[發明專利]一種基于線性電路的三相配電網可觀測性分析方法

有效

• 申請號: 201710363941.5
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107017631B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 林毅;巨云濤;李榮敏;雷勇;張林垚
• 申請（專利權）人: 國網福建省電力有限公司;國家電網公司;國網福建省電力有限公司經濟技術研究院;中國農業大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/26
• 代理公司: 35100 福州元創專利商標代理有限公司
• 代理人: 蔡學俊

1.一種基于線性電路的三相配電網可觀測性分析方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟S1：建立三相配電網設備量測模型；

步驟S2：基于量測雅可比矩陣的秩分析，判斷支路是否可觀測，從而得到三相配電網中的不可觀測支路；

步驟S3：根據不可觀測支路分析結果，形成三相配電網的可觀測島；

其中，在所述步驟S1中，建立三相配電網設備量測模型，具體為：

在建立所述量測模型時，對于三相配電網中的配電變壓器采用一種新的三相建模方法，星型或三角型接法配電變壓器都用基本單繞組變壓器單元組成；在進行可觀測性分析中，增加虛擬節點作為待求狀態節點，增加原邊和副邊的支路電流作為待求變量，則虛擬量測方程表示成：

其中，t是變壓器檔位，i、j、k、m是節點編號，表示復數電流，表示復數電壓；

在建立所述量測模型時，對于線電壓量測，其量測方程表示為：

其中，| |表示復數量的模，U^mea表示線電壓量測值，i、j是三相網絡的節點編號；

在建立所述量測模型時，對于分布式電源，其零序和負序電流常控制為0，補充分布式電源注入電網的三相電流作為待求變量，對于分布式電源，補充量測方程為：

其中，及分別為分布式電源支路i的零序及負序電流，分別為分布式電源支路i的三相線電流，α＝e^j120；

在可觀測性分析中，待觀測變量除節點電壓幅值和相角外，還包括配電變壓器檔位、配電變壓器原邊和副邊的支路電流、分布式電源注入電網的電流，則所有的功率量測都通過設定節點電壓為額定電壓轉化為電流量測，方程為：

其中P^mea和Q^mea分別表示有功和無功量測；

如果節點功率僅存在有功功率量測，則有功功率量測可以表示為：

如果節點功率僅存在無功功率量測，則無功功率量測可以表示為：

由此，整個配電網絡的量測模型都由線性電路方程表示完成。

2.根據權利要求1所述的一種基于線性電路的三相配電網可觀測性分析方法，其特征在于：在所述步驟S2中，基于量測雅可比矩陣的秩分析，得到三相配電網中的不可觀測支路，具體為：

在原有配電網量測的基礎上，將擬增加的支路量測方程雅可比矩陣統一用h_k表示，對于p個增加的支路量測，h_k維數是p×β；支路量測是指組成配電網的任一支路的復數電流量測，增加的量測包括三相支路量測、兩相支路量測、單相支路量測，原有配電網量測雅可比矩陣用H表示，維數是α×β；

假設量測雅可比矩陣的秩為f，通過矩陣的初等行變換和列變換，將不相關的行矢量和列矢量排列在矩陣左上角，量測雅可比矩陣分解為四部分：

其中H_f是滿秩部分，H_n、H_m、H_r是其他部分；子矩陣H_f的LU分解表示為：H_f＝LU；構造矩陣，其中I是單位陣；

則量測雅可比矩陣H等效為：

其中，P＝H_m·U^-1，H_r＝H_mU^-1L^-1H_n；

在可觀測性分析中，增益矩陣定義為量測雅可比矩陣的轉置乘以量測雅可比矩陣，當新增加任一支路量測時，增益矩陣G改寫為G′：

式中，Q＝L^TL+P^TP，增加支路量測對量測雅可比矩陣秩的影響用矩陣來分析，矩陣M分為兩部分，其中M₁^T是f×1維矩陣，是其他子矩陣；在改寫后的增益矩陣G′中，矩陣Q和矩陣U₀均非奇異，原增益矩陣G的秩是否增加由MM^T決定：

如果矩陣的列向量是零向量，則增加支路量測對原本量測雅可比矩陣的秩沒有影響，表示增加該支路量測不提升可觀測性，支路不可觀；如果矩陣的列向量不是零向量，則增加該支路量測可增加量測雅可比矩陣H的秩，表示該支路是可觀測的。

3.根據權利要求1所述的一種基于線性電路的三相配電網可觀測性分析方法，其特征在于：在所述步驟S3中，獲得可觀測島的方法具體為：遍歷所有支路，虛擬增加支路量測，如果增加支路量測不能夠增加可觀測性，則該支路不可觀測，由此可判斷得到不可觀測的支路，而后剔除掉不可觀測支路，配電網就被分成若干可觀測島。