考虑公专用配电变压器测量特点的中压馈线电网三相状态估计方法技术

本发明专利技术公开考虑公专用配电变压器测量特点的中压馈线电网三相状态估计方法，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)数据初始化；4)设定公用配电变压器低压侧端点、联络端点、平衡端点、专用配电变压器高压侧端点的量测量和状态变量，并计算量测量残差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】
考虑公专用配电变压器测量特点的中压馈线电网三相状态估计方法


[0001]本专利技术涉及电力系统调度自动化领域，具体是一种考虑公专用配电变压器测量特点的中压馈线电网三相状态估计方法。

技术介绍

[0002]配网三相状态估计基于三相潮流，是配电管理系统的重要组成成分，也是其他高级程序软件的数据来源。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。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状态估计的研究具有重要意义。
[0003]现有的不对称配网三相状态估计研究大都是针对中压、低压和中低压配网，很少涉及到中压馈线电网。在中压馈线电网中，包含公用配电变压器和专用配电变压器，公用配电变压器用于给低压台区负荷供电，在公用配电变压器低压侧智能电表采用三表法进行测量，测量对象为相对中性点电压。专用配电变压器分为两种，一种用于给大容量专用负荷供电，另一种是作为专用升压变压器用于将分布式能源接入中压配网，在专用配电变压器高压侧智能电表采用两表法进行测量，测量对象为线电压。现有三相状态估计模型没有考虑专用配电变压器及其在高压侧的测量特点，无法处理中压馈线电网中专用配电变压器高压侧的智能电表两表法量测(测量对象为线电压，且包含两相线功率量测)。
[0004]基于此，需要为中压馈线电网提供一种三相状态估计方法，以满足实际工程运用的需要。r/>
技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供考虑公专用配电变压器测量特点的中压馈线电网三相状态估计方法，包括以下步骤：
[0006]1)获取电网的基础数据。所述电网的基础数据包括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。所述智能电表量测方法包括在在中压馈线出口端和专用变压器高压侧的智能电表两表法和在公用变压器低压侧的智能电表三表法。其中，智能电表两表法量测参数包括AC两相线两相线电压幅值BC两相线电压幅值A相注入电流幅值B相注入电流幅值AC两相线有功P
iac
、BC两相线有功P
ibc
、AC两相线无功BC两相线无功
[0007]智能电表三表法量测参数包括三相相对于中性点n的电压幅值三相注入电流幅值三相相对于中性点n的有功功率P
idn
和无功功率d∈B
p
，B
p
＝{a,b,c}表示三相节点集合。
[0008]2)建立中压馈线电网端点导纳矩阵Y，矩阵中任意元素满足下式：
[0009][0010]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
[0011]3)数据初始化，步骤包括：
[0012]3.1)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：
[0013]3.1.1)将平衡端点作为平衡端点S，以理想大地作为零电位参考点，平衡端点S的A相节点作为零相位参考点。
[0014]3.1.2)给定所有端点的三相电压幅值初始值为所在电网的额定相电压。任意端点中，3个三相电压相角两两相差120
°
，公用配电变压器低压侧端点中性点电压为0。
[0015]3.2)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。
[0016]4)设定公用配电变压器低压侧端点、联络端点、平衡端点、专用配电变压器高压侧端点的量测量和状态变量，并计算量测量残差r和量测量的雅可比矩阵H，步骤如下：
[0017]4.1)确定每类端点的量测量和对应的状态变量。其中，公用配电变压器低压侧端点的量测量点的量测量表示公用配电变压器低压侧端点d相注入电流幅值量测。为公用配电变压器低压侧端点的相对中性点的电压幅值量测。08×1表示公用配电变压器低压侧端点等效注入电流量测。
[0018]公用配电变压器低压侧端点状态量包括三相电压实部和虚部、中性点的电压实部和虚部。
[0019]平衡端点的量测量记为平衡端点的量测量记为表示平衡端点α相注入电流幅值。α∈B0，B0＝{a,b}表示A相和B相节点集合。表示平衡端点αc两相线电压幅值。P
sαc
和分别表示平衡端点αc两相线有功和两相线无功。
[0020]专用配电变压器高压侧端点的量测量记为专用配电变压器高压侧端点的量测量记为表示专用配电变压器高压侧端点α相注入电流幅值。表示专用配电变压器高压侧端点αc两相线电压幅值。P
iαc
和分别表示专用配电变压器高压侧端点αc两相线有功和两相线无功。02×1表示零序电流。
[0021]平衡端点和专用配电变压器高压侧端点的状态变量包括三相电压的实部和虚部。
[0022]中压网络联络端点的量测量记为z
h
＝[06×1]。06×1表示联络端点零注入虚拟电流量测值。
[0023]中压网络联络端点的状态变量包括三相电压实部和虚部、中性点的电压实部和虚部。
[0024]4.2)计算三相状态估计中的量测量残差，即。
[0025]r＝z-h(x)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0026]式中，z为m维的量测量。m为量测量个数。x为n维的状态变量。n为状态变量个数。m＞n。h(x)为量测方程。r为量测量残差。
[0027]专用配电变压器高压侧端点两相线有功P
iαc
、两相线无功和两相注入电流幅值的量测方程如下所示：
[0028][0029][0030][0031]式中，表示端点α相注入电流幅值。α∈B0，B0＝{a,b}表示A相和B相节点集合。P
iαc
和分别表示端点αc两相线有功和两相线无功。f...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.考虑公专用配电变压器测量特点的中压馈线电网三相状态估计方法，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)数据初始化。4)设定公用配电变压器低压侧端点、联络端点、平衡端点、专用配电变压器高压侧端点的量测量和状态变量，并计算量测量残差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，令迭代次数time＝time+1，并返回步骤4)。2.根据权利要求1所述的考虑公专用配电变压器测量特点的中压馈线电网三相状态估计方法，其特征在于，所述电网的基础数据包括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；所述智能电表量测方法包括在在中压馈线出口端和专用变压器高压侧的智能电表两表法和在公用变压器低压侧的智能电表三表法；其中，智能电表两表法量测参数包括AC两相线两相线电压幅值BC两相线电压幅值A相注入电流幅值B相注入电流幅值AC两相线有功P
iac
、BC两相线有功P
ibc
、AC两相线无功BC两相线无功智能电表三表法量测参数包括三相相对于中性点n的电压幅值三相注入电流幅值三相相对于中性点n的有功功率P
idn
和无功功率d∈B
p
，B
p
＝{a,b,c}表示三相节点集合。3.根据权利要求1所述的考虑公专用配电变压器测量特点的中压馈线电网三相状态估计方法，其特征在于，数据初始化步骤包括：1)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：1.1)将平衡端点作为平衡端点S，以理想大地作为零电位参考点，平衡端点S的A相节点作为零相位参考点。1.2)给定所有端点的三相电压幅值初始值为所在电网的额定相电压；任意端点中，3个三相电压相角两两相差120
°
，公用配电变压器低压侧端点中性点电压为0；2)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.根据权利要求1所述的考虑公专用配电变压器测量特点的中压馈线电网三相状态估计方法，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5.根据权利要求1所述的考虑公专用配电变压器测量特点的中压馈线电网三相状态估计方法，其特征在于，计算量测量残差r和雅可比矩阵H的步骤如下：1)确定每类端点的量测量和对应的状态变量；其中，公用配电变压器低压侧端点的量测量测量表示公用配电变压器低压侧端点d相注入电流幅值量测；为公用配电变压器低压侧端点的相对中性点的电压幅值量测；08×1表示公用配电变压器低压侧端点等效注入电流量测；公用配电变压器低压侧端点状态量包括三相电压实部和虚部、中性点的电压实部和虚部；平衡端点的量测量记为平衡端点的量测量记为表示平衡端点α相注入电流幅值；α∈B0，B0＝{a,b}表示A相和B相节点集合；表示平衡端点αc两相线电压幅值；P
sαc
和分别表示平衡端点αc两相线有功和两相线无功；专用配电变压器高压侧端点的量测量记为专用配电变压器高压侧端点的量测量记为表示专用配电变压器高压侧端点α相注入电流幅值；表示专用配电变压器高压侧端点αc两相线电压幅值；P
iαc
和分别表示专用配电变压器高压侧端点αc两相线有功和两相线无功；02×1表示零序电流；平衡端点和专用配电变压器高压侧端点的状态变量包括三相电压的实部和虚部；中压网络联络端点的量测量记为z
h
＝[06×1]；06×1表示联络端点零注入虚拟电流量测值；中压网络联络端点的状态变量包括三相电压实部和虚部、中性点的电压实部和虚部；2)计算三相状态估计中的量测量残差，即；r＝z-h(x)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)式中，z为m维的量测量；m为量测量个数；x为n维的状态变量；n为状态变量个数；m＞n；h(x)为量测方程；r为量测量残差；
专用配电变压器高压侧端点两相线有功P
iαc
、两相线无功和两相注入电流幅值的量测方程如下所示：量测方程如下所示：量测方程如下所示：式中，表示端点α相注入电流幅值；α∈B0，B0＝{a,b}表示A相和B相节点集合；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
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；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；专用配电变压器高压侧端点i的两相线电压幅值的量测方程如下所示：式中，表示αc两相线电压幅值；专用配电变压器高压侧零序电流的量测方程如下所示：专用配电变压器高压侧零序电流的量测方程如下所示：式中，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；和分别表示电压的实部和虚部；和表示导纳的实部和虚部；平衡端点量测方程如下所示：平衡端点两相线有功P
sαc
、两相线无功和两相注入电流幅值的量测方程如下所示：示：
式中，表示端点α相注入电流幅值；α∈B0，B0＝{a,b}表示A相和B相节点集合；P
sαc
和分别表示端点αc两相线有功和两相线无功；f
sα
表示电压的实部和虚部；f
sc
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；表示与端点s相连接的端点集合，且包含端点s；B
P
＝{a,b,c}为三相节点的集合；平衡端点两相线电压幅值的量测方程如下所示：式中，表示αc两相线电压幅值；平衡端点零序电流的量测方程如下所示：平衡端点零序电流的量测方程如下所示：式中，和分别表示电压的实部和虚部；和表示导纳的实部和虚部；公用配电变压器低压侧d相节点上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j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；公用配电变压器低压侧端点j的三相相对于中性点n的电压幅值的量测方程如下所示：
式中，为端点的相对中性点的电压幅值；分别表示电压的实部和虚部；分别表示电压的实部和虚部；d∈B
P
，B
P
＝{a,b,c}为三相节点的集合；公用配电变压器低压侧电流幅值量测方程如下所示：式中，表示端点d相注入电流幅值；和分别表示的实部和虚部；和表示的实部和虚部；表示与端点j相连接的端点集合，且包含端点j；B1＝{a,b,c,n}为三相和中性点的集合；联络端点量测方程如下所示：联络端点量测方程如下所示：式中，和分别表示的实部和虚部；和表示的实部和虚部；表示与端点h相连接的端点集合，且包含端点h；B∈{B
p
,B1}，B
p
＝{a,b,c}为三相节点的集合，B1＝{a,b,c,n}为三相和中性点的集合；3)建立平衡端点的雅可比矩阵，分为以下三种情况：I)当平衡端点状态变量为平衡端点电压实部和虚部，即状态变量时，雅可比子矩阵H
ss
如下所示：H
ss
＝[H
ss1
(α,1:6)；H
ss2
(α,1:6)；H
ss3
(1:4,1:6)]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(20)f
sd
表示电压的实部和虚部；其中，雅可比子矩阵H
ss1
(α,1:6)、雅可比子矩阵H
ss2
(α,1:6)、雅可比子矩阵H
ss3
(1:4,1:6)分别如下所示：H
ss2
(α,1:6)＝[Γ
1 Γ2]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(22)式中，为导纳的实部和虚部；雅可比子矩阵H
ss2
(α,1:6)中的子矩阵Γ1和子矩阵Γ2分别如下所示：
雅可比子矩阵H
ss3
(1:4,1:6)中的参数参数参数分别如下所示：雅可比子矩阵H
ss3
(1:4,1:6)中的参数参数参数分别如下所示：雅可比子矩阵H
ss3
(1:4,1:6)中的参数参数参数分别如下所示：雅可比子矩阵H
ss3
(...

【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：