一種主動配電網三相潮流的計算方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及三相潮流計算方法技術領域，具體為一種主動配電網三相潮流的計算 方法，屬于電網三相潮流計算技術領域。
【背景技術】
[0002] 配電網的潮流計算是進行配電網分析的基礎，但相對于輸電網，由于配電網支路 參數比值較大，使得原來在輸電網中有效的算法（如牛頓法）在配電網中不再有效。另外 由于配電網三相不對稱負荷及不對稱元件的存在，使得配電網三相的電壓和電流都不完全 對稱，不能只計算一相的潮流，而必須進行配電網的三相潮流計算。電力系統潮流計算最終 都將歸結為求解一非線方程組的問題。對一般非線形方程組的求解，傳統上多采用點迭代 法，如點牛頓法等，最后得到系統電壓、電流和功率流的精確值。由于電力系統中采用的元 件模型是近似的，且模型的參數也是不確定的，如線路和變壓器計算或測量得到的參數誤 差、負荷母線功率需求估計的誤差等，使潮流的解只能是系統在某一給定瞬間的快照，它對 應于系統的特定結構和運行狀態。而系統是隨時間在演變的，因此，根據功率需求和系統參 數的不確定性獲取系統狀態的一個可能范圍，比僅僅得到系統在某一給定瞬間的快照更加 合理，負荷和其它參數不是用一個數值，而是用一個數值的范圍即區間來表示更符合實際。
[0003] 配電網的三相潮流算法按系統狀態變量的不同可分為兩類：節點法和支路法，節 點法包括隱式高斯法、牛頓法、快速解耦法等，是以節點的電壓和電流或功率注入量為狀態 變量列出系統的狀態方程并求解。支路法包括前推回推類方法和回路阻抗法等，它是以配 電網的電流或功率流作為狀態變量列出系統的狀態方程并求解。目前的這些方法均比較耗 時，占用內存較大，收斂速度慢，計算復雜。
[0004] 基于以上技術問題，本發明提供了一種主動配電網三相潮流的計算方法，該計算 方法充分利用了主配電網輻射型結構的特點，具有較高的計算精度，收斂性不受配電網電 阻與電抗比值較大的影響，并且計算速度快，占用內存少，而且，通過采用雙重的前推回推 方式，加速了收斂進度，保證了計算精度。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提供一種結構和使用簡單、合理，成本低，工藝簡單，性能穩定、使 用壽命長的一種主動配電網三相潮流的計算方法。
[0006] 為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種主動配電網三相潮流的計算方 法，其包括以下步驟：
[0007] (1)建立第k支路的三相導納矩陣：
[0009] (2)將第k支路的電流和相對地電壓由上述三相導納矩陣聯系起來：
[0011]
_中，lk+1，Uk分別表示第k支路流出的三相電流向量和第k支 路的三相電壓向量；
[0012] (4)采用前推回推潮流算法計算：包括采用回推方法進行回推：
[0013] Wk != gk(wk)
[0014] 采用前推方法進行前推：
[0015] Wk= fk (Wkl)
[0016] 其中，gjP fk為互逆函數；
[0017] (5)收斂判斷：每次經過所述步驟（4)后，如果前推之后與回推之后的差值小于給 定值ε，即max|w kl_wk|彡ε，則迭代收斂，輸出計算結果，否則，返回上述步驟（2)，繼續進 行回推與前推計算。
[0018] 進一步，作為優選，在所述步驟（4)中，在回推過程中，根據第k支路的三相電壓向 量U k和進支的三相電流I k，求出第k-Ι支路的三相電壓向量Uk i和出支的三相電流I k i，在 前推過程中，根據第k-Ι支路的三相電壓向量Uk i和進支的三相電流I k i，求出第k支路的 三相電壓向量Uk和出支的三相電流I k。
[0019] 進一步，作為優選，其中，回推過程是：
[0023] 其中，/f為第k次迭代時節點電流的注入量，7；為由電流恒定的負荷產生的節點 電流的注入向量；Y為母線對地導納Yi的塊對角矩陣；f (U)為由功率恒定的負荷產生的 節點電流注入向量，是電壓向量的函數；為第k次迭代時支路電流向量;A為所有{(i， j) I j ε P(i)}中的（i，j)，塊行i和塊列j為單位塊的矩陣；p⑴為母線i和源母線之間支 路的集合。
[0024] 進一步，作為優選，max|wk !-WkI < ε 中，ε < 10 50
[0025] 進一步，作為優選，所述步驟（3)中的Uk為第k支路電壓為第k支路節點電壓減 去本支路壓降，即U k= Uk ^IzZz其中：Uk為支路末節點電壓；Ukl為第k-Ι支路節點電壓；I z 為支路電流；Zz為支路阻抗。
[0026] 本發明的有益效果在于：
[0027] 本發明提供的一種主動配電網三相潮流的計算方法，該計算方法充分利用了主 配電網輻射型結構的特點，具有較高的計算精度，收斂性不受配電網電阻與電抗比值較大 的影響，并且計算速度快，占用內存少，而且，通過采用雙重的前推回推方式，加速了收斂進 度，保證了計算精度。
【附圖說明】
[0028] 圖1是本發明的一種主動配電網三相潮流的計算方法的示意圖；
【具體實施方式】
[0029] 以下結合附圖來對本發明進行詳細的描繪。然而應當理解，附圖的提供僅為了更 好地理解本發明，它們不應該理解成對本發明的限制。
[0030] 如圖1所示，本發明提供一種主動配電網三相潮流的計算方法，其包括以下步驟：
[0031] (1)建立第k支路的三相導納矩陣：
[0033] (2)將第k支路的電流和相對地電壓由上述三相導納矩陣聯系起來：
? Ik+1，Uk分別表示第k支路流出的三相電流向量和第k支 路的三相電壓向量；
[0036] (4)采用前推回推潮流算法計算：包括采用回推方法進行回推：
[0037] Wk != gk(wk)
[0038] 采用前推方法進行前推：
[0039] Wk= fk (Wkl)
[0040] 其中，gjP f A互逆函數；
[0041] (5)收斂判斷：每次經過所述步驟（4)后，如果前推之后與回推之后的差值小于給 定值ε，即max|w kl_wk|彡ε，則迭代收斂，輸出計算結果，否則，返回上述步驟（2)，繼續進 行回推與前推計算。
[0042] 在所述步驟（4)中，在回推過程中，根據第k支路的三相電壓向量Uk和進支的三相 電流I k，求出第k-Ι支路的三相電壓向量Uk i和出支的三相電流I k i，在前推過程中，根據第 k-Ι支路的三相電壓向量Uk i和進支的三相電流I k i，求出第k支路的三相電壓向量Uk和出 支的三相電流Ik。
[0043] 在本實施例中，其中，回推過程是：
[0045] 前推過程是：
[0047] 其中，/f為第k次迭代時節點電流的注入量，7；為由電流恒定的負荷產生的節點 電流的注入向量；Y為母線對地導納Yi的塊對角矩陣；f (U)為由功率恒定的負荷產生的 節點電流注入向量，是電壓向量的函數；為第k次迭代時支路電流向量；A為所有{(i， j) I j ε P(i)}中的（i，j)，塊行i和塊列j為單位塊的矩陣；p⑴為母線i和源母線之間支 路的集合。
[0048] 在本實施例，max|wk「wk| < ε 中，ε < 10 5。
[0049] 在本實施例中，為了加快迭代速度，采用雙重的前推和回推方法，以便減少內存， 所述步驟（3)中的U k為第k支路電壓為第k支路節點電壓減去本支路壓降，即Uk=Uk+1_I zZz 其中：Uk為支路末節點電壓；Uk i為第k-1支路節點電壓；I z為支路電流；Z z為支路阻抗。
[0050] 本發明充分利用了主配電網輻射型結構的特點，具有較高的計算精度，收斂性不 受配電網電阻與電抗比值較大的影響，并且計算速度快，占用內存少，而且，通過采用雙重 的前推回推方式，加速了收斂進度，保證了計算精度。
[0051] 以上實施方式僅用于說明本發明，而并非對本發明的限制，有關技術領域的普通 技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有 等同的技術方案也屬于本發明的范疇，本發明的專利保護范圍應由權利要求限定。
【主權項】
1. 一種主動配電網三相潮流的計算方法，其特征在于，其包括以下步驟： (1) 建立第k支路的三相導納矩陣：(2) 將第k支路的電流和相對地電壓由上述三相導納矩陣聯系起來：(3) 令，其中，Ik+1，Uk分別表示第k支路流出的三相電流向量和第k支路的 三相電壓向量； (4) 采用前推回推潮流算法計算：包括采用回推方法進行回推： wk 1= g k (wk) 采用前推方法進行前推： wk= f k (wk 1) 其中，gk和fk為互逆函數； (5) 收斂判斷：每次經過所述步驟（4)后，如果前推之后與回推之后的差值小于給定值 e，即max|wkfw」彡e，則迭代收斂，輸出計算結果，否則，返回上述步驟（2)，繼續進行回 推與前推計算。2. 根據權利要求1所述的一種主動配電網三相潮流的計算方法，其特征在于，在所述 步驟（4)中，在回推過程中，根據第k支路的三相電壓向量Uk和進支的三相電流Ik，求出第 k_l支路的三相電壓向量Uki和出支的三相電流Iki，在前推過程中，根據第k-1支路的三相 電壓向量Uki和進支的三相電流Iki，求出第k支路的三相電壓向量Uk和出支的三相電流 Ik〇3. 根據權利要求2所述的一種主動配電網三相潮流的計算方法，其特征在于，其中，回 推過程是：其中，/_f為第k次迭代時節點電流的注入量，7；為由電流恒定的負荷產生的節點電 流的注入向量；Y為母線對地導納Yi的塊對角矩陣；f(U)為由功率恒定的負荷產生的節 點電流注入向量，是電壓向量的函數；為第k次迭代時支路電流向量；A為所有{(i， j)IjeP(i)}中的（i，j)，塊行i和塊列j為單位塊的矩陣；p⑴為母線i和源母線之間支 路的集合。4. 根據權利要求1所述的一種主動配電網三相潮流的計算方法，其特征在于， max|wkl_wk| <e中，e<105〇5. 根據權利要求1所述的一種主動配電網三相潮流的計算方法，其特征在于，所述步 驟（3)中的Uk為第k支路電壓為第k支路節點電壓減去本支路壓降，即Uk=Uk+1-IzZz其中： Uk為支路末節點電壓；Uki為第k-1支路節點電壓；Iz為支路電流；Zz為支路阻抗。
【專利摘要】本發明提供一種主動配電網三相潮流的計算方法，其包括以下步驟：(1)建立第k支路的三相導納矩陣：(2)將第k支路的電流和相對地電壓由上述三相導納矩陣聯系起來；(3)令<maths num="0001"></maths>其中，Ik+1，Uk分別表示第k支路流出的三相電流向量和第k支路的三相電壓向量；(4)采用前推回推潮流算法計算：包括采用回推方法進行回推：(5)收斂判斷；本發明充分利用了主配電網輻射型結構的特點，具有較高的計算精度，收斂性不受配電網電阻與電抗比值較大的影響，并且計算速度快，占用內存少，而且，通過采用雙重的前推回推方式，加速了收斂進度，保證了計算精度。
【IPC分類】G06F19/00, H02J3/00
【公開號】CN105098776
【申請號】CN201510570013
【發明人】張潔, 王橋
【申請人】張潔
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年9月7日