的方法，而不降低復(fù)雜模型的計算分析精度，迫在眉睫。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種配電網(wǎng)饋線段等效簡化的方法，通過建立合并節(jié)點規(guī)則庫，將節(jié)點分為需合并節(jié)點和保留節(jié)點兩類，并設(shè)定保留節(jié)點的出線度為2，然后對保留節(jié)點采用深度優(yōu)先的拓撲搜索形成拓撲島，對各島的饋線段進行合并，合并后生成新的饋線段，新饋線段兩端節(jié)點為該島上的兩個保留節(jié)點，新饋線段的阻抗參數(shù)為合并前的饋線段組阻抗之和，新饋線段的導(dǎo)納參數(shù)為合并前的饋線段導(dǎo)納參數(shù)之和，通過饋線段的等效合并，在保持計算精度的前提下，減少系統(tǒng)的規(guī)模，節(jié)省數(shù)據(jù)庫存儲空間，為電力系統(tǒng)狀態(tài)估計、潮流計算等實時分析模塊提供優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)，間接縮短了電力系統(tǒng)計算服務(wù)、優(yōu)化調(diào)度的計算時間，提高了電力系統(tǒng)實時控制、調(diào)度的計算效率。?

本發(fā)明提出的配電網(wǎng)饋線段等效化簡的方法，包括以下步驟：?