计及分布式电源的三相配电网连续潮流算法
【技术领域】
[0001] 本发明公开了计及分布式电源的三相配电网连续潮流算法，属于电力系统静态电 压稳定分析的技术领域。
【背景技术】
[0002] 大量分布式电源的接入使传统配电网从单电源辐射状结构变为一个复杂的多电 源网络，潮流的大小和方向也随之发生改变，从而引起新的电压分布和电压稳定问题，而目 前对电压稳定问题的研宄主要集中在输电网，较少涉及到配电网。连续潮流方法可以准确 计算系统的静态电压稳定点，同时能考虑一定的非线性控制和不等式约束条件，是工业界 广泛采用的静态电压稳定分析方法。
[0003] 由于配电网中三相线路参数与负荷不平衡的特征十分明显，因此，需要研宄适 用于三相不平衡配电系统的连续潮流方法。文献一《Continuationthree-phasepower flow:atoolforvoltagestabilityanalysisofunbalancedthree-phasepower system》（IEEETransactionsonPowerSystems，2005 年第20 卷第3 期第 1320 页）首次利 用连续潮流方法对三相不平衡系统进行静态电压稳定分析。文献二《Nonlinearpredictor basedcontinuationpowerflowforunbalanceddistributionsystems》（Proceedings ofTransmission&DistributionConference&Exposition:AsiaandPacific，2009 年第 1页）采用基于非线性预测技术和弧长参数化方法的连续潮流方法计算三相不平衡配电系 统的P_V曲线。文献三《CDPFL0W:apracticaltoolfortracingstationarybehaviors ofgeneraldistributionnetworks》（IEEETransactionsonPowerSystems，2014 年第 29卷第3期第1365页）在文献二的基础上研宄了不同类型分布式电源接入后对三相配电 系统静态电压稳定极限的影响。
[0004] 实际上，采用不同控制策略的分布式电源并网运行中的各相注入电流存在限值约 束，在连续潮流计算过程中需要考虑，同时三相不平衡系统中P-V曲线的斜锐角现象比较 普遍，若采用传统的局部或全局参数化方法选择错误的状态变量作为连续参数，会导致连 续潮流在临界点发散。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是针对上述【背景技术】的不足，提供了计及分布式电源 的三相配电网连续潮流算法，考虑了采用不同控制策略的分布式电源并网后注入母线电流 的极限约束对潮流计算的影响，使潮流解更接近系统真实情况，解决了P-V曲线呈斜锐角 情况下参数选择不当导致连续潮流在临界点发散的技术问题。
[0006] 本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：
[0007] 计及分布式电源的三相配电网连续潮流算法，包括如下步骤：
[0008]A、通过引入负荷参数模拟分布式电源有功出力和负荷功率的增长关系；
[0009]B、建立包含负荷参数的三相配电网连续潮流方程；
[0010] C、由所述连续潮流方程通过切线法计算预测潮流解；
[0011]D、采用局部几何参数化策略处理三相不平衡系统P-V曲线的斜锐角现象，构造参 数化方程并建立增广潮流方程组；
[0012]E、以步骤C预测的潮流解为初始值求解增广潮流方程组得到潮流解校正值。
[0013] 进一步的，所述计及分布式电源的三相配电网连续潮流算法中，步骤A所述的分 布式电源有功出力和负荷增长关系为：
【主权项】
1. 计及分布式电源的三相配电网连续潮流算法，其特征在于，包括如下步骤： A、 通过引入负荷参数模拟分布式电源有功出力和负荷功率的增长关系； B、 建立包含负荷参数的三相配电网连续潮流方程； C、 由所述连续潮流方程通过切线法计算预测潮流解； D、 采用局部几何参数化策略处理三相不平衡系统P-V曲线的斜锐角现象，构造参数化 方程并建立增广潮流方程组； E、 以步骤C预测的潮流解为初始值求解增广潮流方程组得到潮流解校正值。
2. 根据权利要求1所述的计及分布式电源的三相配电网连续潮流算法，其特征在于， 步骤A所述的分布式电源有功出力和负荷增长关系为：
其中，P表示a、b、c三相之一，私t,和ft、为基态下第i母线p相的负荷有功和负荷无 功，圮ο为基态下第i母线P相的分布式电源有功出力，APJ、Ag、△迅分别为第i母线P 相分布式电源有功出力、负荷有功、负荷无功的预设增长量，λ为负荷参数，当分布式电源 有功出力达到上限值后，负荷增量则全部由系统的虚拟平衡机承担。
3. 根据权利要求2所述的计及分布式电源的三相配电网连续潮流算法，其特征在于， 步骤B中所述包含负荷参数的三相配电网连续潮流方程为： / = 1 Iti = U
其中，化为第i母线P相的分布式电源无功出力，K为第i母线P相的电压幅值，7 为第j母线m相的电压幅值，C为第i母线P相与第j母线m相的电压相角差，Gf为第i 母线P相与第j母线m相的互电导，及Γ为第i母线P相与第j母线m相的互电纳，m表示 a、b、c三相之一， 记连续潮流方程为：f(9p，Vp，λ) =〇, θ'νρ分别为各母线三相的电压相角向量、电 压幅值向量。
4. 根据权利要求3所述的计及分布式电源的三相配电网连续潮流算法，其特征在于， 步骤C中所述由连续潮流方程通过切线法计算预测潮流解具体为：
求解切向量[d Θ p，dVp，d λ ]τ，ρ表示a、b、c三相之一，ek 表示第k个元素等于1但其它元素都等于零的行向量，" ± 1"中的正负号取决于第k个状 态变量的变化方向，d θ p和dV别为母线各相电压相角和幅值的切向量，d λ为对负荷参 数求导，I、I、分别为连续潮流方程对母线各相电压相角、母线各相电压幅值和 负荷参数的求导，
获得下一运行点潮流解的预测值，0f、W和Aci为当前运行 点母线P相的电压相角、母线P相电压幅值和负荷参数；以、#和i为母线P相的电压相 角、母线P相电压幅值和负荷参数在下一个运行点的预测值，σ为步长。
5. 根据权利要求4所述的计及分布式电源的三相配电网连续潮流算法，其特征在于， 步骤D中采用局部几何参数化策略处理三相不平衡系统P-V曲线的斜锐角现象，构造参数 化方程并建立增广潮流方程组，具体包括如下步骤： D-1、选取电压跌落情况最严重的第k母线ρ相电压F/作为连续参数，
D-2、确定几何参数β的取值： 对于P-V曲线上半支，以原点（0, 0)为参考点，戶4， A 对于P-V曲线下半支，以初始点(〇，F/;)为参考点，β=ν"~ν?ο ； Ar D-3、构造参数化方程：= = 联立连续潮流方程和参数 化方程得到增广潮流方程组： Jf(0p,VM) = o {G(0p,Yp,i) = (^ - ^) -β{λ -10) = 0 ； 其中：为第k母线ρ相电压的切向量，、外f分别为第1母线、第η母线ρ相电 压的切向量，η为自然数，I < k < n，Pi为下一运行点第k母线ρ相电压、负荷参数的 预测值，M、λ ^为参考点处第k母线p相电压值、负荷参数值。
6. 根据权利要求5所述的计及分布式电源的三相配电网连续潮流算法，其特征在于， 步骤E中以步骤C预测的潮流解为初始值求解增广潮流方程组得到潮流解校正值，考虑分 布式电源并网注入电流的限值约束，在求解增广潮流方程组的过程中采用PV/PQ节点与PI 节点的双向转换逻辑对分布式电源并网注入电流越限进行处理，记电压控制型的分布式电 源为PV节点，记功率控制型的分布式电源为PQ节点，记电流控制型的分布式电源为PI节 点，根据节点类型采用以下三种转换策略中的一种： 策略一：对于上次迭代中的PV节点或者PQ节点，在本次迭代求得的节点注入电流越限 时转换PV节点或者PQ节点为PI节点； 策略二：对于上次迭代中由PV节点转换成的PI节点，计算本次迭代的节点电压以及注 入电流，在节点电压高于电压设定值且注入电流小于电流上限值时转换所述PI节点为PV 节点，修正PV节点电压为电压设定值； 策略三：对于上次迭代中由PQ节点转换成的PI节点，计算本次迭代的节点无功注入 以及注入电流，在节点无功注入高于无功设定值且注入电流小于电流上限值时转换所述PI 节点为PQ节点，修正PQ节点无功出力为无功设定值。
7.根据权利要求6所述的计及分布式电源的三相配电网连续潮流算法，其特征在于， 在步骤E之后还包括步骤F、识别分布式电源并网后电压稳定临界点的分岔类型： 步骤F-1、在P-V曲线上寻找两个满足γ (χ?)_ γ (χΗ+1,2η+1)< O的连续并充分接近 OX OX 的潮流解（Λ λη)、（χη+1，λη+1):，电压稳定临界点位于两个潮流解（χ η，λη)、（χη+1，λη+1)之 间，i W)为潮流解（χη，λ")处的切线斜率，Ι(Ζ?+1)为潮流解（Χ η+1，λη+1)处的切线 斜率； 步骤F-2、根据并网节点的类型判断电压稳定临界点类型： PV节点并网，潮流解（Λ λη)、（χη+1，λη+1)满足表赵
时，电压稳定临界点为极限诱导分岔点， PQ节点并网，潮流解（Λ λη)、（χη+1，λη+1)满足表达式<
时，电压稳定临界点为极限诱导分岔点， 否则，电压稳定临界点为鞍结型分岔点； 其中：乂1〇^，")、~〇^，"）和1〇^人"）分别为潮流解（，\")处？1、？￥和？〇节 点数目，ΝΡΙ(χη+1，λη+1)、ΝΡν(χ η+1，λη+1)和 NPQ(xn+1，λη+1)分别为潮流解(χη+1，λ η+1)处 PI、PV 和PQ节点数目。
【专利摘要】本发明公开了计及分布式电源的三相配电网连续潮流算法，属于电力系统静态电压稳定分析的技术领域。所述算法通过引入负荷参数模拟分布式电源有功出力和负荷功率的增长关系，建立包含负荷参数的三相配电网连续潮流方程，采用预测-参数化-校正方法追踪三相配电网的P-V曲线。本发明还提供了一种分布式电源接入后分岔点类型的识别方法。本发明考虑了连续潮流计算过程中分布式电源的并网注入电流越限，并采用节点类型双向转换逻辑进行处理，使分布式电源的运行状态更加接近真实情况，从而可以准确追踪三相配电系统的P-V曲线、计算电压稳定临界点并识别分岔点类型。
【IPC分类】H02J3-00, G06F19-00
【公开号】CN104734148
【申请号】CN201510115282
【发明人】赵晋泉, 范晓龙, 戴则梅, 陈刚
【申请人】河海大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月16日