一种主动配电网三相潮流的计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及三相潮流计算方法技术领域，具体为一种主动配电网三相潮流的计算 方法，属于电网三相潮流计算技术领域。
【背景技术】
[0002] 配电网的潮流计算是进行配电网分析的基础，但相对于输电网，由于配电网支路 参数比值较大，使得原来在输电网中有效的算法（如牛顿法）在配电网中不再有效。另外 由于配电网三相不对称负荷及不对称元件的存在，使得配电网三相的电压和电流都不完全 对称，不能只计算一相的潮流，而必须进行配电网的三相潮流计算。电力系统潮流计算最终 都将归结为求解一非线方程组的问题。对一般非线形方程组的求解，传统上多采用点迭代 法，如点牛顿法等，最后得到系统电压、电流和功率流的精确值。由于电力系统中采用的元 件模型是近似的，且模型的参数也是不确定的，如线路和变压器计算或测量得到的参数误 差、负荷母线功率需求估计的误差等，使潮流的解只能是系统在某一给定瞬间的快照，它对 应于系统的特定结构和运行状态。而系统是随时间在演变的，因此，根据功率需求和系统参 数的不确定性获取系统状态的一个可能范围，比仅仅得到系统在某一给定瞬间的快照更加 合理，负荷和其它参数不是用一个数值，而是用一个数值的范围即区间来表示更符合实际。
[0003] 配电网的三相潮流算法按系统状态变量的不同可分为两类：节点法和支路法，节 点法包括隐式高斯法、牛顿法、快速解耦法等，是以节点的电压和电流或功率注入量为状态 变量列出系统的状态方程并求解。支路法包括前推回推类方法和回路阻抗法等，它是以配 电网的电流或功率流作为状态变量列出系统的状态方程并求解。目前的这些方法均比较耗 时，占用内存较大，收敛速度慢，计算复杂。
[0004] 基于以上技术问题，本发明提供了一种主动配电网三相潮流的计算方法，该计算 方法充分利用了主配电网辐射型结构的特点，具有较高的计算精度，收敛性不受配电网电 阻与电抗比值较大的影响，并且计算速度快，占用内存少，而且，通过采用双重的前推回推 方式，加速了收敛进度，保证了计算精度。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种结构和使用简单、合理，成本低，工艺简单，性能稳定、使 用寿命长的一种主动配电网三相潮流的计算方法。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种主动配电网三相潮流的计算方 法，其包括以下步骤：
[0007] (1)建立第k支路的三相导纳矩阵：
[0009] (2)将第k支路的电流和相对地电压由上述三相导纳矩阵联系起来：
[0011]
_中，lk+1，Uk分别表示第k支路流出的三相电流向量和第k支 路的三相电压向量；
[0012] (4)采用前推回推潮流算法计算：包括采用回推方法进行回推：
[0013] Wk != gk(wk)
[0014] 采用前推方法进行前推：
[0015] Wk= fk (Wkl)
[0016] 其中，gjP fk为互逆函数；
[0017] (5)收敛判断：每次经过所述步骤（4)后，如果前推之后与回推之后的差值小于给 定值ε，即max|w kl_wk|彡ε，则迭代收敛，输出计算结果，否则，返回上述步骤（2)，继续进 行回推与前推计算。
[0018] 进一步，作为优选，在所述步骤（4)中，在回推过程中，根据第k支路的三相电压向 量U k和进支的三相电流I k，求出第k-Ι支路的三相电压向量Uk i和出支的三相电流I k i，在 前推过程中，根据第k-Ι支路的三相电压向量Uk i和进支的三相电流I k i，求出第k支路的 三相电压向量Uk和出支的三相电流I k。
[0019] 进一步，作为优选，其中，回推过程是：
[0023] 其中，/f为第k次迭代时节点电流的注入量，7；为由电流恒定的负荷产生的节点 电流的注入向量；Y为母线对地导纳Yi的块对角矩阵；f (U)为由功率恒定的负荷产生的 节点电流注入向量，是电压向量的函数；为第k次迭代时支路电流向量;A为所有{(i， j) I j ε P(i)}中的（i，j)，块行i和块列j为单位块的矩阵；p⑴为母线i和源母线之间支 路的集合。
[0024] 进一步，作为优选，max|wk !-WkI < ε 中，ε < 10 50
[0025] 进一步，作为优选，所述步骤（3)中的Uk为第k支路电压为第k支路节点电压减 去本支路压降，即U k= Uk ^IzZz其中：Uk为支路末节点电压；Ukl为第k-Ι支路节点电压；I z 为支路电流；Zz为支路阻抗。
[0026] 本发明的有益效果在于：
[0027] 本发明提供的一种主动配电网三相潮流的计算方法，该计算方法充分利用了主 配电网辐射型结构的特点，具有较高的计算精度，收敛性不受配电网电阻与电抗比值较大 的影响，并且计算速度快，占用内存少，而且，通过采用双重的前推回推方式，加速了收敛进 度，保证了计算精度。
【附图说明】
[0028] 图1是本发明的一种主动配电网三相潮流的计算方法的示意图；
【具体实施方式】
[0029] 以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更 好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。
[0030] 如图1所示，本发明提供一种主动配电网三相潮流的计算方法，其包括以下步骤：
[0031] (1)建立第k支路的三相导纳矩阵：
[0033] (2)将第k支路的电流和相对地电压由上述三相导纳矩阵联系起来：
? Ik+1，Uk分别表示第k支路流出的三相电流向量和第k支 路的三相电压向量；
[0036] (4)采用前推回推潮流算法计算：包括采用回推方法进行回推：
[0037] Wk != gk(wk)
[0038] 采用前推方法进行前推：
[0039] Wk= fk (Wkl)
[0040] 其中，gjP f A互逆函数；
[0041] (5)收敛判断：每次经过所述步骤（4)后，如果前推之后与回推之后的差值小于给 定值ε，即max|w kl_wk|彡ε，则迭代收敛，输出计算结果，否则，返回上述步骤（2)，继续进 行回推与前推计算。
[0042] 在所述步骤（4)中，在回推过程中，根据第k支路的三相电压向量Uk和进支的三相 电流I k，求出第k-Ι支路的三相电压向量Uk i和出支的三相电流I k i，在前推过程中，根据第 k-Ι支路的三相电压向量Uk i和进支的三相电流I k i，求出第k支路的三相电压向量Uk和出 支的三相电流Ik。
[0043] 在本实施例中，其中，回推过程是：
[0045] 前推过程是：
[0047] 其中，/f为第k次迭代时节点电流的注入量，7；为由电流恒定的负荷产生的节点 电流的注入向量；Y为母线对地导纳Yi的块对角矩阵；f (U)为由功率恒定的负荷产生的 节点电流注入向量，是电压向量的函数；为第k次迭代时支路电流向量；A为所有{(i， j) I j ε P(i)}中的（i，j)，块行i和块列j为单位块的矩阵；p⑴为母线i和源母线之间支 路的集合。
[0048] 在本实施例，max|wk「wk| < ε 中，ε < 10 5。
[0049] 在本实施例中，为了加快迭代速度，采用双重的前推和回推方法，以便减少内存， 所述步骤（3)中的U k为第k支路电压为第k支路节点电压减去本支路压降，即Uk=Uk+1_I zZz 其中：Uk为支路末节点电压；Uk i为第k-1支路节点电压；I z为支路电流；Z z为支路阻抗。
[0050] 本发明充分利用了主配电网辐射型结构的特点，具有较高的计算精度，收敛性不 受配电网电阻与电抗比值较大的影响，并且计算速度快，占用内存少，而且，通过采用双重 的前推回推方式，加速了收敛进度，保证了计算精度。
[0051] 以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通 技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有 等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
【主权项】
1. 一种主动配电网三相潮流的计算方法，其特征在于，其包括以下步骤： (1) 建立第k支路的三相导纳矩阵：(2) 将第k支路的电流和相对地电压由上述三相导纳矩阵联系起来：(3) 令，其中，Ik+1，Uk分别表示第k支路流出的三相电流向量和第k支路的 三相电压向量； (4) 采用前推回推潮流算法计算：包括采用回推方法进行回推： wk 1= g k (wk) 采用前推方法进行前推： wk= f k (wk 1) 其中，gk和fk为互逆函数； (5) 收敛判断：每次经过所述步骤（4)后，如果前推之后与回推之后的差值小于给定值 e，即max|wkfw」彡e，则迭代收敛，输出计算结果，否则，返回上述步骤（2)，继续进行回 推与前推计算。2. 根据权利要求1所述的一种主动配电网三相潮流的计算方法，其特征在于，在所述 步骤（4)中，在回推过程中，根据第k支路的三相电压向量Uk和进支的三相电流Ik，求出第 k_l支路的三相电压向量Uki和出支的三相电流Iki，在前推过程中，根据第k-1支路的三相 电压向量Uki和进支的三相电流Iki，求出第k支路的三相电压向量Uk和出支的三相电流 Ik〇3. 根据权利要求2所述的一种主动配电网三相潮流的计算方法，其特征在于，其中，回 推过程是：其中，/_f为第k次迭代时节点电流的注入量，7；为由电流恒定的负荷产生的节点电 流的注入向量；Y为母线对地导纳Yi的块对角矩阵；f(U)为由功率恒定的负荷产生的节 点电流注入向量，是电压向量的函数；为第k次迭代时支路电流向量；A为所有{(i， j)IjeP(i)}中的（i，j)，块行i和块列j为单位块的矩阵；p⑴为母线i和源母线之间支 路的集合。4. 根据权利要求1所述的一种主动配电网三相潮流的计算方法，其特征在于， max|wkl_wk| <e中，e<105〇5. 根据权利要求1所述的一种主动配电网三相潮流的计算方法，其特征在于，所述步 骤（3)中的Uk为第k支路电压为第k支路节点电压减去本支路压降，即Uk=Uk+1-IzZz其中： Uk为支路末节点电压；Uki为第k-1支路节点电压；Iz为支路电流；Zz为支路阻抗。
【专利摘要】本发明提供一种主动配电网三相潮流的计算方法，其包括以下步骤：(1)建立第k支路的三相导纳矩阵：(2)将第k支路的电流和相对地电压由上述三相导纳矩阵联系起来；(3)令<maths num="0001"></maths>其中，Ik+1，Uk分别表示第k支路流出的三相电流向量和第k支路的三相电压向量；(4)采用前推回推潮流算法计算：包括采用回推方法进行回推：(5)收敛判断；本发明充分利用了主配电网辐射型结构的特点，具有较高的计算精度，收敛性不受配电网电阻与电抗比值较大的影响，并且计算速度快，占用内存少，而且，通过采用双重的前推回推方式，加速了收敛进度，保证了计算精度。
【IPC分类】G06F19/00, H02J3/00
【公开号】CN105098776
【申请号】CN201510570013
【发明人】张洁, 王桥
【申请人】张洁
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年9月7日