一种含分布式电源的配电网三相潮流修正方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种含分布式电源的配电网三相潮流修正方法，属于电力系统配电网 潮流计算技术领域。
【背景技术】
[0002]能源和环境问题是当前世界各国关注的焦点。在我国，为实现国家"节能减排" 的既定目标，电力行业在发电侧大力发展各种可再生能源发电，朝着电能生产的"低碳化"、 "零排放"方向迈进，由此导致风力发电、光伏发电等分布式电源的快速发展。
[0003]随着用户对供电可靠性及电能质量要求的提高，作为电力系统相对薄弱的配电网 日益得到重视，配网环网结构、辐射状运行，联络开关经常切换，运行方式多变，潮流计算作 为电力系统分析最基本的计算，不仅可以计算网损、校验各种运行方式的合理性等，也可以 为暂态计算提供初值，配电网基本潮流计算重要性不言而喻。
[0004]考虑到随着分布式电源在电力系统中的大量随机接入，分布式电源渗透率不断提 高，随之产生的源侧三相不对称性对配电网产生了较大影响。而分布式电源模型本身的特 性，也将对配电网潮流计算产生一定的影响。
[0005]从处理三相的方式上来看，电力系统潮流计算可分为相分量法、序分量法，但与输 电网不同的是配电网的运行和网络参数不对称，其中网络参数的不对称使得序分量法解耦 失效，配电网潮流计算必须基于相分量法，也即考虑全耦合的abc模型。
[0006]从传统潮流算法上来看，配电网潮流计算应用最多的是前推回代法和牛顿拉夫逊 法：前推回代法充分利用了配电网辐射状的特点，具有收敛性好、占用内存少、计算速度快， 是公认的高效率算法，但前推回代对于配网中存在的弱环处理能力弱，需要对配网各节点 及支路合理编号；牛顿拉夫逊法理论上适合一切非线性方程组的求解、不受环网影响，但存 在对初值敏感、收敛性差、数据存储量大、计算速度慢的缺点，而且牛顿法是利用注入功率 代替了注入电流得到非线性方程组继而迭代求解，不好改变注入电流为正序的情况，不能 保证实际计算过程中负荷分布式电源的模型特征。
【发明内容】
[0007]针对现有技术存在的不足，考虑到牛顿拉夫逊法采用注入功率代替注入电流，不 能保证注入电流为正序，本发明目的是提供一种采用前推回代算法的含分布式电源的配电 网三相潮流修正方法。
[0008]为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
[0009]本发明的一种含分布式电源的配电网三相潮流修正方法，具体包括以下几个步 骤：
[0010] 步骤S1，构建分布式电源三相模型；
[0011] 步骤S2,建立含分布式电源的配电网三相系统模型；
[0012] 步骤S3,根据分布式电源三相模型和配电网三相系统模型构成含分布式电源的配 电网三相系统，对所述配电网三相系统模型中的节点和支路进行编号；
[0013] 步骤S4,按节点的编号顺序存储配电网各个节点的三相负荷参数，按支路的编号 顺序存储配电网各个支路的三相阻抗参数；
[0014] 步骤S5,对各个节点的三相负荷参数和各个支路的三相阻抗参数进行标幺化；
[0015] 步骤S6,分析含分布式电源配电网潮流计算存在的问题，对分布式电源并网电压 进行修正；
[0016] 步骤S7,选择收敛精度，对含分布式电源的配电网三相系统进行三相前推回代潮 流计算。
[0017] 步骤S1中，分布式电源三相模型的构建方法如下：
[0018] 将分布式电源源侧视为直流电压源，分布式电源电路拓扑中主要由直流电压源、 逆变器和滤波器构成；分布式电源并网采用PQ控制策略；由于逆变器的控制是在dq轴解 耦进行的，采用正交park变换得到dq轴下电路模型，变换阵相角采用和网侧电压相位一 致。
[0019] 步骤S2中，含分布式电源的配电网三相系统模型的建立方法如下：
[0020] 将配电网的上级变电站出口母线视为无穷大电源，作为潮流计算中平衡节点，等 值电压幅值和相角为恒定已知量，并假定三相电压对称；
[0021] 将配电网线路等效为集中参数模型，考虑各相自阻抗和相间互阻抗；
[0022] 将支路上所有负荷等效为支路末节点集中负荷，负荷模型为不对称的恒功率PQ 负荷；将分布式电源看作是对称的恒功率PQ负荷。
[0023] 步骤S3中，对配电网三相系统模型中的节点和支路进行编号的方法如下：
[0024] 将平衡节点的编号设为0,按照广度优先对其他节点进行编号；各支路编号取支 路末节点的节点编号。
[0025] 步骤S4中，如节点i，应当存储三相的有功功率？&上13上。，无功功率％3^ )34。；
【主权项】
1. 一种含分布式电源的配电网三相潮流修正方法，其特征在于，具体包括以下几个步 骤： 步骤S1，构建分布式电源三相模型； 步骤S2,建立含分布式电源的配电网三相系统模型； 步骤S3,根据分布式电源三相模型和配电网三相系统模型构成含分布式电源的配电网 三相系统，对所述配电网三相系统模型中的节点和支路进行编号； 步骤S4,按节点的编号顺序存储配电网各个节点的三相负荷参数，按支路的编号顺序 存储配电网各个支路的三相阻抗参数； 步骤S5,对各个节点的三相负荷参数和各个支路的三相阻抗参数进行标么化； 步骤S6,分析含分布式电源配电网潮流计算存在的问题，对分布式电源并网电压进行 修正； 步骤S7,选择收敛精度，对含分布式电源的配电网三相系统进行三相前推回代潮流计 算。
2. 根据权利要求1所述的含分布式电源的配电网三相潮流修正方法，其特征在于，步 骤S1中，分布式电源三相模型的构建方法如下： 将分布式电源源侧视为直流电压源，分布式电源电路拓扑中主要由直流电压源、逆变 器和滤波器构成；分布式电源并网采用PQ控制策略；由于逆变器的控制是在dq轴解耦进 行的，采用正交park变换得到dq轴下电路模型，变换阵相角采用和网侧电压相位一致。
3. 根据权利要求2所述的含分布式电源的配电网三相潮流修正方法，其特征在于，步 骤S2中，含分布式电源的配电网三相系统模型的建立方法如下： 将配电网的上级变电站出口母线视为无穷大电源，作为潮流计算中平衡节点，等值电 压幅值和相角为恒定已知量，并假定三相电压对称； 将配电网线路等效为集中参数模型，考虑各相自阻抗和相间互阻抗； 将支路上所有负荷等效为支路末节点集中负荷，负荷模型为不对称的恒功率PQ负荷； 将分布式电源看作是对称的恒功率PQ负荷。
4. 根据权利要求3所述的含分布式电源的配电网三相潮流修正方法，其特征在于，步 骤S3中，对配电网三相系统模型中的节点和支路进行编号的方法如下： 将平衡节点的编号设为〇,按照广度优先对其他节点进行编号；各支路编号取支路末 节点的节点编号。
5. 根据权利要求4所述的含分布式电源的配电网三相潮流修正方法，其特征在于，步 骤S4中，如节点i，应当存储三相的有功功率Pia、Pib、Pie，无功功率Qia、Qib、Qic; 如支路Q，应当存储三相的阻抗参数为
，其中，Zaa、Zbb、Z。。表示各 相自阻抗，Zab、Zab、Zb。表示相间互阻抗，各相自阻抗含实部电阻和虚部电抗，两相间耦合阻 抗只有虚部电抗。
6. 根据权利要求5所述的含分布式电源的配电网三相潮流修正方法，其特征在于，步 骤S5中，选取上级变电站出口母线电压作为基准电压，选取上级变电站容量为三相基准功 率，并计算基准阻抗值，对各个节点的三相负荷参数和各个支路的三相阻抗参数进行标幺 化。
7. 根据权利要求6所述的含分布式电源的配电网三相潮流修正方法，其特征在于，步 骤S6中，分析含分布式电源配电网潮流计算存在的问题，对分布式电源并网电压进行修正 的方法如下： 由于分布式电源采用逆变器接口模型，控制器采用PQ控制方式，而PQ控制要求电网侧 电压是对称的，所以需要对潮流算法进行修正；注入电流求解时，分布式电源节点先求取出 各节点不对称电压的正序分量，功率对称、电压对称情形下求取得到的分布式电源节点注 入电流为正序。
8. 根据权利要求7所述的含分布式电源的配电网三相潮流修正方法，其特征在于， 步骤S7中，三相前推回代潮流计算的方法如下： 选取收敛精度，依次经过计算各节点注入电流、用并网点正序电压修正分布式电源并 网电压、回代计算各支路电流、前推计算各节点电压，循环迭代至各节点有功及无功功率偏 差收敛。
9. 根据权利要求8所述的含分布式电源的配电网三相潮流修正方法，其特征在于， 注入电流的计算方法如下： 初始假设所有节点各相电压幅值为1，相角依次为〇、-120°、120°，计算各节点注入 电流，如节点i的三相注入电流为：
其中3^5^5&为负荷三相功率；
是节点i所在所有支路并联导纳及 节点i并联电容器等效导纳组合得到的等效导纳矩阵； 回代计算支路电流的方法如下： 从末端节点到首端节点回代计算各支路电流，某支路电流等于该支路所接所有下一支 路电流加上本支路末节点注入电流：
表示k支路的支路电流，Ik表示k节点注入电流，I： 11〇^表示所有k下一支路的支 路电流求和，也即所有支路首节点编号为k、末节点编号任意的支路电流求和； 前推节点电压的计算方法如下： 从首端节点到末端节点前推计算各节点电压，某支路末节点电压为本支路首节点电压 减去本支路压降，也即：
i、j分别表示支路的首、末节点编号，该支路编号为j记为支路k阻抗阵
表示支路Lj的串联阻抗矩阵，/v、/y、/￡/表示支路Lj从首节点流向 末节点的电流； 迭代收敛方法如下： 利用前推回代潮流算法每步计算得到的节点注入电流和节点电压计算节点注入功率， 与已知的负荷功率及并联导纳、电容器充电功率计算得到的注入功率作差，若各节点功率 偏差小于收敛精度，迭代结束，否者将上一步中计算的电压重新带入注入电流，进行迭代计 算；功率偏差如下：
式（5)右侧大括号中两项分别是电容器和并联导纳的注入功率、初始负荷功率。
【专利摘要】本发明公开了一种含分布式电源的配电网三相潮流修正方法，具体包括以下几个步骤：构建分布式电源三相模型；建立含分布式电源的配电网三相系统模型；对配电网三相系统模型中的节点和支路进行编号；按节点的编号顺序存储配电网各个节点的三相负荷参数，按支路的编号顺序存储配电网各个支路的三相阻抗参数；对各个节点的三相负荷参数和各个支路的三相阻抗参数进行标幺化；分析含分布式电源配电网潮流计算存在的问题，对分布式电源并网电压进行修正；选择收敛精度，对含分布式电源的配电网三相系统进行三相前推回代潮流计算。本发明考虑了分布式电源模型输出电流和并网电压对称的特性，选择网侧电压的正序分量作为分布式电源的并网电压，参与潮流计算。
【IPC分类】G06F19-00, H02J3-38
【公开号】CN104578159
【申请号】CN201510015450
【发明人】杨永标, 黄莉, 徐青山, 陈璐, 梁伟, 蔡政权, 谢敏, 周静, 颜盛军
【申请人】国家电网公司, 国电南瑞科技股份有限公司, 国网天津市电力公司电力科学研究院, 国网福建省电力有限公司电力科学研究院, 国网重庆市电力公司电力科学研究院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月13日