專利名稱：基于補償電流環(huán)狀配電網(wǎng)潮流方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于補償電流環(huán)狀配電網(wǎng)潮流方法，屬于電力系統(tǒng)分析計算領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在配電網(wǎng)高級應(yīng)用軟件中，潮流計算是提供給調(diào)度員和計劃人員的最重要的軟件，用于分析配電網(wǎng)絡(luò)電氣狀態(tài)和檢查越界范圍等，同時，它也是配電網(wǎng)絡(luò)分析的基礎(chǔ)軟件，用于電壓/無功優(yōu)化、操作模擬和結(jié)線變化分析等。配電網(wǎng)絡(luò)具有不同于輸電網(wǎng)絡(luò)的顯著特點1)配電網(wǎng)基本是放射形結(jié)構(gòu)，或者是接近輻射狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(弱環(huán)結(jié)構(gòu))；2)支路參數(shù)相差不大，有時甚至會出現(xiàn)r > χ 的情況；3)三相支路參數(shù)不平衡和三相負荷不對稱問題比較突出。配電網(wǎng)絡(luò)的這些特點造成對傳統(tǒng)的潮流算法來說實際上屬于病態(tài)條件，例如由于配電網(wǎng)支路參數(shù)r/x比值較大， 使原來在高壓輸電網(wǎng)中行之有效的算法，如快速解藕法等，在配電網(wǎng)中不再有效；其次，由于配電網(wǎng)中不對稱元件，如未換位的輸電線路、三相三鐵心柱變壓器、電力機車負荷及其它三相不對稱負荷的存在，使配電網(wǎng)的三相電壓、電流不再對稱，因而不能像對稱系統(tǒng)那樣， 只計算單相的情況，而必須進行三相潮流計算。因此，配電網(wǎng)潮流計算必須采用不同于輸電網(wǎng)且適合配電網(wǎng)特點的、有效的、魯棒性好的潮流計算方法。配電網(wǎng)正常情況下呈現(xiàn)輻射狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，但在某些特殊的運行方式下(如故障處理和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu))，可能會出現(xiàn)短時間的環(huán)網(wǎng)運行，由于環(huán)的數(shù)量不多，因而呈現(xiàn)“弱環(huán)”現(xiàn)象。目前常用的三相潮流計算可分為回路阻抗法、前推回代法。S. K Goswami和S. K Basu在1991年提出的回路阻抗法以回路電流為變量，從饋線根節(jié)點到每一個負荷點形成一條回路，根據(jù)基爾霍夫電壓定律，列回路電流方程，該方法處理網(wǎng)孔能力較強，但節(jié)點和支路編號處理復(fù)雜。前推回代法最初是從手算算法發(fā)展而來的，當用來進行輻射狀配電網(wǎng)的潮流計算時，該算法的效率是所有算法中最高的，占用內(nèi)存也很少，前推回代法由于自身的優(yōu)點在國外已被不斷改進且應(yīng)用于與生產(chǎn)實際中，它的缺點是，當應(yīng)用于環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)時則需要進行特殊的處理。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種算法簡單、迭代次數(shù)少的基于補償電流環(huán)狀配電網(wǎng)潮流方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種基于補償電流環(huán)狀配電網(wǎng)潮流方法，所述方法步驟為
步驟(1)所述配電網(wǎng)潮流計算機從配電網(wǎng)管理系統(tǒng)中獲得配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，包括 饋線的各支路號、首節(jié)點編號、末節(jié)點編號、串聯(lián)電阻、串聯(lián)電抗、并聯(lián)電導(dǎo)、并聯(lián)電納以及變壓器的變比和阻抗。步驟O)形成配電網(wǎng)樹枝和連枝。
步驟(2. 1)遍歷所述各開關(guān)、饋線、變壓器、電容器以及負荷端口各節(jié)點，把電網(wǎng)中通過閉合的開關(guān)或刀閘連接在一起的節(jié)點稱為計算用節(jié)點，有變壓器、饋線形成的支路稱為邊。步驟(2. 2)初始化堆棧heap，置整數(shù)radius為足夠大的數(shù)，將根節(jié)點壓入heap 中，置根節(jié)點的半徑為0，初始化樹枝集合sparmingTreeEdges。步驟(2. 3) :heap為空或者heap中半徑最小節(jié)點的半徑小于radius，退出步驟 O)，否則轉(zhuǎn)下一步。步驟(2.4)在heap中彈出半徑最小的節(jié)點，設(shè)為node，遍歷與node相連的邊， 設(shè)該邊為edge，設(shè)和edge相連另一個節(jié)點為node2，如果node2還沒有處理過，置node2 的半徑為node半徑加1，將edge加入到樹枝集合spanningTreeEdges中，將node2壓入堆棧heap中，如果node2已經(jīng)處理過且node2半徑大于node半徑加1，則置node2的半徑為 node半徑加1，將edge加入到樹枝集合spanningTreeEdges中。步驟(2. 5)轉(zhuǎn)到步驟(2. 3)。步驟(2. 6)將sparmingTreeEdges之外的所有支路放入連枝集合中。步驟(3)遍歷所有連枝，在有連枝相連的節(jié)點上設(shè)置一個虛擬恒電流負荷，電流值置為0。
步驟置各節(jié)點電壓初始電壓為額定電壓。
步驟(5)對由樹枝組成的輻射狀網(wǎng)絡(luò)使用前推回代法計算各節(jié)點電壓和支路電流。步驟(6)置最大偏差delta為無窮大。步驟(7)遍歷所有連枝，設(shè)當前連枝為branch，branch兩端節(jié)點為nl和n2，nl 上虛擬恒電流負荷loadl，n2上虛擬恒電流負荷為load2，步驟5得到的計算結(jié)果中取出 branch兩端的電壓vl和v2，設(shè)branch阻抗矩陣為ζ，利用公式z*I= vl- v2,計算出支路電流 I，設(shè) Ioadl 電流值為 Iloadl, load2 電流值為 Iload2，如果 delta<max (abs (Iloadl-I)， abs (Iload2+I)),置 delta=max (abs (Iloadl-I), abs (Iload2+I))。步驟(8)如果delta< ε，其中ε是預(yù)先設(shè)置好的一個足夠小的常數(shù)，輸出節(jié)點電壓和支路電流，計算結(jié)束。步驟(9)遍歷所有連枝，設(shè)當前連枝為branch，branch兩端節(jié)點為nl和π2，更新 nl上虛擬恒電流負荷的電流值為I，n2上虛擬恒電流負荷的電流值為_1。步驟(10)使用步驟(5)計算所得各節(jié)點電壓為初始值。步驟(11)轉(zhuǎn)到步驟(5)。本發(fā)明的有益效果是
為了計算環(huán)狀配電網(wǎng)的潮流，本發(fā)明提出一種基于補償電流環(huán)狀配電網(wǎng)潮流方法。該方法首先分析出環(huán)狀配電網(wǎng)絡(luò)的樹枝和連枝，接著通過兩層迭代來解決潮流問題，內(nèi)層迭代用前代后代法計算有樹枝組成的純輻射狀網(wǎng)絡(luò)潮流，外層迭代不斷修正連枝兩端節(jié)點的注入電流達到整體收斂，具有算法簡單、迭代次數(shù)少的優(yōu)點。
圖1為本發(fā)明基于補償電流環(huán)狀配電網(wǎng)潮流方法的流程圖。
圖2為本發(fā)明環(huán)狀測試配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明環(huán)狀測試配電網(wǎng)的樹枝部分結(jié)構(gòu)示意圖。圖4 為輻射狀配電網(wǎng)的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式參見圖1，本發(fā)明涉及一種基于補償電流環(huán)狀配電網(wǎng)潮流方法，所述方法步驟為 步驟(1)所述配電網(wǎng)潮流計算機從配電網(wǎng)管理系統(tǒng)中獲得配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，包括
饋線的各支路號、首節(jié)點編號、末節(jié)點編號、串聯(lián)電阻、串聯(lián)電抗、并聯(lián)電導(dǎo)、并聯(lián)電納以及變壓器的變比和阻抗。步驟(2)形成配電網(wǎng)樹枝和連枝。步驟(2. 1)遍歷所述各開關(guān)、饋線、變壓器、電容器以及負荷端口各節(jié)點，把電網(wǎng)中通過閉合的開關(guān)或刀閘連接在一起的節(jié)點稱為計算用節(jié)點，有變壓器、饋線形成的支路稱為邊。步驟(2.2)初始化堆棧heap，置整數(shù)radius為足夠大的數(shù)，將根節(jié)點壓入heap 中，置根節(jié)點的半徑為0，初始化樹枝集合sparmingTreeEdges。步驟(2. 3) :heap為空或者heap中半徑最小節(jié)點的半徑小于radius，退出步驟 (2)，否則轉(zhuǎn)下一步。步驟(2.4)在heap中彈出半徑最小的節(jié)點，設(shè)為node，遍歷與node相連的邊， 設(shè)該邊為edge，設(shè)和edge相連另一個節(jié)點為node2，如果node2還沒有處理過，置node2 的半徑為node半徑加1，將edge加入到樹枝集合spanningTreeEdges中，將node2壓入堆棧heap中，如果node2已經(jīng)處理過且node2半徑大于node半徑加1，則置node2的半徑為 node半徑加1，將edge加入到樹枝集合spanningTreeEdges中。步驟(2. 5)轉(zhuǎn)到步驟(2. 3)。步驟(2. 6)將spanningTreeEdges之外的所有支路放入連枝集合中。步驟(3)遍歷所有連枝，在有連枝相連的節(jié)點上設(shè)置一個虛擬恒電流負荷，電流值置為0。步驟(4)置各節(jié)點電壓初始電壓為額定電壓。步驟(5)對由樹枝組成的輻射狀網(wǎng)絡(luò)使用前推回代法計算各節(jié)點電壓和支路電流。步驟(6)置最大偏差delta為無窮大。步驟(7)遍歷所有連枝，設(shè)當前連枝為branch，branch兩端節(jié)點為nl和n2，nl 上虛擬恒電流負荷loadl，n2上虛擬恒電流負荷為load2，步驟5得到的計算結(jié)果中取出 branch兩端的電壓vl和v2，設(shè)branch阻抗矩陣為ζ，利用公式z*I= vl- v2,計算出支路電流 I，設(shè) Ioadl 電流值為 Iloadl, load2 電流值為 Iload2，如果 delta<max (abs (Iloadl-I)， abs (Iload2+I)),置 delta=max (abs (Iloadl-I), abs (Iload2+I))。步驟(8)如果delta< ε，其中ε是預(yù)先設(shè)置好的一個足夠小的常數(shù)，輸出節(jié)點電壓和支路電流，計算結(jié)束。步驟(9)遍歷所有連枝，設(shè)當前連枝為branch，branch兩端節(jié)點為nl和π2，更新 nl上虛擬恒電流負荷的電流值為I，n2上虛擬恒電流負荷的電流值為_1。
步驟(10)使用步驟(5)計算所得各節(jié)點電壓為初始值。步驟(11)轉(zhuǎn)到步驟(5)。以圖2所示的環(huán)狀測試配電網(wǎng)為例，具體步驟說明如下 步驟一初始化；
所述配電網(wǎng)潮流計算機從配電網(wǎng)管理系統(tǒng)中獲得配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，包括饋線的各支路號、首節(jié)點編號、末節(jié)點編號、串聯(lián)電阻、串聯(lián)電抗、并聯(lián)電導(dǎo)、并聯(lián)電納、以及變壓器的變比和阻抗。步驟二 形成樹枝和連枝；
按照權(quán)利要求書中步驟二所示，測試系統(tǒng)節(jié)點處理順序和樹枝形成的順序如表1所示，由樹枝組成的輻射狀網(wǎng)絡(luò)如圖2所示。按照節(jié)點處理順序，對節(jié)點重新編號，新舊編號對照表見表2。以下步驟中如無特別標明均使用新節(jié)點號。
權(quán)利要求
1. 一種基于補償電流環(huán)狀配電網(wǎng)潮流方法，其特征在于所述方法步驟為 步驟(1)所述配電網(wǎng)潮流計算機從配電網(wǎng)管理系統(tǒng)中獲得配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，包括 饋線的各支路號、首節(jié)點編號、末節(jié)點編號、串聯(lián)電阻、串聯(lián)電抗、并聯(lián)電導(dǎo)、并聯(lián)電納以及變壓器的變比和阻抗；步驟(2)形成配電網(wǎng)樹枝和連枝；步驟(2. 1)遍歷所述各開關(guān)、饋線、變壓器、電容器以及負荷端口各節(jié)點，把電網(wǎng)中通過閉合的開關(guān)或刀閘連接在一起的節(jié)點稱為計算用節(jié)點，有變壓器、饋線形成的支路稱為邊；步驟(2.2)初始化堆棧heap，置整數(shù)radius為足夠大的數(shù)，將根節(jié)點壓入heap中，置根節(jié)點的半徑為0，初始化樹枝集合sparmingTreeEdges ；步驟(2.3) :heap為空或者heap中半徑最小節(jié)點的半徑小于radius，退出步驟(2)，否則轉(zhuǎn)下一步；步驟(2.4)在heap中彈出半徑最小的節(jié)點，設(shè)為node，遍歷與node相連的邊，設(shè)該邊為edge，設(shè)和edge相連另一個節(jié)點為node2，如果node2還沒有處理過，置node2的半徑為node半徑加1，將edge加入到樹枝集合spanningTreeEdges中，將node2壓入堆棧heap 中，如果node2已經(jīng)處理過且node2半徑大于node半徑加1，則置node2的半徑為node半徑加1，將edge加入到樹枝集合spanningTreeEdges中； 步驟(2. 5)轉(zhuǎn)到步驟(2. 3)；步驟(2.6)將spanningTreeEdges之外的所有支路放入連枝集合中； 步驟(3)遍歷所有連枝，在有連枝相連的節(jié)點上設(shè)置一個虛擬恒電流負荷，電流值置為0;步驟(4)置各節(jié)點電壓初始電壓為額定電壓；步驟(5)對由樹枝組成的輻射狀網(wǎng)絡(luò)使用前推回代法計算各節(jié)點電壓和支路電流； 步驟(6)置最大偏差delta為無窮大，步驟(7)遍歷所有連枝，設(shè)當前連枝為branch，branch兩端節(jié)點為nl和n2，nl上虛擬恒電流負荷loadl，n2上虛擬恒電流負荷為load2，步驟5得到的計算結(jié)果中取出branch 兩端的電壓vl和v2，設(shè)branch阻抗矩陣為z，利用公式z*I= vl- v2，計算出支路電流 I，設(shè) Ioadl 電流值為 Iloadl，load2 電流值為 Iload2，如果 delta<max (abs (Iloadl-I)， abs (Iload2+I)),置 delta=max (abs (Iloadl-I)，abs (Iload2+I))；步驟(8)如果delta<￡，其中ε是預(yù)先設(shè)置好的一個足夠小的常數(shù)，輸出節(jié)點電壓和支路電流，計算結(jié)束；步驟(9)遍歷所有連枝，設(shè)當前連枝為branch，branch兩端節(jié)點為nl和n2，更新nl 上虛擬恒電流負荷的電流值為I，n2上虛擬恒電流負荷的電流值為-I ； 步驟(10)使用步驟(5)計算所得各節(jié)點電壓為初始值； 步驟(11)轉(zhuǎn)到步驟(5)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于補償電流環(huán)狀配電網(wǎng)潮流方法，所述方法首先分析出環(huán)狀配電網(wǎng)絡(luò)的樹枝和連枝，接著通過兩層迭代來解決潮流問題，內(nèi)層迭代用前代后代法計算有樹枝組成的純輻射狀網(wǎng)絡(luò)潮流，外層迭代不斷修正連枝兩端節(jié)點的注入電流達到整體收斂。本發(fā)明基于補償電流環(huán)狀配電網(wǎng)潮流方法，具有算法簡單、迭代次數(shù)少的優(yōu)點。
文檔編號H02J3/00GK102447254SQ20101050106
公開日2012年5月9日 申請日期2010年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月9日
發(fā)明者張建興 申請人:江蘇方程電力科技有限公司