专利名称：基于补偿电流环状配电网潮流方法
技术领域：
本发明涉及一种基于补偿电流环状配电网潮流方法，属于电力系统分析计算领域。
背景技术：
在配电网高级应用软件中，潮流计算是提供给调度员和计划人员的最重要的软件，用于分析配电网络电气状态和检查越界范围等，同时，它也是配电网络分析的基础软件，用于电压/无功优化、操作模拟和结线变化分析等。配电网络具有不同于输电网络的显著特点1)配电网基本是放射形结构，或者是接近辐射状网络结构(弱环结构)；2)支路参数相差不大，有时甚至会出现r > χ 的情况；3)三相支路参数不平衡和三相负荷不对称问题比较突出。配电网络的这些特点造成对传统的潮流算法来说实际上属于病态条件，例如由于配电网支路参数r/x比值较大， 使原来在高压输电网中行之有效的算法，如快速解藕法等，在配电网中不再有效；其次，由于配电网中不对称元件，如未换位的输电线路、三相三铁心柱变压器、电力机车负荷及其它三相不对称负荷的存在，使配电网的三相电压、电流不再对称，因而不能像对称系统那样， 只计算单相的情况，而必须进行三相潮流计算。因此，配电网潮流计算必须采用不同于输电网且适合配电网特点的、有效的、鲁棒性好的潮流计算方法。配电网正常情况下呈现辐射状网络结构，但在某些特殊的运行方式下(如故障处理和网络重构)，可能会出现短时间的环网运行，由于环的数量不多，因而呈现“弱环”现象。目前常用的三相潮流计算可分为回路阻抗法、前推回代法。S. K Goswami和S. K Basu在1991年提出的回路阻抗法以回路电流为变量，从馈线根节点到每一个负荷点形成一条回路，根据基尔霍夫电压定律，列回路电流方程，该方法处理网孔能力较强，但节点和支路编号处理复杂。前推回代法最初是从手算算法发展而来的，当用来进行辐射状配电网的潮流计算时，该算法的效率是所有算法中最高的，占用内存也很少，前推回代法由于自身的优点在国外已被不断改进且应用于与生产实际中，它的缺点是，当应用于环状网络时则需要进行特殊的处理。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种算法简单、迭代次数少的基于补偿电流环状配电网潮流方法。本发明的目的是这样实现的一种基于补偿电流环状配电网潮流方法，所述方法步骤为
步骤(1)所述配电网潮流计算机从配电网管理系统中获得配电网的网络参数，包括 馈线的各支路号、首节点编号、末节点编号、串联电阻、串联电抗、并联电导、并联电纳以及变压器的变比和阻抗。步骤O)形成配电网树枝和连枝。
步骤(2. 1)遍历所述各开关、馈线、变压器、电容器以及负荷端口各节点，把电网中通过闭合的开关或刀闸连接在一起的节点称为计算用节点，有变压器、馈线形成的支路称为边。步骤(2. 2)初始化堆栈heap，置整数radius为足够大的数，将根节点压入heap 中，置根节点的半径为0，初始化树枝集合sparmingTreeEdges。步骤(2. 3) :heap为空或者heap中半径最小节点的半径小于radius，退出步骤 O)，否则转下一步。步骤(2.4)在heap中弹出半径最小的节点，设为node，遍历与node相连的边， 设该边为edge，设和edge相连另一个节点为node2，如果node2还没有处理过，置node2 的半径为node半径加1，将edge加入到树枝集合spanningTreeEdges中，将node2压入堆栈heap中，如果node2已经处理过且node2半径大于node半径加1，则置node2的半径为 node半径加1，将edge加入到树枝集合spanningTreeEdges中。步骤(2. 5)转到步骤(2. 3)。步骤(2. 6)将sparmingTreeEdges之外的所有支路放入连枝集合中。步骤(3)遍历所有连枝，在有连枝相连的节点上设置一个虚拟恒电流负荷，电流值置为0。
步骤置各节点电压初始电压为额定电压。
步骤(5)对由树枝组成的辐射状网络使用前推回代法计算各节点电压和支路电流。步骤(6)置最大偏差delta为无穷大。步骤(7)遍历所有连枝，设当前连枝为branch，branch两端节点为nl和n2，nl 上虚拟恒电流负荷loadl，n2上虚拟恒电流负荷为load2，步骤5得到的计算结果中取出 branch两端的电压vl和v2，设branch阻抗矩阵为ζ，利用公式z*I= vl- v2,计算出支路电流 I，设 Ioadl 电流值为 Iloadl, load2 电流值为 Iload2，如果 delta<max (abs (Iloadl-I)， abs (Iload2+I)),置 delta=max (abs (Iloadl-I), abs (Iload2+I))。步骤(8)如果delta< ε，其中ε是预先设置好的一个足够小的常数，输出节点电压和支路电流，计算结束。步骤(9)遍历所有连枝，设当前连枝为branch，branch两端节点为nl和π2，更新 nl上虚拟恒电流负荷的电流值为I，n2上虚拟恒电流负荷的电流值为_1。步骤(10)使用步骤(5)计算所得各节点电压为初始值。步骤(11)转到步骤(5)。本发明的有益效果是
为了计算环状配电网的潮流，本发明提出一种基于补偿电流环状配电网潮流方法。该方法首先分析出环状配电网络的树枝和连枝，接着通过两层迭代来解决潮流问题，内层迭代用前代后代法计算有树枝组成的纯辐射状网络潮流，外层迭代不断修正连枝两端节点的注入电流达到整体收敛，具有算法简单、迭代次数少的优点。
图1为本发明基于补偿电流环状配电网潮流方法的流程图。
图2为本发明环状测试配电网的结构示意图。图3为本发明环状测试配电网的树枝部分结构示意图。图4 为辐射状配电网的局部结构示意图。
具体实施例方式参见图1，本发明涉及一种基于补偿电流环状配电网潮流方法，所述方法步骤为 步骤(1)所述配电网潮流计算机从配电网管理系统中获得配电网的网络参数，包括
馈线的各支路号、首节点编号、末节点编号、串联电阻、串联电抗、并联电导、并联电纳以及变压器的变比和阻抗。步骤(2)形成配电网树枝和连枝。步骤(2. 1)遍历所述各开关、馈线、变压器、电容器以及负荷端口各节点，把电网中通过闭合的开关或刀闸连接在一起的节点称为计算用节点，有变压器、馈线形成的支路称为边。步骤(2.2)初始化堆栈heap，置整数radius为足够大的数，将根节点压入heap 中，置根节点的半径为0，初始化树枝集合sparmingTreeEdges。步骤(2. 3) :heap为空或者heap中半径最小节点的半径小于radius，退出步骤 (2)，否则转下一步。步骤(2.4)在heap中弹出半径最小的节点，设为node，遍历与node相连的边， 设该边为edge，设和edge相连另一个节点为node2，如果node2还没有处理过，置node2 的半径为node半径加1，将edge加入到树枝集合spanningTreeEdges中，将node2压入堆栈heap中，如果node2已经处理过且node2半径大于node半径加1，则置node2的半径为 node半径加1，将edge加入到树枝集合spanningTreeEdges中。步骤(2. 5)转到步骤(2. 3)。步骤(2. 6)将spanningTreeEdges之外的所有支路放入连枝集合中。步骤(3)遍历所有连枝，在有连枝相连的节点上设置一个虚拟恒电流负荷，电流值置为0。步骤(4)置各节点电压初始电压为额定电压。步骤(5)对由树枝组成的辐射状网络使用前推回代法计算各节点电压和支路电流。步骤(6)置最大偏差delta为无穷大。步骤(7)遍历所有连枝，设当前连枝为branch，branch两端节点为nl和n2，nl 上虚拟恒电流负荷loadl，n2上虚拟恒电流负荷为load2，步骤5得到的计算结果中取出 branch两端的电压vl和v2，设branch阻抗矩阵为ζ，利用公式z*I= vl- v2,计算出支路电流 I，设 Ioadl 电流值为 Iloadl, load2 电流值为 Iload2，如果 delta<max (abs (Iloadl-I)， abs (Iload2+I)),置 delta=max (abs (Iloadl-I), abs (Iload2+I))。步骤(8)如果delta< ε，其中ε是预先设置好的一个足够小的常数，输出节点电压和支路电流，计算结束。步骤(9)遍历所有连枝，设当前连枝为branch，branch两端节点为nl和π2，更新 nl上虚拟恒电流负荷的电流值为I，n2上虚拟恒电流负荷的电流值为_1。
步骤(10)使用步骤(5)计算所得各节点电压为初始值。步骤(11)转到步骤(5)。以图2所示的环状测试配电网为例，具体步骤说明如下 步骤一初始化；
所述配电网潮流计算机从配电网管理系统中获得配电网的网络参数，包括馈线的各支路号、首节点编号、末节点编号、串联电阻、串联电抗、并联电导、并联电纳、以及变压器的变比和阻抗。步骤二 形成树枝和连枝；
按照权利要求书中步骤二所示，测试系统节点处理顺序和树枝形成的顺序如表1所示，由树枝组成的辐射状网络如图2所示。按照节点处理顺序，对节点重新编号，新旧编号对照表见表2。以下步骤中如无特别标明均使用新节点号。
权利要求
1. 一种基于补偿电流环状配电网潮流方法，其特征在于所述方法步骤为 步骤(1)所述配电网潮流计算机从配电网管理系统中获得配电网的网络参数，包括 馈线的各支路号、首节点编号、末节点编号、串联电阻、串联电抗、并联电导、并联电纳以及变压器的变比和阻抗；步骤(2)形成配电网树枝和连枝；步骤(2. 1)遍历所述各开关、馈线、变压器、电容器以及负荷端口各节点，把电网中通过闭合的开关或刀闸连接在一起的节点称为计算用节点，有变压器、馈线形成的支路称为边；步骤(2.2)初始化堆栈heap，置整数radius为足够大的数，将根节点压入heap中，置根节点的半径为0，初始化树枝集合sparmingTreeEdges ；步骤(2.3) :heap为空或者heap中半径最小节点的半径小于radius，退出步骤(2)，否则转下一步；步骤(2.4)在heap中弹出半径最小的节点，设为node，遍历与node相连的边，设该边为edge，设和edge相连另一个节点为node2，如果node2还没有处理过，置node2的半径为node半径加1，将edge加入到树枝集合spanningTreeEdges中，将node2压入堆栈heap 中，如果node2已经处理过且node2半径大于node半径加1，则置node2的半径为node半径加1，将edge加入到树枝集合spanningTreeEdges中； 步骤(2. 5)转到步骤(2. 3)；步骤(2.6)将spanningTreeEdges之外的所有支路放入连枝集合中； 步骤(3)遍历所有连枝，在有连枝相连的节点上设置一个虚拟恒电流负荷，电流值置为0;步骤(4)置各节点电压初始电压为额定电压；步骤(5)对由树枝组成的辐射状网络使用前推回代法计算各节点电压和支路电流； 步骤(6)置最大偏差delta为无穷大，步骤(7)遍历所有连枝，设当前连枝为branch，branch两端节点为nl和n2，nl上虚拟恒电流负荷loadl，n2上虚拟恒电流负荷为load2，步骤5得到的计算结果中取出branch 两端的电压vl和v2，设branch阻抗矩阵为z，利用公式z*I= vl- v2，计算出支路电流 I，设 Ioadl 电流值为 Iloadl，load2 电流值为 Iload2，如果 delta<max (abs (Iloadl-I)， abs (Iload2+I)),置 delta=max (abs (Iloadl-I)，abs (Iload2+I))；步骤(8)如果delta<￡，其中ε是预先设置好的一个足够小的常数，输出节点电压和支路电流，计算结束；步骤(9)遍历所有连枝，设当前连枝为branch，branch两端节点为nl和n2，更新nl 上虚拟恒电流负荷的电流值为I，n2上虚拟恒电流负荷的电流值为-I ； 步骤(10)使用步骤(5)计算所得各节点电压为初始值； 步骤(11)转到步骤(5)。
全文摘要
本发明涉及一种基于补偿电流环状配电网潮流方法，所述方法首先分析出环状配电网络的树枝和连枝，接着通过两层迭代来解决潮流问题，内层迭代用前代后代法计算有树枝组成的纯辐射状网络潮流，外层迭代不断修正连枝两端节点的注入电流达到整体收敛。本发明基于补偿电流环状配电网潮流方法，具有算法简单、迭代次数少的优点。
文档编号H02J3/00GK102447254SQ20101050106
公开日2012年5月9日 申请日期2010年10月9日 优先权日2010年10月9日
发明者张建兴 申请人:江苏方程电力科技有限公司