[发明专利]考虑分布式电源的弱环配电网潮流计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及弱环配电网潮流计算技术领域，尤其涉及考虑分布式电源的弱环配电网潮流计算方法。

背景技术

配电网是电力系统的重要组成部分，对配电网的分析必不可少。配电网潮流计算是配电网分析的一项基础内容。目前，已经提出了多种配电网潮流算法，有隐式Zbus高斯法、改进牛顿法、前推回代法和改进快速解耦法。而配电网有时会由于分段开关或联络开关闭合而形成弱环网，这些方法对弱环网的处理能力不强。而且随着分布式电源(DG)的大量加入，使得配电网的结构发生很大改变，需要对配电网潮流算法做进一步的研究。

现有技术中基于回路分析法，利用道路矩阵和回路矩阵，对各节点电压以及注入电流的关系矩阵进行了推导，具有较强的处理回路的能力，但是没考虑分布式电源的处理。

现有技术中提出的配电网潮流计算方法将弱环配电网等效为环网和辐射形网络两个部分，实现了含光伏电源的配电网潮流计算，然而对其它类型的分布式电源并未加以考虑。

现有技术中对多种分布式电源的运行和控制性能进行详细分析，采用将PV节点和环网打开的方式，提出了适用于含多种分布式电源的弱环配电网的前推回代三相潮流算法，对传统前推回代法本身不能处理环网的不足进行了改进。然而前推回代法需要对支路首尾节点进行繁琐的描述，将PV节点和环网打开又进一步增加了迭代的复杂性。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了一种考虑分布式电源的弱环配电网潮流计算方法，该方法相比于传统的前推回代法，该潮流算法简单清晰，使计算过程大幅简化，而且不需要对电网进行复杂的搜索；同时，该方法考虑了多种分布式电源在潮流计算中的处理。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种考虑分布式电源的弱环配电网潮流计算方法，包括以下步骤：

(1)读入弱环配电网络参数，搜寻环网回路的连接点，然后将其断开，得到纯辐射状网络；在回路的解环点两侧各形成一个大小相等、极性相反的注入电流来模拟回路；

(2)进行拓扑分析，分别得到纯辐射状网络道路矩阵T、环网端口阻抗矩阵Z_L、节点-端口关联矩阵M_L以及PV节点的节点电抗矩阵X；

(3)初始化系统参数及各类分布式电源的参数，计算各类分布式电源的注入电流；

(4)计算各节点负荷的注入电流，在分布式电源的接入点处叠加分布式电源的注入电流；

(5)计算各支路电流和节点电压；

(6)计算环网回路端口的电压差，并对环网回路端口的注入电流进行修正；

(7)计算纯辐射状网络中各个PI节点的无功功率；

若计算得到的某个PI节点的无功功率发生越限，则将该PI节点处理成PQ节点，然后对该PI节点的注入电流进行修正；

(8)计算纯辐射状网络中各个PV节点的无功功率注入；

若计算得到的某个PV节点的无功功率注入量发生越限，则将该PV节点按照PQ节点处理，并对该PV节点的注入电流进行修正；

(9)判断系统中各节点相邻两次迭代的电压的幅值、PV节点的电压差以及环网回路端口电压差的变化量是否满足收敛规则，如果所有条件同时满足，转到下一步，否则跳转到步骤(4)；

(10)对异步发电机的转差率进行计算，求解风力发电机所吸收的无功功率；

判断P恒定、Q＝f(V)类型的分布式电源是否满足功率因数要求；若满足，潮流计算结束，并将结果输出；否则需调整接入的并联电容器的组数，然后跳转到步骤(4)。

进一步地，所述步骤(2)中，纯辐射状网络道路矩阵T的计算方法为：

规定道路的方向为电源点指向各个节点，道路的方向与各条支路的方向相同；如果支路j在道路i上，则T(i,j)＝1，否则T(i,j)＝0。

进一步地，所述步骤(4)中，各节点负荷的注入电流为：

其中，I_j为注入电流矩阵，在三相潮流计算中其阶数为解环后节点个数的3倍；M_L为纯辐射状网络的节点-端口关联矩阵；I_L为端口补偿电流，其计算方法为：

Z_L为环网端口阻抗矩阵；为将环网解开得到的两个节点之间的电压差；k表示第k次潮流迭代计算。

进一步地，所述步骤(5)中，计算支路电流的方法为：

设支路电流为I_b，依据KCL定律，支路电流I_b与注入电流I_j有如下关系：