[发明专利]一种计及中性点电压变量的配电网三相潮流计算方法

说明书

本发明公开了一种计及中性点电压变量的配电网三相潮流计算方法，在中性点不接地星形接线节点增加三相电流之和为0的约束方程同时，增加中性点电压作为潮流计算方程的变量，这样就能保证潮流计算的方程个数等于变量个数，方程就能求解。如此处理不仅能保证各PQ节点和PV节点的有功功率为给定值，还能方便地求出中性点电压。本发明的PQ节点和PV节点的A相和B相的有功功率的值不再作为变量，因而不会出现PQ节点和PV节点的单相负荷A相和B相的有功功率的值不等于给定值的现象，潮流计算中的PQ节点和PV节点每相的有功功率与给定值完全一致，符合PQ节点和PV节点的有功功率为给定值的定义。

技术领域

本发明涉及一种配电系统三相潮流计算方法，特别是一种计及中性点电压变量的配电网三相潮流计算方法。

背景技术

电力系统是由生产、变换、输送、分配和使用电能的设备(元件)组成的十分庞大而复杂的统一体，分为输电系统和配电系统两部分。输电系统主要起变换和输送电能的作用，电压等级较高；配电系统主要起变换和分配电能的作用，电压等级较低。

电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行的一项基本计算，它根据给定的运行条件和网络结构确定整个网络的运行状态。潮流计算也是电力系统其他分析的基础，如安全分析、暂态稳定分析等都要用到潮流计算。

配电系统是由配电线路、配电变压器、配电开关、配电电容器和配电负荷等组成的直接向终端用户分配电能的一个网络系统。对配电系统进行电力系统分析首先需要进行潮流计算，得到它的运行状态。与高压输电系统的三相对称运行方式不同，配电系统的负荷和网络都可能不对称，配电系统进行潮流计算时，应考虑三相不对称的特点，建立各元件的三相模型，进行三相潮流计算。

根据电力系统节点的特点，潮流计算把电力系统节点分成3类：节点有功功率和无功功率已知、节点电压幅值和电压相角未知的节点称为PQ节点；节点有功功率和电压幅值已知、节点无功功率和电压相角未知的节点称为PV节点；节点电压幅值和电压相角已知、节点有功功率和无功功率未知的节点称为平衡节点。

潮流计算的功率方程或电流方程是非线性方程，必须采用迭代方法求解。迭代方法求解潮流计算问题时，需要设定各节点电压的初值。电压初始化一般采用平启动，单相潮流计算采用平启动设定电压初值时，PV节点和平衡节点的节点电压幅值取给定值，PQ节点的节点电压幅值取1.0；所有节点电压的相角都取0.0。三相潮流计算采用平启动设定电压初值时，PV节点和平衡节点的三相节点电压幅值都取给定值，PQ节点的三相节点电压幅值都取1.0；所有节点A相节点电压的相角都取0°，B相节点电压的相角都取-120°，C相节点电压的相角都取120°。这里单位除相角外都采用标幺值。

设配电系统的节点数为n，其中PV节点数为m。为叙述方便，设PV节点的编号为1～m。

三相潮流计算的节点电压方程为：

I＝YU   (1)

式中，I为三相注入电流相量列向量，Y为3n×3n的导纳矩阵，U为三相节点电压相量列向量。

导纳矩阵由输电线路、变压器支路和无功补偿元件形成，为3n×3n阶矩阵。配电系统的输电线路一般为三相，也有的为两相或单相，因此，导纳矩阵中有些行或列的元素全部为0。

由式(1)，得：