专利名称：一种基于叠加原理的配电网在线潮流计算方法
技术领域：
本发明涉及电力系统运行与安全分析技术领域，具体涉及一种基于叠加原理的配电网在线潮流计算方法。
背景技术：
潮流计算是电力系统中应用最为广泛、最基本和最重要的电气计算，它的任务是根据给定的网络结构及运行条件，计算整个网络的潮流分布。潮流计算的结果，无论是对于现有系统运行方式的分析研究，还是对规划阶段设计方案的分析比较，都是必不可少的。电力系统静态、暂态稳定计算也需要利用潮流计算的结果，这些都属于离线计算的范畴。随着现代化的调度控制中心的建立，为了对电力系统进行实时安全监控，需要根据实时数据库提供的信息，判断系统当前的运行状态并对预想事故进行安全分析，这就需要进行在线潮流计算。配电网具有以下特点网络拓扑一般呈辐射状、但也有短时环网运行状态，R/X比值较大，支路数和节点数十分庞大，三相不平衡等。这些特点导致网络雅克比矩阵出现不同程度的病态特征，传统的牛顿拉夫逊法、快速解耦法等算法对配电网不再适用。专家学者们研究提出了适用于配电网特点的潮流计算方法，如隐式高斯法、前推回代法、回路阻抗法等。这些算法可直接利用节点及支路参数，无需利用雅克比矩阵，编程简单，算法收敛性好， 但都要用到复杂的节点编号方法，节点编号对算法实现有很大影响。配电网可以看作是线性网络，线性系统的叠加原理对配电网同样适用。部分专家学者在处理弱环配电网潮流计算中，提出将环网运行的配电网转化为辐射型配电网，利用叠加原理，将环网潮流视为环网前的辐射网潮流与环网两端电压向量差引起的潮流的叠加。配电网各个支路的电压降和支路通过的电流也适用叠加原理，可以看作是各个负荷电流共同作用的结果。当网络结构和运行方式维持恒定时，单位负荷电流在各个支路引起的电压降以及电流向量是恒定的，可以利用离线潮流计算结果计算得出。在线潮流计算主要用于运行中电力系统的监视和实时控制，除了可靠的收敛特性外，计算速度快、占用内存少也是最基本的要求。常规的潮流计算方法，不能很好的满足配电网在线潮流计算对计算速度和收敛性的要求。
发明内容
本发明提出一种基于叠加原理的配电网在线潮流计算方法。该方法利用离线潮流计算结果，事先计算得出各负荷节点单位负荷电流在各支路引起的电压降/电流向量；进行在线潮流计算时，根据负荷节点负荷电流以及单位负荷电流引起的支路电压降/电流向量，利用线性系统的叠加原理计算支路电压降/电流向量，进而计算出节点电压、支路电流
等ο
该方法的技术原理如下对于一个实际配电网，当网络结构和运行方式一定时，各支路电压降向量适用叠加原理，即一个支路的电压降向量等于各个负荷节点在该支路引起的电压降向量之和，某负荷节点负荷电流在一个支路引起的电压降向量与该负荷电流成正比。利用离线潮流计算结果，计算出各负荷节点单位负荷电流在各支路引起的电压降向量；进行在线潮流计算时， 根据各负荷节点负荷电流及上述计算出的各负荷节点单位负荷电流在各支路引起的电压降向量，利用线性系统的叠加原理计算出各支路电压降向量，进而计算出各节点电压、各支路损耗、各节点/支路功率等。上述求解方法对支路电流的求解同样适用。对于一个实际配电网，当网络结构和运行方式一定时，各支路电流向量适用叠加原理，即一个支路的电流向量等于各个负荷节点在该支路引起的电流向量之和，某负荷节点负荷电流在一个支路弓I起的电流向量与该负荷电流成正比。利用离线潮流计算结果，计算出各负荷节点单位负荷电流在各支路引起的电流向量；进行在线潮流计算时，根据各负荷节点负荷电流及上述计算出的各负荷节点单位负荷电流在各支路引起的电流向量，利用线性系统的叠加原理计算出各支路通过的电流向量，进而计算出各支路电压降、各节点电压、各支路损耗、各节点/支路功率等。本发明提供的一种基于叠加原理的配电网在线潮流计算方法，其改进之处在于， 利用离线潮流计算的结果和线性系统的叠加原理进行在线潮流计算；配电网的网络结构和运行方式一定时，利用离线潮流计算结果，事先计算出各负荷节点单位负荷电流在各支路引起的电压降向量，进行在线潮流计算时，根据各负荷节点负荷电流和所述计算出的各负荷节点单位负荷电流在各支路引起的电压降向量，利用线性系统的叠加原理计算出各支路电压降向量，进而计算出各节点电压、各支路损耗和各节点/ 支路功率；或者利用离线潮流计算结果，事先计算出各负荷节点单位负荷电流在各支路引起的电流向量，进行在线潮流计算时，根据各负荷节点负荷电流和所述计算出的各负荷节点单位负荷电流在各支路引起的电流向量，利用线性系统的叠加原理计算出各支路通过的电流向量，进而计算出各支路电压降、各节点电压、各支路损耗和各节点/支路功率。其中，所述利用离线潮流计算结果，事先计算出各负荷节点单位负荷电流在各支路引起的电压降向量；进行在线潮流计算时，根据各负荷节点负荷电流和所述计算出的各负荷节点单位负荷电流在各支路引起的电压降向量，利用线性系统的叠加原理计算出各支路电压降向量，进而计算出各节点电压、各支路损耗和各节点/支路功率，包括以下步骤(I)依据离线潮流计算结果，列写电压降落矩阵
IU11AU12 · Δυυ·· Δυ η"AU21AU22 . Δυ^-Δυ2η
AU =AU11Δυι2 . Δυ -Δυιη_AUmlAUm2 · AUmj-AU'式中AU为m*n阶矩阵；m为负荷节点数；n为支路数，AUij为在节点i注入单位电流，其余节点注入电流为O时，支路j的电压降向量。(2)根据各负荷节点负荷电流，计算各支路电压降向量
AUj =YjI1 *Δυ^
1=1式中AU」为支路j的电压降向量山为负荷节点i的负荷电流。(3)从馈线首端至末端，依次计算各个节点电压Ui = Uk- Δ Uj式中k，i分别为支路j的首端节点和末端节点，Uk为首端节点k的电压，Ui为末端节点i的电压。(4)计算各支路电流
AU,AIj =——式中Δ Ij表示通过支路j的电流向量，Zj表示支路j的阻抗参数。(5)计算功率分布及功率损耗，输出结果。其中，利用离线潮流计算结果，事先计算出各负荷节点单位负荷电流在各支路引起的电流向量；进行在线潮流计算时，根据各负荷节点负荷电流和所述计算出的各负荷节点单位负荷电流在各支路引起的电流向量，利用线性系统的叠加原理计算出各支路通过的电流向量，进而计算出各支路电压降、各节点电压、各支路损耗和各节点/支路功率，包括如下步骤(I)依据离线潮流计算结果，列写电流矩阵
ΔΙ ΔΙ12 ··· AIlj ··· ΔΙ1η AI21 AI22 . · · AI2j . · · ΔΙ2η
_AIml AIm2 …AImj …Almn _式中△ I为m*n阶矩阵；m为负荷节点数；n为支路数；Δ Iij表示在负荷节点i注入单位电流，其余负荷节点注入电流为O时，支路j通过的电流向量。(2)根据各负荷节点负荷电流，计算各支路电流向量I1* AIij
1=1式中Λ Ij为支路j的电流向量山为负荷节点i的负荷电流。(3)计算各支路电压降向量AUj = Δ Ij^Zj式中Λ Uj为支路j的电压降向量；Zj为支路j的阻抗参数。(4)从馈线首端至末端，依次计算各个节点电压Ui = Uk- Δ Uj式中Uk表示支路j的首端节点k的电压，Ui表示支路j的末端节点i的电压。(5)计算功率分布及功率损耗，输出结果。其中，当网络结构和运行方式发生变化时，采用如下方式对Λ U进行修正(a)对于闭环设计、开环运行的网络，增加一条支路时AU的修正
从原有负荷节点i引出一条支路，同时增加一个负荷节点，编号n+1，由于负荷节 点数增加，支路数增加，电压降落矩阵AU增加一行一列(矩阵中(m+1)行和(n+1)列为 增加的一行一列)
权利要求
1.一种基于叠加原理的配电网在线潮流计算方法，其特征在于，利用离线潮流计算的结果和线性系统的叠加原理进行在线潮流计算；配电网的网络结构和运行方式一定时，利用离线潮流计算结果，先计算出各负荷节点单位负荷电流在各支路引起的电压降向量，进行在线潮流计算时，根据各负荷节点负荷电流和所述计算出的各负荷节点单位负荷电流在各支路引起的电压降向量，利用线性系统的叠加原理计算出各支路电压降向量，进而计算出各节点电压、各支路损耗和各节点/支路功率；或者利用离线潮流计算结果，先计算出各负荷节点单位负荷电流在各支路引起的电流向量，进行在线潮流计算时，根据各负荷节点负荷电流和所述计算出的各负荷节点单位负荷电流在各支路引起的电流向量，利用线性系统的叠加原理计算出各支路通过的电流向量，进而计算出各支路电压降、各节点电压、各支路损耗和各节点/支路功率。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述利用离线潮流计算结果，先计算出各负荷节点单位负荷电流在各支路引起的电压降向量；进行在线潮流计算时，根据各负荷节点负荷电流和所述计算出的各负荷节点单位负荷电流在各支路引起的电压降向量，利用线性系统的叠加原理计算出各支路电压降向量，进而计算出各节点电压、各支路损耗和各节点/ 支路功率，包括以下步骤(I)依据离线潮流计算结果，列写电压降落矩阵
3.如权利要求I所述的方法，其特征在于，利用离线潮流计算结果，先计算出各负荷节点单位负荷电流在各支路引起的电流向量；进行在线潮流计算时，根据各负荷节点负荷电流和所述计算出的各负荷节点单位负荷电流在各支路引起的电流向量，利用线性系统的叠加原理计算出各支路通过的电流向量，进而计算出各支路电压降、各节点电压、各支路损耗和各节点/支路功率，包括如下步骤(I)依据离线潮流计算结果，列写电流矩阵
4.如权利要求I所述的方法，其特征在于，当网络结构和运行方式发生变化时，采用下述方式对Λ U进行修正(a)对于闭环设计、开环运行的网络，增加一条支路时AU的修正从原有负荷节点i引出一条支路，同时增加一个负荷节点，编号n+1，电压降落矩阵AU 增加一行一列
5.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述配电网在线潮流计算方法用于单相潮流计算或三相潮流计算。
全文摘要
本发明公开了一种基于叠加原理的配电网在线潮流计算方法。该方法利用离线潮流计算结果，事先计算得出各负荷节点单位负荷电流在各支路引起的电压降/电流向量；进行在线潮流计算时，根据负荷节点负荷电流以及单位负荷电流引起的支路电压降/电流向量，利用线性系统的叠加原理计算支路电压降/电流向量，进而计算出节点电压、支路电流等。本发明可以很好的解决配电网在线潮流计算问题，无需对节点进行重新编号，直接利用离线潮流计算的节点编号即可。本发明对开环、闭环潮流计算均可适用，无需对环网潮流进行特殊处理；既可用于单相潮流计算，也可用于三相潮流计算；具有计算速度快、占用内存少、稳定性好的特点。
文档编号H02J3/00GK102593823SQ201210022528
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月1日 优先权日2012年2月1日
发明者仉天舒, 孟晓丽, 宋晓辉, 张瑜, 李建芳, 李雅洁, 盛万兴, 贾东梨 申请人:中国电力科学研究院