一种配电网潮流计算方法技术

本发明专利技术提供一种配电网潮流计算方法，通过建立节点支路信息矩阵，利用渐进对比法，实现每个节点的电流回代更新和电压前推更新，构建误差矩阵，与收敛值比较，获取潮流解，由于配电网的参数已知，故获取节点支路信息矩阵较为简单。同时，本发明专利技术基于渐进对比法的潮流计算过程无需计算各节点的功率，与牛顿拉夫逊法中的雅克比矩阵比较，本发明专利技术的原理简单，编程实现简单，收敛速度快，数据精确度高，可为配电网运行维护人员提供更为确切的潮流数据。

【技术实现步骤摘要】
一种配电网潮流计算方法
本专利技术涉及电力系统分析与计算
，更具体地，涉及一种配电网潮流计算方法。
技术介绍
潮流计算是电力系统中应用最为广泛、最基本和最重要的电气计算，它的任务是根据给定的网络结构及运行条件，计算整个网络的潮流分布。潮流计算的结果，无论是对于现有系统运行方式的分析研究，还是对规划阶段设计方案的分析比较，都是必不可少的。电力系统静态、暂态稳定计算也需要利用潮流计算的结果，这些都属于离线计算的范畴。随着现代化的调度控制中心的建立，为了对电力系统进行实时安全监控，需要根据实时数据库提供的信息，判断系统当前的运行状态并对预想事故进行安全分析，这就需要进行在线潮流计算。配电网具有以下特点：网络拓扑一般呈辐射状、但也有短时环网运行状态，R/X比值较大，支路数和节点数十分庞大，三相不平衡等。这些特点导致网络雅克比矩阵出现不同程度的病态特征，传统的牛顿拉夫逊法、快速解耦法等算法对配电网不再适用。专家学者们研究提出了适用于配电网特点的潮流计算方法，如：隐式高斯法、前推回代法、回路阻抗法等。这些算法可直接利用节点及支路参数，无需利用雅克比矩阵，编程简单，算法收敛性好，但都要用到复杂的节点编号方法，节点编号对算法实现有很大影响。配电网可以看作是线性网络，线性系统的叠加原理对配电网同样适用。部分专家学者在处理弱环配电网潮流计算中，提出将环网运行的配电网转化为辐射型配电网，利用叠加原理，将环网潮流视为环网前的辐射网潮流与环网两端电压向量差引起的潮流的叠加。配电网各个支路的电压降和支路通过的电流也适用叠加原理，可以看作是各个负荷电流共同作用的结果。当网络结构和运行方式维持恒定时，单位负荷电流在各个支路引起的电压降以及电流向量是恒定的，可以利用离线潮流计算结果计算得出。潮流计算主要用于运行中电力系统的监视和实时控制，除了可靠的收敛特性外，计算速度快、占用内存少也是最基本的要求。常规的潮流计算方法，其计算方式复杂、收敛速度慢，不能很好的满足配电网潮流计算对计算速度和收敛性的要求。
技术实现思路
本专利技术提供一种计算方式简单、处理速度快且结果精确度高的配电网潮流计算方法，以解决上传统潮流计算方法存在的计算过程复杂、收敛缓慢等技术问题。根据本专利技术的一个方面，提供一种配电网潮流计算方法，包括：S1.对配电网的支路节点分别编号，获取每个支路的阻抗及每个节点负荷，以形成m*4的节点支路信息矩阵，且m为配电网中支路个数；S2.基于渐进对比法，获取每个节点的电流和每个节点的电压；S3.基于步骤S2所得到每个节点的电流和电压，获取每个节点的功率，构建功率误差矩阵；S4.提取功率误差矩阵中每个节点功率的虚部和实部构建误差矩阵，判断误差矩阵中每个节点功率的虚部和实部的绝对值的最大值小于收敛值，获取潮流解。本专利技术提供的一种配电网潮流计算方法，通过建立了节点支路信息矩阵，利用渐进对比法，实现每个节点的电流回代更新和电压前推更新，构建误差矩阵，与收敛值比较，获取潮流解，由于配电网的参数已知，故获取节点支路信息矩阵较为简单，同时，基于渐进对比法的潮流计算过程无需计算各节点的功率，与牛顿拉夫逊法中的雅克比矩阵比较，本专利技术的原理简单，编程实现简单，收敛速度快，数据精确度高，可为配电网运行维护人员提供更为确切的潮流数据。附图说明图1是根据本专利技术的配电网潮流计算方法的流程结构示意图；图2根据本专利技术实验所用的经典IEEE33节点配电网络示意图；图3是根据本专利技术基于实施例所得到的32*4维矩阵信息示意图；图4是根据本专利技术所得到的潮流计算节点电压分布示意图；图5是根据本专利技术在DIgSILENT软件中建立的基于实施例的模型示意图；图6是根据本专利技术基于DIgSILENT所建模型的示意图潮流计算节点电压分布示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。请参阅图1所示，本专利技术提供了一种配电网潮流计算方法，其包括以下步骤：S1.对配电网的支路节点分别编号，获取每个支路的阻抗及每个节点负荷，以形成m*4维的节点支路信息矩阵，且m为配电网中支路个数；S2.基于渐进对比法，获取每个节点的电流和每个节点的电压；S3.基于步骤S2所得到每个节点的电流和电压，获取每个节点的功率，构建功率误差矩阵；S4.提取功率误差矩阵中每个节点功率的虚部和实部构建误差矩阵，判断误差矩阵中每个节点功率的虚部和实部的绝对值的最大值小于收敛值，获取潮流解。具体的，本专利技术步骤S1详细包括以下步骤：S11.根据配电网的结构，对每个支路分别编号0……m；S12.提取每个支路的阻抗和每个节点负荷，基于配电网的首段基准电压和基准功率，得到每个支路的阻抗标幺值和每个节点负荷标幺值；S13.基于每个节点的编号、每个支路的阻抗标幺值、每个节点的负荷标幺值，以获取节点支路信息矩阵，该节点支路信息矩阵可以表示为：节点支路信息矩阵的第一列表示每个支路的首节点编号，L1、L2…Lm-1为正整数，且小于等于m；节点支路信息矩阵的第二列表示每个支路的末节点编号，编号从1到m；节点支路信息矩阵的第三列表示每个支路的阻抗标幺值，am表示第Lm-1-m个支路的电阻标幺值，bm表示第Lm-1-m个支路的电抗标幺值；所述节点支路信息矩阵的第四列表示每个节点所带负荷的功率标幺值，cm表示第m个节点所带负荷的有功功率标幺值，dm表示第m个节点所带负荷的无功功率标幺值，且i2＝-1。为了进一步说明本专利技术的技术方案，请继续参阅图1所示，步骤S2获取每个节点的电流方法的详细步骤为：S21.设定渐进对比节点的编号为k，各个节点的电流初始值为节点支路信息矩阵的最后一列元素除以各个节点的电压初始值，且各节点电压初始值为1，各节点电压初始值的相角为0，且1≤k≤m；S22.判断编号为k的渐进对比节点是否存在所述节点支路信息矩阵的第一列数据中，将编号为k的渐进对比节点与所述节点支路信息矩阵的第一列中数据逐一比较；当编号为k的渐进对比节点不存在所述节点支路信息矩阵的第一列的数据中，则该渐进对比节点为末节点，该渐进对比节点的电流为其自身的初始值；当编号为k的渐进对比节点存在所述节点支路信息矩阵的第一列的数据中，获取该编号为k的渐进对比节点在所述节点支路信息矩阵的第一列中所在的行号，该渐进对比节点的电流为所有被记录行号对应节点的电流初始值之和与该渐进对比节点的电流初始值之和。S23.令k自动减一，执行步骤S22，直至k＝1。具体的，步骤S2获取每个节点的电压方法详细步骤为：设定节点1的电压为网络首端电压初值减去0-1支路阻抗标幺值乘节点1的电流初值，其中节点1为与配电网首端点相连的最近节点，其中节点1为与配电网首端点相连接的最近节点。S21.设定渐进对比节点的编号为p，且2≤p≤m；S22.获取该渐进对比节点的编号p在所述节点支路信息矩阵的第二列中所在的行号，该渐进对比节点的电流为所被记录行号对应支路的首节点电压减去所被记录行号对应支路的阻抗标幺值乘以该渐进对比节点的迭代电流。S23.令p自动加1，执行步骤S22，直至p＝m。在步骤S3中，详细包括以下步骤：S31.基于步骤S2所得到每个节点的电流和电压，获取每个节点的功率；S32.基于每个节点的功率，将其分别与所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配电网潮流计算方法，其特征在于，包括：S1.对配电网的支路节点分别编号，获取每个支路的阻抗及每个节点负荷，以形成m*4的节点支路信息矩阵，且m为配电网中支路个数；S2.基于渐进对比法，获取每个节点的电流和每个节点的电压；S3.基于所述每个节点的电流和电压，获取每个节点的功率，构建功率误差矩阵；S4.基于所述功率误差矩阵构建误差矩阵，判断误差矩阵中每个节点功率的虚部和实部的绝对值的最大值小于收敛值，获取潮流解。

【技术特征摘要】
1.一种配电网潮流计算方法，其特征在于，包括：S1.对配电网的支路节点分别编号，获取每个支路的阻抗及每个节点负荷，以形成m*4的节点支路信息矩阵，且m为配电网中支路个数；S2.基于渐进对比法，获取每个节点的电流和每个节点的电压；S3.基于所述每个节点的电流和电压，获取每个节点的功率，构建功率误差矩阵；S4.基于所述功率误差矩阵构建误差矩阵，判断误差矩阵中每个节点功率的虚部和实部的绝对值的最大值小于收敛值，获取潮流解。2.如权利要求1所述一种配电网潮流计算方法，其特征在于，所述步骤S1进一步包括以下步骤：S11.根据配电网的结构，对每个支路分别编号；S12.提取每个支路的阻抗和每个节点负荷，基于配电网的首段基准电压和基准功率，得到每个支路的阻抗标幺值和每个节点负荷标幺值；S13.基于每个节点的编号、每个支路的阻抗标幺值和每个节点的负荷标幺值，获取节点支路信息矩阵。3.如权利要求2所述一种配电网潮流计算方法，其特征在于，所述步骤S13的节点支路信息矩阵为：其中，所述节点支路信息矩阵的第一列表示每个支路的首节点编号，L1、L2…Lm-1为正整数，且小于等于m；所述节点支路信息矩阵的第二列表示每个支路的末节点编号，编号从1到m；所述节点支路信息矩阵的第三列表示每个支路的阻抗标幺值，am表示第Lm-1-m个支路的电阻标幺值，bm表示第Lm-1-m个支路的电抗标幺值；所述节点支路信息矩阵的第四列表示每个节点所带负荷的功率标幺值，cm表示第m个节点所带负荷的有功功率标幺值，dm表示第m个节点所带负荷的无功功率标幺值，且i2＝-1。4.如权利要求3所述一种配电网潮流计算方法，其特征在于，所述步骤S2获取每个节点的电流方法进一步包括：S21.设定渐进对比节点的编号为k，且1≤k≤m；S22.判断编号为k的渐进对比节点是否存在所述节点支路信息矩阵的第一列数据中，更新该渐进对比节点的电流；S23.令k＝k-1，执行步骤S22，直至k＝1。5.如权利要求4所述一种配电网潮流计算方法，其特征在于，所述步骤S22进一步包括：将编号为k的渐进对比节点与所述节点支路信息矩阵的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春生，王鹏，胡玉坤，刘子建，粟梅，孙尧，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43