[發明專利]一種輸配電網一體化潮流方法

有效

• 申請號: 201810374557.X
• 申請日: 2018-04-24
• 公開（公告）號: CN108599169B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 劉盾盾;程浩忠;柳璐;劉佳;張衡;唐亮;孫辰軍;王卓然
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;國網河北省電力有限公司
• 主分類號: H02J3/06
• 分類號: H02J3/06
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 翁惠瑜

本發明涉及一種輸配電網一體化潮流方法，通過求解該線性方程獲得輸配電網各節點電壓相角與電壓幅值，繼而求解有功潮流和無功潮流分布，包括以下步驟：1)獲取輸配電網拓撲結果，識別輸配電網中的PQ節點、PV節點和平衡節點；2)采集輸配電網節點注入數據與網絡參數；3)建立輸配電網一體化線性潮流方程；4)根據步驟2)和步驟3)，獲得不包含平衡節點的電壓相角θ′和PQ節點電壓幅值V_N；5)根據步驟4)計算獲得有功潮流和無功潮流。與現有技術相比，本發明易于操作、不需迭代、計算精度高，可避免輸配電網一體化潮流計算時的反復交替迭代。

技術領域

本發明涉及電力系統潮流計算技術領域，尤其是涉及一種輸配電網一體化潮流方法。

背景技術

潮流計算是電力系統中的基本問題，成熟的潮流計算方法包括牛頓拉夫遜法、快速解耦法、直流潮流法。其中，牛頓拉夫遜法和快速解耦法都是迭代算法，求解非線性潮流方程，可得到準確的潮流解。但是非線性潮流方程需要多次迭代求解，難以嵌入線性優化問題。直流潮流法作為一種線性化的潮流計算方法，不需要迭代求解，具有簡單、快速、易于嵌入線性優化問題等優勢。直流潮流法的缺點在于只能計算電壓相角與有功潮流，無法計算電壓幅值與無功潮流。

輸電網與配電網具有顯著差異。在網絡結構方面，輸電網多為環狀、配電網多為樹狀；在網絡參數方面，輸電網支路阻抗值大、阻抗比小，配電網支路阻抗值小、阻抗比大，參數并不匹配；在潮流大小方面，輸電網功率單位為MW，配電網功率單位為kW，潮流數值差異大。輸電網注重有功潮流分布，有時可忽略節點電壓和無功潮流，而配電網則不能忽略節點電壓和無功潮流。因此，根據輸配電網的特點，輸電網和配電網有著適合各自的潮流計算方法。

近年來，分布式能源和配電自動化技術快速發展，傳統“被動”配電網逐漸轉變為“主動”配電網，輸電網和配電網彼此獨立的調控和規劃模式受到挑戰。因此，為保證未來電力系統安全高效運行，實現輸配電網的協同價值，有必要研究輸電網和配電網相協同的分析方法。輸配電網協同分析的基礎是輸配電網一體化潮流計算。輸配電網一體化潮流計算則需要兼顧輸電網與配電網的特點。使用牛頓拉夫遜法或者快速解耦法計算輸配電網一體化潮流時，由于上述輸配電網差異，無法保證計算的可靠性和收斂性，即便收斂了，其計算效率也不高。而使用直流潮流法則無法考慮配電網中的節點電壓和無功潮流。因此，需要提出一種輸配電網一體化潮流方法。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種易于操作、不需迭代、計算精度高的輸配電網一體化潮流方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種輸配電網一體化潮流方法，包括以下步驟：

1)獲取輸配電網拓撲結果，識別輸配電網中的PQ節點、PV節點和平衡節點，PQ節點所構成的集合定義為N，PV節點所構成的集合定義為M，n與m分別表示集合N與M中的節點數；

2)采集輸配電網節點注入數據與網絡參數；

3)建立輸配電網一體化線性潮流方程：

式中，P是PQ節點與PV節點的有功注入向量，是PQ節點電壓幅值，θ是所有節點的電壓相角，θ′是不包含平衡節點的電壓相角，B是相角系數矩陣，A是電壓系數矩陣，r是列向量；

4)根據步驟2)和步驟3)，獲得不包含平衡節點的電壓相角θ′和PQ節點電壓幅值

5)根據步驟4)計算獲得有功潮流和無功潮流。

進一步地，所述步驟2)中，網絡參數包括PQ節點有功注入、PQ節點無功注入、PV節點有功注入和PV節點電壓幅值。

進一步地，所述步驟2)中，根據輸配電網節點注入數據計算得到PQ節點復功率向量S_N，同時根據網絡參數計算得到輸配電網節點導納矩陣Y。