[发明专利]一种配电网馈线段等效化简的方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统拓扑结构设计技术领域，特别涉及一种配电网馈线段等效化简的方法。 

背景技术

配电网是电网的重要组成部分，是直接与亿万用户直接打交道的关键环节，智能电网倡导的用户侧响应主要在配电网侧起到作用，与传统输电网相比，配电网的有着自身的特点： 

1.省级输电网的模型的节点数目一般是几千这个量级，配电网节点更多、馈线段更多，动辄都是上十万、百万的规模，一般中小城市的馈线规模都超过几万条，10kV节点规模都在百万以上。 

2.不同于输电网三相参数基本对称、负荷均衡，配电网三相参数有较大的不对称性，且馈线段的A、B、C三相有功功率、无功功率差异大，不平衡度高。 

3.配电网络的馈线段型号多，馈线段长度差异性大，有的仅仅几米，有的达几千米。 

4.配电网包含的设备种类更多，各种分布式电源已经超过几百种，它们的数学模型不相同，而传统输电网仅有发电机、电动机、馈线段、变压器、负荷、开关、电容器、电抗器等有限模型。 

由于第1点的缘故，很多现有的电网分析软件都无法对如此巨大规模的网络进行求解，将待求解网络的节点数目记为n，大多数电网分析软件求解的极限一般是n<5000,且随着节点数目接近极限时，求解耗时长，无法满足实时控制、调度的要求。 

由于第2点的缘故，三相负荷、参数有较大的不对称性，传统输电网将三相等效为单相模型的处理方法得到的结果精度不高，因此必须采用三相建模，仅考虑三相三线制，待求网络的节点规模也由n增加至3n，求解难度进一步增大、求解时间进一步增加，如果考虑三相四线制，则待求节点的规模将接近4n，求解难度和时间更是大幅增加。虽然采用稀疏矩阵技术可以处理更大规模的系统，现在主流的电力系统分析工具大多引入了稀疏矩阵处理技术以提高分析效率，但是如果可以从网络初始模型进行等效化简，从源头上减 少节点规模，再引入稀疏矩阵技术，则会事半功倍。 

由于第3点的缘故，大部分成熟面向传统输电网的分析工具一般不能够直接应用于配电网络，其主要原因包括两方面，一是需要引入大量的新模型，分布式电源的模型相当多；二是这些模型的接入往往在较低的电压等级，普遍在10kV以下，因此要进行较为准确的分析，需要将10kV网络建模，而传统输电网分析工具受分析规模所限，一般仅对35kV甚至110kV以上进行建模。另外是，更多类型的设备接入，加大了网络化简的难度。 

由于第4点的缘故，馈线段长度的巨大差异性，其本质对应电气参数(电阻、电抗)的巨大差异，从而导致系统的导纳矩阵元素差异大，以常见的电缆短接线为例，其阻抗很小，对应的导纳极大(阻抗为零，导纳无穷大)，这样导致系统导纳阵中对应的互导纳(导纳方阵中的非对角元都是互导纳，对角元是自导纳)。现有的电网分析工具大多是基于系统导纳阵的，而馈线段长度差异大导致的系统导纳阵某些互导纳过大会影响数值分析的稳定性、精度、速度，进一步导致求解失败。 

配电网馈线段呈现分段多，长短差异性大，现有配网模型一般均由GIS(地理信息系统)负责维护，大量电线杆等的存在，导致馈线段数量过多，实际上距离相近的馈线段，其型号基本一致，如果中间没有负荷、分布式电压、变压器、开关等，可以进行等效合并，从而对网络进行等效化简，解决现有电网分析手段计算耗时长、计算精度差、不易收敛的问题。鉴于此，寻求高效馈线段等效化简的方法，而不降低复杂模型的计算分析精度，迫在眉睫。 

发明内容

本发明的目的旨在解决现有技术的不足，提出一种配电网馈线段等效简化的方法，通过建立合并节点规则库，将节点分为需合并节点和保留节点两类，并设定保留节点的出线度为2，然后对保留节点采用深度优先的拓扑搜索形成拓扑岛，对各岛的馈线段进行合并，合并后生成新的馈线段，新馈线段两端节点为该岛上的两个保留节点，新馈线段的阻抗参数为合并前的馈线段组阻抗之和，新馈线段的导纳参数为合并前的馈线段导纳参数之和，通过馈线段的等效合并，在保持计算精度的前提下，减少系统的规模，节省数据库存储空间，为电力系统状态估计、潮流计算等实时分析模块提供优质数据，间接缩短了电力系统计算服务、优化调度的计算时间，提高了电力系统实时控制、调度的计算效率。 

本发明提出的配电网馈线段等效化简的方法，包括以下步骤：