含环网的三相不平衡的中低压完整配电网潮流计算方法与流程

文档序号:19280094发布日期:2019-11-29 22:49阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种含环网的三相不平衡的中低压完整配电网潮流计算方法,所述的含环网的三相不平衡的中低压完整配电网包括三相不平衡的中压配电网、三相不平衡的低压配电网和中低压配电变压器的三个部分,中低压配电变压器连接三相不平衡的中压配电网和三相不平衡的低压配电网之间;环网是指由多条供电线路构成的“口”字型电网结构,环网处于三相不平衡的中压配电网,环网线路是指组成环网的多条供电线路中的距离源节点最远的一条供电线路;所述的中低压完整配电网中存在负荷节点,仅包含负荷节点,即用电负荷的节点,各负荷节点之间相连的线路为支路,以中低压完整配电网输入端所连接的上级供电变压器成为源节点,上级供电变压器向中低压完整配电网输送提供电能;其特征在于:

方法包括以下几个步骤:

1)通过中低压完整配电网中的传感器或者通过工具采集获得以下中低压完整配电网的已知基础网络数据,包括:

中低压完整配电网:总节点数n、线路长度lij,其中i,j均表示节点的序数,i,j∈n;线路的单位阻抗z、额定电压矩阵vn、中压配电网额定电压vn.m、低压配电网额定电压vn.l;

中压配电网负荷节点的电能消耗有功功率pload.i.m、中压配电网负荷节点的电能消耗无功功率qload.i.m;

低压配电网负荷节点的电能消耗有功功率pload.i.l、低压配电网负荷节点的电能消耗无功功率qload.i.l;

中低压配电变压器:第i个配电变压器的变比nt.i、第i个配电变压器的变比矩阵ti、第i个配电变压器的阻抗zt.i、第i个配电变压器的三相阻抗矩阵zt.i、配电变压器电流电压修正矩阵at;

2)处理获得电网中各负荷节点的流出电流ii:

针对第一次迭代时:

先根据中压配电网中各负荷节点的电能消耗功率pload.i.m、中压配电网中负荷节点的电能消耗无功功率qload.i.m与中压配电网的各负荷节点的额定电压vn.m计算得到中压配电网中各负荷节点的流出电流ii.m:

其中,()*表示矩阵的共轭计算;j为虚数单位;

同时根据低压配电网中各负荷节点的电能消耗功率pload.i.l、低压配电网中负荷节点的电能消耗无功功率qload.i.l与低压配电网的各负荷节点的额定电压vn.l计算得到低压配电网中各负荷节点的流出电流ii.l:

最后根据中压配电网中各负荷节点的流出电流ii.m与低压配电网中各负荷节点的流出电流ii.l,共同获得中低压完整配电网中各负荷节点的流出电流ii:

针对第二次迭代及以后的每次迭代时:

利用上次迭代后的各负荷节点的电压vi′以及配电网中各负荷节点的电能消耗功率pload.i、负荷节点的电能消耗无功功率qload.i,计算获得中低压完整配电网中各负荷节点的流出电流ii:

其中,vi′表示上一次迭代后的电网各节点的电压;

3)将含环网的三相不平衡的中低压完整配电网中的环网线路去除获得解环网的三相不平衡的中低压完整配电网,由各负荷节点的流出电流ii处理获得解环网的负荷节点的流出电流矩阵ih,并且获得解环网的三相不平衡的中低压完整配电网的节点支路关联矩阵a和支路电压关联矩阵c以及解环网的节点电压降落矩阵δvh和带环网的节点电压降落矩阵δv;

4)根据额定电压矩阵vn与带环网的节点电压降落矩阵δv相减得到迭代后的电网各节点的电压矩阵vi′,完成本次潮流迭代:

vi′=vn-△v

5)通过以下公式计算潮流迭代前后电网各节点电压之差的最大值△vi.max:

△vi.max=max(|vi′-vi|)

其中,vi表示上一次迭代后负荷节点i的电压,vi′表示本次迭代后负荷节点i的电压;

6)不断迭代重复步骤(2)~(5)进行潮流迭代,每次潮流迭代后,采用以下方式进行判断潮流迭代是否收敛;

若本次潮流迭代后收敛,则输出本次潮流迭代后的处理结果,获得本次潮流迭代后的电网中各节点的潮流后电压vi′;

若本次潮流迭代后未收敛,将本次潮流迭代后的处理结果作为下次潮流迭代前的潮流前数值,将本次潮流迭代后的电网中各节点的潮流后电压vi′作为下次潮流迭代时的电网中各节点的潮流前电压vi,返回步骤2)进行下一次潮流迭代处理。

2.根据权利要求1所述的一种含环网的三相不平衡的中低压完整配电网潮流计算方法,其特征在于:所述1)中的低压配电网额定电压vn.l通过中压配电网额定电压vn.m与配电变压器的变比矩阵ti处理计算得到:

vn.m=ti·vn.l。

3.根据权利要求1所述的一种含环网的三相不平衡的中低压完整配电网潮流计算方法,其特征在于:所述1)中的额定电压矩阵vn采用以下方式处理获得:

根据中压配电网额定电压vn.m与低压配电网额定电压vn.l共同组成了中低压完整配电网中各负荷节点的额定电压vn:

各个负荷节点的额定电压vn组成的列矩阵作为额定电压矩阵vn。

4.根据权利要求1所述的一种含环网的三相不平衡的中低压完整配电网潮流计算方法,其特征在于:所述1)中,根据中压配电网负荷节点的电能消耗有功功率pload.i.m和低压配电网负荷节点的电能消耗有功功率pload.i.l采用以下方式处理获得电网负荷节点的电能消耗有功功率pload.i和电网负荷节点的电能消耗无功功率qload.i:

根据中压配电网负荷节点的电能消耗有功功率pload.i.m与低压配电网负荷节点的电能消耗有功功率pload.i.l共同组成了电网负荷节点的电能消耗有功功率pload.i:

根据中压配电网负荷节点的电能消耗无功功率qload.i.m与低压配电网负荷节点的电能消耗无功功率qload.i.l共同组成了电网负荷节点的电能消耗无功功率qload.i:

5.根据权利要求1所述的一种含环网的三相不平衡的中低压完整配电网潮流计算方法,其特征在于:所述步骤3)具体如下:

3.1)由各负荷节点的流出电流ii组成负荷节点的带环网的流出电流矩阵i,表示为:

3.2)由环网线路上流经的电流bij.h拓展连接在负荷节点的流出电流矩阵i之后组成解环网的负荷节点的流出电流矩阵ih,表示为:

3.3)将含环网的三相不平衡的中低压完整配电网中的环网线路去除,得到一个解环网的三相不平衡的中低压完整配电网,并获得解环网的三相不平衡的中低压完整配电网的节点支路关联矩阵a,其中基于节点i的流出电流ii对电网中节点i和节点j之间支路上的电流bij的流经路径,节点支路关联矩阵a第i行j列元素取值如下:

其中,ti表示第i个配电变压器的变比矩阵,表示为:

其中,1为三阶单位矩阵,0为三阶零矩阵;

3.4)通过以下公式,根据解环网的负荷节点的流出电流矩阵ih与解环网的三相不平衡的中低压完整配电网的节点支路关联矩阵a获得解环网的电网支路的电流矩阵bh:

其中,xa表示节点支路关联矩阵a的第一修正矩阵,ya表示节点支路关联矩阵a的第二修正矩阵;bij为电网中节点i和节点j之间支路上的电流;b表示带环网的电网支路的电流矩阵,计算为:

3.5)采用以下方式生成解环网的三相不平衡的中低压完整配电网的支路电压关联矩阵c,其中基于电网中节点i和节点j之间支路上的电流bij及配电变压器的位置,支路电压关联矩阵c中对应元素取值如下:

其中,zij表示线路阻抗矩阵,at为配电变压器的电流电压修正矩阵,表示为:

线路阻抗矩阵zij根据线路单位阻抗z、线路长度lij和三阶单位矩阵1得到:

zij=z×lij·1

其中,lij表示节点i和节点j之间的线路的长度;

zt.i表示第i个配电变压器的三相变比矩阵,表示为:

3.6)通过以下公式,根据解环网的电网支路的电流矩阵bh与解环网的三相不平衡的中低压完整配电网的支路电压关联矩阵c获得解环网的节点电压降落矩阵δvh:

其中,xc表示支路电压关联矩阵c的第一修正矩阵,yc表示支路电压关联矩阵c的第二修正矩阵,zc表示支路电压关联矩阵c的第三修正矩阵;节点i的电压降落△vi为电网中节点i相对于额定电压vn的差;δv表示带环网的节点电压降落矩阵,表示为:

3.7)根据上述解环网的节点电压降落矩阵δvh的公式和解环网的电网支路的电流矩阵bh的公式,获得以下公式的解环网的节点电压降落矩阵δvh:

接着通过库朗(kron)简化处理得到带环网的节点电压降落矩阵δv为:

δv=(k-l·n-1·m)·i

k=c·a+xc·ya;l=c·xa+xc;m=yc·a+zc·ya;n=yc·xa+zc。

6.根据权利要求1所述的一种含环网的三相不平衡的中低压完整配电网潮流计算方法,其特征在于:所述步骤6)中,潮流迭代是否收敛的判敛依据为:潮流迭代前后电网节点电压之差的最大值△vi.max是否小于等于10-5

△vi.max≤10-5

如果满足上述公式,则本次潮流迭代后收敛;否则本次潮流迭代后尚未收敛。

7.根据权利要求1所述的一种含环网的三相不平衡的中低压完整配电网潮流计算方法,其特征在于:所述步骤6)中,潮流迭代是否收敛的判敛依据为:潮流迭代计算次数k超过100次,则判断该含环网的三相不平衡的中低压完整配电网潮流计算不收敛,结束含环网的三相不平衡的中低压完整配电网潮流计算。


技术总结
本发明公开了一种含环网的三相不平衡的中低压完整配电网潮流计算方法。针对含环网的三相不平衡的中低压完整配电网,获得已知基础网络数据,通过虚拟电流补偿法,将环网解列为解环网,处理获得潮流迭代后的电网中各节点的潮流后电压,并且不断潮流处理迭代,每次潮流迭代后,计算潮流迭代前后电网各节点电压之差的最大值:并判断直至达到要求,实现完成了潮流处理。本发明方法能处理三相不平衡的中低压完整配电网中的环状不平衡网络,更快速地进行计算处理,占用内存小,潮流结果准确性好,对于三相不平衡的中低压完整配电网的构建能优化运行,向电网调度提供准确数据。

技术研发人员:周晓鸣;丁一
受保护的技术使用者:浙江大学
技术研发日:2019.08.22
技术公布日:2019.11.29
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