专利名称：用于确定供电网中负载流量的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于确定对称供电网、特别是具有不对称负载的对称配电网中负 载流量的方法。
背景技术：
为了检查负载流量，借助多个节点和作为节点的连接的导线来仿真能量供应网。 在此源和汇点(Senken)由发电机和负载以特定的网络节点映射。待检查的能量供应网具 有待求的横支并联阻抗、纵向阻抗和电容，其中在能量供应网的每个节点中通过复数电压Π = U*e>或者说通过复数功率S = P+j*Q可以映射网络状态。预先给出这四个实参数(U、 v、P、Q)中的两个参数，并且由此在负载流量计算的范围内计算剩下的两个参数。以系统导纳或者说导纳矩阵I形成用于所有节点的该公式，可以作为整体通过不 同代数方法、例如用于对电流变分的迭代方法来求解该公式。在此问题是，通常对于整个导纳矩阵I进行负载流量计算，这一方面计算量非常 大，另一方面阻碍了解迭代的并行处理。
发明内容
由此本发明要解决的技术问题是，提供一种负载流量计算，其使得可以以代数形 式快速和并行处理用于计算负载流量的计算操作。本发明通过权利要求1的特征解决上述技术问题。按照本发明，作为线性方程组 形成作为在独立电流源iab。向量和节点电压vab。向量之间的对应的复数导纳矩阵 。导纳矩 阵 的主对角线元素表示为自导纳，并且由到关于共同的电平的相邻节点的所有支路导纳 的和组成。导纳矩阵I的非对角线(Nebendiagonale)元素表示为耦合导纳，并且反映了到 关于共同的电平的相邻节点的负支路导纳。对于在两个节点之间不存在直接连接的情况， 相应的矩阵元素为零。然后将导纳矩阵1转换为三个对称的分量矩阵迎、11和11。借助“对称分量”的 方法将不对称的三相交流系统分为三个对称分量，即零序系统(0-分量)、顺序系统(1-分 量)和反序系统(2-分量)。该方法迄今为止仅仅被用于探测1极/2极的短路。为了简化代数解而调整和转换各个对称分量矩阵迎、11和Tl,从而形成可简单求 解的线性方程组。然后对关于对称分量矩阵Y0、Yl和Y2而分为(0)、(1)和⑵分量的对 称空间向量分量的电压向量Vtll2进行初始化。这是必要的，因为非线性解只能借助迭代方 法求得。在该所谓的“Flat-Start”条件的范围内，例如将电压与特定的开始值对应，其中 在开始求解时假定在电压值之间没有耦合。然后根据对称空间向量分量的电压向量Vtll2,借助公知的转换矩阵A得到电压向
星 Vabc。公知的转换矩阵A具有如下形式
a = eJ120并且将移相的对称空间向量分量与同相的对称空间向量分量对应。然后用共轭的复数功率矩阵‘除以对称的空间向量分量的电压向量Vab。来计算 对称的空间向量分量的电流向量Iabc (Iab。= COnj[^/Vab。])。接着从逆矩阵Azl和对称空间向量分量的电流向量Iab。得出电流向量iab。的零序 系统、正序系统和反序系统，并且互相独立地求解这样形成的各个方程组ViIi= Iit5按照本 发明将该迄今为止部分地仅用于1极或2极短路检查的方法扩展到能量供应网的负载流量 检查。具有优势的是，在所有馈入能量供应网的节点上应用基尔霍夫定律并且由此可以 检查所找到的解的合理性。为了解方程组，优选借助对称分量矩阵TO、Ii和12的三角分解 (Dreiecksverlegung) (LR分解)或者高斯消去方法或者借助逆导纳矩阵Γ1的形成来进行 导纳矩阵 的调整。在本方法的一种优选实施方式中，在计算系统内部不同的处理器中进行空间向量 分量的各个电压向量Vab。和/或电流向量Iab。的计算。优选对于计算机最佳地借助BLAS (基础线性代数子程序)例程进行矩阵乘法，因 为BLAS例程特别对于向量运算是最佳的。能量供应网优选是高压电网。然而按照本发明的方法的应用还可以应用于其它的 能量供应网，例如燃气供应网。为了求解方程组对于其它燃气供应网或水供应网必须采用 电气变量的等价物。计算机程序装置的概念在此理解为指令组的按照任意计算机语言、代码或者标记 法的任何表达，其使得计算机系统能够进行数据处理并且能够实施特定的功能。计算机程 序装置，即计算机程序或者说计算机应用既可以直接地也可以在转换为另一种语言、代码、 标记法之后或者通过以另一种实际的形式的表达在计算机系统上运行。其它优选实施方式在从属权利要求中给出。在对称网络配置的情况下-所有的导线都是对称的并且所有的变压器都是三相 变压器-出现分别具有七个不为零的矩阵元素的三个独立的方程组。由于可以并行处理， 方程组的计算时间降低了 9倍。
权利要求
一种用于确定能量供应网中负载流量的方法，具有以下步骤作为线性方程组形成作为在独立电流源Iabc向量和节点电压Vabc向量之间的对应的复数导纳矩阵Y；将该导纳矩阵Y转换为三个对称的分量矩阵Y0、Y1和Y2；为了求解这些对称的分量矩阵Y0、Y1和Y2而调整对称分量矩阵Y0、Y1、Y2；对关于对称分量矩阵Y0、Y1和Y2而分为(0)、(1)和(2)分量的对称空间向量分量的电压向量V012进行初始化；借助转换矩阵A计算对称空间向量分量的电压向量Vabc，并借助空间向量V012进行转换；用共轭的复数功率矩阵Sabc除以对称的空间向量分量的电压向量Vabc来计算对称的空间向量分量的电流向量Iabc；从逆矩阵A-1和对称空间向量分量的电流向量Iabc计算电流向量Iabc的(0)、(1)和(2)分量；通过前向消去和反向代入求解方程组ViYi＝Ii。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所有的馈入节点应用基尔霍夫定律。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了解方程组，借助三角分解(LR分 解)或者高斯消去方法或者通过形成逆导纳矩阵Γ1来调整导纳矩阵Y。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在计算系统内不同的处理器 中计算空间向量分量的各个电压向量Vab。和/或电流向量Iab。。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，借助BLAS例程对于计算机 最佳地进行矩阵乘法。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述能量供应网是高压电网。
7.一种用于实施按照权利要求1至6中任一项所述方法的装置。
8.一种计算机程序产品，其存储于计算机可读介质中并且包括计算机可读装置，借助 其使得当所述程序在计算机中运行时，计算机执行按照权利要求1至6中任一项所述的方法。
全文摘要
本发明涉及一种用于确定对称供电网、特别是具有不对称负载的对称配电网中负载流量的方法。通常是借助大矩阵系统来求解供电网内部的负载流量。在供电网的特定节点上的功率、电压和电流的确定导致要求解大矩阵，该矩阵迄今为止必须在整体上用代数方法来求解。通过将矩阵转换成可用于监视空间向量分量的相位变化的对称的空间向量分量，能够将整个矩阵分为子矩阵并且由此能够借助计算机系统快速而并行地计算这些子矩阵。
文档编号H02J3/18GK101849337SQ200780052895
公开日2010年9月29日 申请日期2007年5月7日 优先权日2007年5月7日
发明者伊泽丁·扎菲克 申请人:西门子公司