[發明專利]考慮分布式電源的弱環配電網潮流計算方法

有效

• 申請號: 201610942684.6
• 申請日: 2016-11-01
• 公開（公告）號: CN106446458B
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 潘志遠;李宏偉;甘言禮;任玉保;王婧;賈濤;劉海客;張正茂
• 申請（專利權）人: 國網技術學院;國家電網公司;國網重慶市電力公司電力科學研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06Q50/06;H02J3/06
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本發明涉及弱環配電網潮流計算技術領域，尤其涉及考慮分布式電源的弱環配電網潮流計算方法。

背景技術

配電網是電力系統的重要組成部分，對配電網的分析必不可少。配電網潮流計算是配電網分析的一項基礎內容。目前，已經提出了多種配電網潮流算法，有隱式Zbus高斯法、改進牛頓法、前推回代法和改進快速解耦法。而配電網有時會由于分段開關或聯絡開關閉合而形成弱環網，這些方法對弱環網的處理能力不強。而且隨著分布式電源(DG)的大量加入，使得配電網的結構發生很大改變，需要對配電網潮流算法做進一步的研究。

現有技術中基于回路分析法，利用道路矩陣和回路矩陣，對各節點電壓以及注入電流的關系矩陣進行了推導，具有較強的處理回路的能力，但是沒考慮分布式電源的處理。

現有技術中提出的配電網潮流計算方法將弱環配電網等效為環網和輻射形網絡兩個部分，實現了含光伏電源的配電網潮流計算，然而對其它類型的分布式電源并未加以考慮。

現有技術中對多種分布式電源的運行和控制性能進行詳細分析，采用將PV節點和環網打開的方式，提出了適用于含多種分布式電源的弱環配電網的前推回代三相潮流算法，對傳統前推回代法本身不能處理環網的不足進行了改進。然而前推回代法需要對支路首尾節點進行繁瑣的描述，將PV節點和環網打開又進一步增加了迭代的復雜性。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述問題，提出了一種考慮分布式電源的弱環配電網潮流計算方法，該方法相比于傳統的前推回代法，該潮流算法簡單清晰，使計算過程大幅簡化，而且不需要對電網進行復雜的搜索；同時，該方法考慮了多種分布式電源在潮流計算中的處理。

為實現上述目的，本發明的具體方案如下：

一種考慮分布式電源的弱環配電網潮流計算方法，包括以下步驟：

(1)讀入弱環配電網絡參數，搜尋環網回路的連接點，然后將其斷開，得到純輻射狀網絡；在回路的解環點兩側各形成一個大小相等、極性相反的注入電流來模擬回路；

(2)進行拓撲分析，分別得到純輻射狀網絡道路矩陣T、環網端口阻抗矩陣Z_L、節點-端口關聯矩陣M_L以及PV節點的節點電抗矩陣X；

(3)初始化系統參數及各類分布式電源的參數，計算各類分布式電源的注入電流；

(4)計算各節點負荷的注入電流，在分布式電源的接入點處疊加分布式電源的注入電流；

(5)計算各支路電流和節點電壓；

(6)計算環網回路端口的電壓差，并對環網回路端口的注入電流進行修正；

(7)計算純輻射狀網絡中各個PI節點的無功功率；

若計算得到的某個PI節點的無功功率發生越限，則將該PI節點處理成PQ節點，然后對該PI節點的注入電流進行修正；

(8)計算純輻射狀網絡中各個PV節點的無功功率注入；

若計算得到的某個PV節點的無功功率注入量發生越限，則將該PV節點按照PQ節點處理，并對該PV節點的注入電流進行修正；

(9)判斷系統中各節點相鄰兩次迭代的電壓的幅值、PV節點的電壓差以及環網回路端口電壓差的變化量是否滿足收斂規則，如果所有條件同時滿足，轉到下一步，否則跳轉到步驟(4)；

(10)對異步發電機的轉差率進行計算，求解風力發電機所吸收的無功功率；

判斷P恒定、Q＝f(V)類型的分布式電源是否滿足功率因數要求；若滿足，潮流計算結束，并將結果輸出；否則需調整接入的并聯電容器的組數，然后跳轉到步驟(4)。

進一步地，所述步驟(2)中，純輻射狀網絡道路矩陣T的計算方法為：

規定道路的方向為電源點指向各個節點，道路的方向與各條支路的方向相同；如果支路j在道路i上，則T(i,j)＝1，否則T(i,j)＝0。

進一步地，所述步驟(4)中，各節點負荷的注入電流為：

其中，I_j為注入電流矩陣，在三相潮流計算中其階數為解環后節點個數的3倍；M_L為純輻射狀網絡的節點-端口關聯矩陣；I_L為端口補償電流，其計算方法為：

Z_L為環網端口阻抗矩陣；為將環網解開得到的兩個節點之間的電壓差；k表示第k次潮流迭代計算。

進一步地，所述步驟(5)中，計算支路電流的方法為：

設支路電流為I_b，依據KCL定律，支路電流I_b與注入電流I_j有如下關系：