[发明专利]基于前/后向扫描谐波潮流的谐波污染配电网络重构方法

权利要求书

1.基于前/后向扫描谐波潮流的谐波污染配电网络重构方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：输入负载网络数据；

步骤二：构建连接矩阵，计算每列总和，并判断负载网络有没有可用的末端总线；若有则计算端部支路电流和流向，而后将分支电流添加到发送端负载并移除端总线和连接分支，完成连接矩阵的更新后计算每列的和，再次判断是否有可用端总线；若没有可用端总线，则判断是否考虑了所有分支，若考虑了所有分支则拓扑是径向的，若没有考虑所有分支则拓扑不是径向的；

步骤三：根据前/后向扫描的方法，检测环形结构的同时确定支路流向；

步骤四：每条总线相对于第一条总线的谐波电压降与其谐波电压相对应，从而计算得到负载网络谐波电压；

步骤五：从负载的角度，根据指定谐波次数的连接负载阻抗，计算总线谐波电压；

步骤六：仿真分析，得到电压总谐波失真；

步骤七：以为目标，进行配电网络重构；

其中：OF是网络重构的目标，P_Loss-base和SATHD_base分别是基础配置的总功率损耗和网络平均THD，w₁、w₂是相应目标的加权因子，P_Loss是网络的总功率损耗，SATHD是网络的平均THD；

考虑线性负载建模对存在电容器组时谐波潮流的前/后向公式的影响，对网络总线的建模做出如下分类：

①线性负载L；

②电容器补偿线性负载LC；

③电容器补偿的非线性负载HC；

④非线性负载H；

对于L，LC和HC总线，并联设备吸收的电流是未知的；对于非线性负载H总线，并联设备吸收的电流是已知的；首先要计算L，LC和HC总线的网络谐波电流，网络谐波电流的向量形式为：

其中：分别代指总线L,LC,HC和H的总谐波电流，在n个总线的网络中，设L型，LC型，HC型，H型的总线数量分别为p,q,r,s，则和I^(h)的垂直矢量的维度为p,q,r,s和n；

i和j分别指示分支的发送端和接受端总线：

其中：和分别是总线i和总线j的谐波电流；是总线i在作为发送端和总线j在作为接收端总线的总线之间的分支电流；

在重构过程中，通过计算支路电流通过前/后向扫描法，计算出从发送端总线到接收端总线的谐波电压：

其中，和分别是作为发送端总线i和作为接收端总线j之间的分支阻抗和分支电流；分别为总线i的谐波电压、总线j的谐波电压；

设高压/中压变电站中的变电站变压器的高压侧的谐波电压为0，因此每条总线相对于第一条总线的谐波电压降与其谐波电压相对应；因此，网络谐波电压V^(h)的计算能够用矩阵方式表示为：

[V^(h)]_(n×1)＝[HA^(h)]_(n×n)[I^(h)]_(n×1) (5)；

其中：[HA^(h)]是总线谐波电压矢量和系统谐波电流矢量之间的关系矩阵；因此，如果指定了谐波电流，就能够确定谐波电压；

对于L,LC,HC模型，可以由式(6)计算总线电压矢量：

其中：和对应于L，LC和HC总线，维度分别为(p+q+r)和(p+q+r)×s；

为L,LC,HC,H模型的总谐波电流；

对于L和LC模型，均可以根据指定谐波次数的连接负载阻抗计算总线谐波电压：

其中：为L模型总线谐波电压，为LC模型总线谐波电压；为L模型的阻抗，为LC模型的阻抗；

对于LC总线，必须在所需谐波中考虑电容器组的等效阻抗模型和线性负载模型，每种谐波次数注入总线的电流有两个分量，包括电容器组电流和非线性负载电流；因此，根据注入总线的电流的第一分量来计算HC总线的总线谐波电压；电容器组电压为：

其中：是HC总线的非线性负载电流，为电容器组负载阻抗，为HC总线的谐波电压；

根据式(7)-(9)，从负荷角度计算总线谐波电压矢量：

其中：是方阵，维度为(p+q+r)；因为并联设备的谐波阻抗模型由HC总线中的L,LC和电容器组组成，即：

因此，每个谐波阶次的L,LC和HC谐波电流计算公式如下：

据上式(12-13)，计算了系统的谐波电流矢量，并计算总线谐波电压矢量；将阻抗矩阵划分为3个定义的子矩阵和使所提出的谐波潮流方法更适用于大规模配电网络；

网络总线中的总谐波失真THD和总网络损耗被视为网络重构评估指标：

其中:P_Loss是网络的总功率损耗，SATHD是网络的平均THD，V_i^(h)是总线i的谐波次数为h的电压，n是总线数，L_T是系统负载的视在功率，L_i是总线i负载的视在功率，h为谐波次数。