基于中低压网络测控特性的中压馈线电网三相潮流计算方法技术

本发明专利技术公开基于中低压网络测控特性的中压馈线电网三相潮流计算方法，步骤为：1)获取电网的基础数据；2)建立中压馈线电网端点导纳矩阵Y；3)初始化最大迭代次数Tmax，并设置收敛精度ε；设定初始迭代次数time＝1；4)设定量测量和状态变量，并计算量测不平衡量r和量测量的雅可比矩阵H；5)迭代更新状态变量x

【技术实现步骤摘要】
基于中低压网络测控特性的中压馈线电网三相潮流计算方法


[0001]本专利技术涉及领域电力系统调度自动化，具体是基于中低压网络测控特性的 中压馈线电网三相潮流计算方法。

技术介绍

[0002]配电网三相潮流计算是配电网分析的基础，也是配电管理系统的关键。 10kV中压馈线电网由10kV线路和10kV的变压器组成，10kV线路的连接方式 采用三相三线中性点不接地，10kV的变压器包含专用配电变压器和公用配电变 压器。将专用配电变压器分为两种，一种用于连接分布式能源作为升压变压器， 一种用于给大容量负荷供电作为专用配电变压器；公用配电变压器主要用于给 公共台区负荷供电作为公用配电变压器。由于在配电网管理中，中低压配网分 为10kV的馈线电网以及380V的台区电网两部分进行独立考核，因此针对中压 馈线电网进行三相潮流计算的研究具有重要意义。
[0003]现有的三相三线中压电网和三相四线低压电网的潮流计算方法，都只考虑 了中压网络和低压网络的线路，没有考虑变压器。中低压配网潮流计算虽然考 虑了变压器，但是只考虑了公用配电变压器，没有考虑专用变压器。因此目前 缺乏针对中压馈线电网(既包含中压线路又包含专用配电变压器和公用配电变 压器)进行三相潮流计算的研究。
[0004]基于此，需要为中压馈线电网提供一种三相潮流计算方法，以满足实际工 程运用的需要。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供基于中低压网络测控特性的中压馈线电网三相潮流计 算方法，包括以下步骤：
[0006]1)获取电网的基础数据。
[0007]获取电网的基础数据的步骤如下：
[0008]1.1)获取任一时间断面下中压馈线电网的参数、网络拓扑结构和智能电表 的量测量。
[0009]所述中压馈线电网的参数包括电网中支路元件的电阻、电抗、电纳和额定 电压。
[0010]所述支路元件包括电网线路和变压器。
[0011]其中，电网线路的连接方式为三相三线制，且中性点不接地。
[0012]变压器包括专用配电变压器和公用配电变压器。专用配电变压器用于连接 分布式能源或者给非公共台区负荷供电。公用配电变压器用于给公共台区负荷 供电。每个变压器连接有一个智能电表。
[0013]所述智能电表的量测量包括以下两种组合：
[0014]I)专用配电变压器高压侧两相线有功功率、专用配电变压器高压侧两相线 无功功率、公用配电变压器低压侧端点三相相对于中性点的有功功率和公用配 电变压器低压侧端点三相相对于中性点的无功功率。
[0015]II)专用配电变压器高压侧两相线有功功率、专用配电变压器高压侧两相 线电压幅值、公用配电变压器低压侧端点三相相对于中性点的有功功率和公用 配电变压器低压侧端点三相相对于中性点的无功功率。
[0016]1.2)对任一时间断面下电网的参数、网络结构和智能电表的量测量进行初 始化，步骤如下：
[0017]1.2.1)将中压出口端点作为平衡端点S。以平衡端点S的等值中性点作为 零电位参考点，平衡端点S的A相节点作为零相位参考点，给定平衡端点S三 线电压中任意两线电压的幅值和相角，并将三线电压 转换为三相电压平衡端点S三线电压 满足
[0018]其中，三线电压和三相电压满足下 式：
[0019][0020]式中，和表示相电压。和表示线电压。L、T'为 转换矩阵。
[0021]转换矩阵L和转换矩阵T'分别如下所示：
[0022][0023]式中，参数l＝e
j120
°
。参数*表示取共轭。
[0024]1.2.2)设定除平衡端点S外所有端点的三相电压幅值初始值所在电网的额 定相电压。其中，公用配电变压器低压侧中性点电压为0。
[0025]2)建立中压馈线电网端点导纳矩阵Y。
[0026]中压馈线电网端点导纳矩阵Y中任意元素满足下式：
[0027][0028]式中，为端点导纳矩阵中的元素。自导纳为与端点i的节点d直接 相联的所有支路导纳之和。互导纳为端点i的节点d和节点t之间支路导纳 的相反数与跟端点i相连的端点的节点d和节点t之间所有支路导纳之和。互导 纳为端点i和端点k中节点d和t之间支路导纳的相反数。B 节点集合。B1＝{a,b,c,n}为三相节点和中性点的
集合。B
P
＝{a,b,c}为三相节点 的集合。φ
i
为不包括端点i且与端点i直接相连端点的集合。为端点i节点d、 节点x间并联支路导纳。为端点i节点d、节点t间并联支路导纳。为端 点i至端点j支路节点d、节点t间的支路互导纳元素，且点i至端点j支路节点d、节点t间的支路互导纳元素，且为端点 i至端点k支路节点d、t间并联支路导纳元素，且
[0029]3)初始化最大迭代次数Tmax，并设置收敛精度ε。设定初始迭代次数 time＝1。
[0030]4)设定量测量和状态变量，并计算量测不平衡量r和量测量的雅可比矩阵 H。
[0031]计算不平衡量r和雅可比矩阵H的步骤如下：
[0032]4.1)确定量测量和对应的状态变量。其中，量测量和对应的状态变量包括 以下三种：
[0033]I)量测量为公用配电变压器低压侧PQ端点三相相对于中性点的有功功率 和无功功率状态变量为公用配电变压器低压侧端点三相及中性点的电 压实部和虚部。
[0034]II)量测量为专用配电变压器高压侧PQ端点两相线有功P
iαc
和两相线无功 状态变量为专用配电变压器高压侧PQ端点三相电压的实部和虚部。
[0035]III)量测量为专用配电变压器高压侧PV端点两相线有功P
vαc
和两相线电 压幅值状态变量为专用配电变压器高压侧PV端点三相电压的实部和虚 部。
[0036]4.2)计算三相潮流计算中量测量的不平衡量r，即。
[0037]r＝z-h(x)
ꢀꢀꢀ
(4)
[0038]式中，z为m1维的量测量。m1为量测量个数。x为m2维的状态变量。m2 为状态变量个数。m1＝m2。h(x)为量测量的量测方程。r为量测不平衡量。
[0039]其中，公用配电变压器低压侧端点注入功率对应的等效注入电流量测方程 如下所示：
[0040][0041]式中，为d相节点的等效注入电流。为中性点的等效注入电流。为 包括端点i且与端点j直接相连端点的集合。B1＝{a,b,c,n}为三相节点和中性 点的集合。为端点导纳矩阵中端点j中d相节点和端点k中t相节点的导纳 元素。为端点导纳矩阵中端点j中中性点和端点k中t相节点的导纳元素。为端点k中t相节点电压相量。d∈B
P
，B
P
＝{a,b,c}为三相节点的集合。为 端点j处d相对于中性点的注入功率，且端点j处d相对于中性点的注入功率，且为端点j处d 相相对中性点的发电机功率。为端点j处d相相对中性点的负荷功率。为端点j的d相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于中低压网络测控特性的中压馈线电网三相潮流计算方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取电网的所述基础数据；2)建立中压馈线电网端点导纳矩阵Y。3)初始化最大迭代次数Tmax，并设置收敛精度ε；设定初始迭代次数time＝1；4)设定量测量和状态变量，并计算量测不平衡量r和量测量的雅可比矩阵H；5)迭代更新状态变量x
(time)
，并进行收敛性判断；当满足迭代结束条件时，输出计算结果，否则，令time＝time+1，并返回步骤4)。2.根据权利要求1所述的基于中低压网络测控特性的中压馈线电网三相潮流计算方法，其特征在于，获取电网的基础数据的步骤如下：1)获取任一时间断面下中压馈线电网的参数、网络拓扑结构和智能电表的量测量；所述中压馈线电网的参数包括电网中支路元件的电阻、电抗、电纳和额定电压；所述支路元件包括电网线路和变压器；其中，电网线路的连接方式为三相三线制，且中性点不接地；变压器包括专用配电变压器和公用配电变压器；专用配电变压器用于连接分布式能源或者给非公共台区负荷供电；公用配电变压器用于给公共台区负荷供电；每个变压器连接有一个智能电表；所述智能电表的量测量包括以下两种组合：I)专用配电变压器高压侧两相线有功功率、专用配电变压器高压侧两相线无功功率、公用配电变压器低压侧端点三相相对于中性点的有功功率和公用配电变压器低压侧端点三相相对于中性点的无功功率；II)专用配电变压器高压侧两相线有功功率、专用配电变压器高压侧两相线电压幅值、公用配电变压器低压侧端点三相相对于中性点的有功功率和公用配电变压器低压侧端点三相相对于中性点的无功功率；2)对任一时间断面下电网的参数、网络结构和智能电表的量测量进行初始化，步骤如下：2.1)将中压出口端点作为平衡端点S；以平衡端点S的等值中性点作为零电位参考点，平衡端点S的A相节点作为零相位参考点，给定平衡端点S三线电压中任意两线电压的幅值和相角，并将三线电压转换为三相电压平衡端点S三线电压满足其中，三线电压和三相电压满足下式：式中，和表示相电压；和表示线电压；L、T'为转换矩阵；转换矩阵L和转换矩阵T'分别如下所示：
式中，参数l＝e
j120
°
；参数*表示取共轭；2.2)设定除平衡端点S外所有端点的三相电压幅值初始值所在电网的额定相电压；其中，公用配电变压器低压侧中性点电压为0。3.根据权利要求1所述的基于中低压网络测控特性的中压馈线电网三相潮流计算方法，其特征在于，中压馈线电网端点导纳矩阵Y中任意元素满足下式：式中，为端点导纳矩阵中的元素；自导纳为与端点i的节点d直接相联的所有支路导纳之和；互导纳为端点i的节点d和节点t之间支路导纳的相反数与跟端点i相连的端点的节点d和节点t之间所有支路导纳之和；互导纳为端点i和端点k中节点d和t之间支路导纳的相反数；B∈{B1,B
p
}，B节点集合；B1＝{a,b,c,n}为三相节点和中性点的集合；B
P
＝{a,b,c}为三相节点的集合；φ
i
为不包括端点i且与端点i直接相连端点的集合；为端点i节点d、节点x间并联支路导纳；为端点i节点d、节点t间并联支路导纳；为端点i至端点j支路节点d、节点t间的支路互导纳元素，且支路节点d、节点t间的支路互导纳元素，且为端点i至端点k支路节点d、t间并联支路导纳元素，且4.根据权利要求1所述的基于中低压网络测控特性的中压馈线电网三相潮流计算方法，其特征在于，计算不平衡量r和雅可比矩阵H的步骤如下：1)确定量测量和对应的状态变量；其中，量测量和对应的状态变量包括以下三种：I)量测量为公用配电变压器低压侧PQ端点三相相对于中性点的有功功率和无功功率状态变量为公用配电变压器低压侧端点三相及中性点的电压实部和虚部；II)量测量为专用配电变压器高压侧PQ端点两相线有功P
iαc
和两相线无功状态变量为专用配电变压器高压侧PQ端点三相电压的实部和虚部；III)量测量为专用配电变压器高压侧PV端点两相线有功P
vαc
和两相线电压幅值状态变量为专用配电变压器高压侧PV端点三相电压的实部和虚部；2)计算三相潮流计算中量测量的不平衡量r，即；r＝z-h(x)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)式中，z为m1维的量测量；m1为量测量个数；x为m2维的状态变量；m2为状态变量个数；m1
＝m2；h(x)为量测量的量测方程；r为量测不平衡量；其中，公用配电变压器低压侧端点注入功率对应的等效注入电流量测方程如下所示：式中，为d相节点的等效注入电流；为中性点的等效注入电流；为包括端点i且与端点j直接相连端点的集合；B1＝{a,b,c,n}为三相节点和中性点的集合；为端点导纳矩阵中端点j中d相节点和端点k中t相节点的导纳元素；为端点导纳矩阵中端点j中中性点和端点k中t相节点的导纳元素；为端点k中t相节点电压相量；d∈B
P
，B
P
＝{a,b,c}为三相节点的集合；为端点j处d相对于中性点的注入功率，且为端点j处d相对于中性点的注入功率，且为端点j处d相相对中性点的发电机功率；为端点j处d相相对中性点的负荷功率；为端点j的d相节点电压相量；为端点j的中性点电压相量；专用配电变压器高压侧PQ端点两相线有功P
iαc
和两相线无功量测方程如下所示：量测方程如下所示：式中，P
iαc
和分别表示端点αc两相线有功和两相线无功；f
iα
表示电压的实部和虚部；f
ic
分别表示电压的实部和虚部；和分别表示的实部和虚部；和表示导纳的实部和虚部；和表示导纳的实部和虚部；表示与端点i相连接的端点集合，且包含端点i；B
P
＝{a,b,c}为三相节点的集合；表示端点i的αc两相线电压幅值；专用配电变压器高压侧PV端点两相线有功P
vαc
和两相线电压幅值量测方程如下所示：示：式中，分别表示电压的实部和虚部；分别表示电压的实部和虚部；表示导纳的实部和虚部；其中，专用配电变压器高压侧端点的零序电流满足如下约束：
式中，表示与端点相连接的端点集合，且包含端点相连接的端点集合，且包含端点B
P
＝{a,b,c}为三相节点的集合；和分别表示电压的实部和虚部；和表示导纳的实部和虚部；3)分别建立专用配电变压器高压侧PQ端点、公用配电变压器低压侧PQ端点、专用配电变压器高压侧PV端点和联络端点的雅可比矩阵，步骤如下：3.1)建立专用配电变压器高压侧PQ端点的雅可比矩阵，步骤如下：3.1.1)计算专用配电变压器高压侧PQ端点i的不平衡量，即：式中，Δi表示端点i不平衡量；ΔP
iαc
和表示两相线有功和线无功的不平衡量；和表示零序电流不平衡量的实部和虚部；3.1.2)建立专用配电变压器高压侧PQ端点的雅可比矩阵，分为以下三种情况：I)当状态修正量为专用配电变压器高压侧PQ端点本身即时，雅可比子矩阵为H
ii
；d∈B
P
，B
P
＝{a,b,c}为三相节点的集合；Δf
id
分别表示电压的实部和虚部的修正量；Δx
i
为状态修正量；雅可比子矩阵H
ii
如下所示：H
ii
＝[H
ii1
(α,1:6)；H
ii2
(α,1:6)；H
ii3
(1:2,1:6)]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(13)其中，雅可比子矩阵H
ii1
(α,1:6)、雅可比子矩阵H
ii2
(α,1:6)、雅可比子矩阵H
ii3
(1:2,1:6)如下所示：6)如下所示：雅可比子矩阵[H
ii1
(α,1:6)；H
ii2
(α,1:6)]中的参数参数参数分别如下所示：
雅可比子矩阵[H
ii1
(α,1:6)；H
ii2
(α,1:6)]中的参数参数参数分别如下所示：雅可比子矩阵[H
ii1
(α,1:6)；H
ii2
(α,1:6)]中的参数参数参数分别如下所示：雅可比子矩阵[H
ii1
(α,1:6)；H
ii2
(α,1:6)]中的参数参数参数分别如下所示：式中，α1，α2∈B0；α1≠α2；B0＝{a,b}；α∈B0；II)当状态修正量为公用配电变压器低压侧PQ端点时，雅可比子矩阵为H
...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜伟，陆正媚，黄德志，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：