[發明專利]面向電壓功率靈敏度估計的配電網絡等值與化簡方法有效

申請號：	201811344474.2	申請日：	2018-11-13
公開（公告）號：	CN109858061B	公開（公告）日：	2023-06-30
發明（設計）人：	王成山;宿洪智;李鵬;宋關羽;于浩	申請（專利權）人：	天津大學
主分類號：	G06F30/367	分類號：	G06F30/367;G06F17/16;G06F17/18;H02J3/00;G06F113/04;G06F119/06
代理公司：	天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201	代理人：	杜文茹
地址：	300072***	國省代碼：	天津;12
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摘要：
搜索關鍵詞：	面向電壓功率靈敏度估計配電網絡等值方法
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【權利要求書】：

1.一種面向電壓功率靈敏度估計的配電網絡等值與化簡方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)對于選定的不完全可觀的配電系統，獲取同步相量量測裝置的安裝位置；

2)根據同步相量量測裝置的安裝位置，在各安裝有同步相量量測裝置的節點上對具有直接電氣聯系的兩個節點之間建立等值網絡模型；所述的對具有直接電氣聯系的兩個節點之間建立等值網絡模型的數學表達式如下：

U_m-I_mZ_m＝U_mn0

U_n-I_nZ_n＝U_mn0

I_n+I_m＝I_mn0

其中，m為上游安裝了同步相量量測裝置的節點，n為下游安裝了同步相量量測裝置的節點，mn0為節點m和節點n之間引入的虛擬中間節點，U_m和U_n分別表示m節點電壓相量和n節點電壓相量；U_mn0表示虛擬中間節點電壓相量，I_m和I_n分別表示m節點流向虛擬中間節點的電流相量和n節點流向虛擬中間節點的電流相量；I_mn0表示虛擬中間節點的注入電流相量；Z_m和Z_n分別表示節點m和節點n與虛擬中間節點之間的阻抗；m節點電壓相量U_m和n節點電壓相量U_n以及m節點流向虛擬中間節點的電流相量I_m和n節點流向虛擬中間節點的電流相量I_n是通過同步相量量測裝置直接量測得到的；虛擬中間節點電壓相量U_mn0、虛擬中間節點的注入電流相量I_mn0、阻抗Z_m和Z_n為待估計計算的參數；

3)獲取同步相量量測裝置的歷史量測數據，利用最小二乘算法對等值網絡模型的參數進行估計；所述的利用最小二乘算法對等值網絡模型的參數進行估計為：

根據等值模型，有如下關系：

U_m-I_mZ_m＝U_n-I_nZ_n

即：

U_rm+jU_im-(I_rm+jI_im)(R_m+jX_m)＝U_rn+jU_in-(I_rn+jI_in)(R_n+jX_n)

將實部和虛部的關系分開，可以得到如下關系：

U_rm-U_rn＝I_rmR_m-I_imX_m-I_rnR_n+I_inX_n

U_im-U_in＝I_imR_m+I_rmX_m-I_inR_n-I_rnX_n

令：

A₁表示由第1組電流歷史量測構成的矩陣；

y₁表示由第1組電壓歷史量測構成的列向量；

X＝[R_mX_mR_nX_n]^T

X表示待估計阻抗參數；

當存在C組量測時，令：

當C2時，得到如下超定方程：

y≈AX

利用最小二乘估計，得到如下估計結果：

X＝(A^TA)^-1A^Ty

在估計得到等值的阻抗參數后，利用如下公式即計算得到虛擬中間節點的電壓相量U_mn0；

U_m-I_mZ_m＝U_mn0

上述各式中，m為上游安裝了同步相量量測裝置的節點，n為下游安裝了同步相量量測裝置的節點，mn0為節點m和節點n之間引入的虛擬中間節點，U_m和U_n分別表示m節點的電壓相量和n節點的電壓相量；U_mn0表示虛擬中間節點的電壓相量，I_m和I_n分別表示m節點流向虛擬中間節點的電流相量和n節點流向虛擬中間節點的電流相量；I_mn0表示虛擬中間節點的注入電流相量；Z_m和Z_n分別表示節點m和節點n與虛擬中間節點之間的阻抗；U_rm、U_im和U_rn、U_in分別表示m節點電壓相量和n節點電壓相量的實部和虛部；I_rm、I_im和I_rn、I_in分別表示m節點流向虛擬中間節點的電流相量和n節點流向虛擬中間節點的電流相量的實部和虛部；R_m、X_m和R_n、X_n分別表示阻抗相量Z_m和Z_n的電阻和電抗；

4)將等值網絡模型由1到N重新編號，節點1為源節點，N為化簡后的配電網絡中的節點數；

5)根據估計得到的等值網絡模型的參數計算等值網絡模型的導納矩陣；

6)根據各安裝了同步相量量測裝置的節點的電壓量測和電流量測，計算各虛擬節點的電壓；

7)計算等值網絡模型的潮流雅可比矩陣；

8)對潮流雅可比矩陣求逆得到電壓功率靈敏度。

2.根據權利要求1所述的面向電壓功率靈敏度估計的配電網絡等值與化簡方法，其特征在于，步驟7)所述的計算等值網絡模型的潮流雅可比矩陣為：

根據各節點的電壓和導納矩陣計算潮流雅可比矩陣，如下所示：

當i≠j時：

當i＝j時：

其中，J表示潮流雅可比矩陣，H、N、M、L分別為雅可比矩陣的分塊子陣，H_i,j、N_i,j、M_i,j、L_i,j分別為節點i和節點j對應的各分塊子陣中的元素；U_i、U_j分別表示節點i、j的電壓幅值，θ_ij＝θ_i-θ_j表示節點i、j之間的電壓相角差；Ω_i表示網絡中與節點i直接相關聯節點的集合；G_ij、B_ij分別表示節點i、j間的電導和電納；P_i與Q_i分別表示節點i的注入有功功率和注入無功功率。