[发明专利]一种基于等效节点注入电流变换的配电网潮流计算方法

摘要

本发明公开了一种基于等效节点注入电流变换的配电网潮流计算方法。本发明包含以下内容，首先基于传统牛顿-拉夫逊法的基本原理，采用等效节点注入电流变换将配电网中PQ节点对应的非线性潮流方程转化为线性方程，从而简化了潮流迭代计算公式中的雅克比矩阵，使其大部分元素为常数，不用重复计算，从而减少了计算量；然后，利用稀疏技术计算雅克比矩阵，大大的节省了内存空间，提高了算法的计算速度和效率；最后，通过测试算例验证了该算法的正确性和有效性，另外，通过比较不同算法的计算性能表明了该算法具有计算速度快、计算效率高、收敛性好和环网处理能力强的特点。

主权项

1.一种基于等效节点注入电流变换的配电网潮流计算方法，其特征是该方法包括以下步骤：1）获取网络参数；包括节点编号，节点数，独立节点数，支路数，独立回路数，参考节点，支路阻抗，节点负荷功率，网络拓扑结构；针对具有N个节点、b条支路、m个独立回路的配电网，假设首节点是电源且作为参考节点，则独立节点个数为n＝N-1，支路数b＝n+m；2）计算配电网的节点导纳矩阵Y；其中：节点导纳矩阵元素表示为Y_ij＝G_ij+jB_ij，G_ij为电导，B_ij为电纳，i和j分别为支路的首节点和末节点编号，式中除下标外的j为虚数单位；3）列写基于等效节点注入电流变换的配电网潮流计算不平衡方程；设潮流方程的状态变量为节点电压实部e和虚部f，其中节点电压为则有A.对于系统中的PQ节点，若令节点i给定的节点注入有功功率和无功功率分别为P_is和Q_is，对该节点可列写节点功率不平衡量方程为Re(ΔI·i)=Re(I·is)-Re(I·i)=Re(I·is)-Σj=1N(Gijej-Bijfj)=0]]>Im(ΔI·i)=Im(I·is)-Im(I·i)=Im(I·is)-Σj=1N(Gijfj+Bijej)=0]]>其中：根据等效节点注入电流变换可以得出节点i的等效节点注入电流为I·is≈I·is(k)=Pis+jQisV·i(k)*=Pis+jQisei(k)+jfi(k)*,]]>其中上标*表示取复数的共轭，表示的实部，表示的虚部，在直角坐标系中，设节点i的电压为节点j的电压e_i和e_j分别为节点i和j的节点电压实部，f_i和f_j分别为节点i和j的节点电压虚部，上标(k)表示迭代次数为k；节点i的节点注入电流为I·i=Σj=1N(Gijej-Bijfj)+jΣj=1N(Gijfj+Bijej),]]>其中表示的实部，表示的虚部，表示的实部，表示的虚部；B.对于系统中的PV节点，若令节点i给定的节点注入有功功率为P_is和节点电压幅值为V_is，对该节点可列写不平衡量方程为ΔPi=Pis-Pi=Pis-eiΣj=1N(Gijej-Bijfj)+fiΣj=1N(Gijfj+Bijej)=0]]>ΔVi2=Vis2-Vi2=Vis2-(ei2+fi2)=0]]>其中：Pi=eiΣj=1N(Gijej-Bijfj)+fiΣj=1N(Gijfj+Bijej),]]>Vi2=ei2+fi2;]]>4）运用稀疏技术计算出雅克比矩阵J中的不变元素，并记忆存储，由于则雅克比矩阵J中的不变元素计算公式如下：对于配电网中的PQ节点,当i＝j时有∂Re(ΔI·i)∂ei=∂Im(ΔI·i)∂fi=-Gii,]]>∂Re(ΔI·i)∂fi=-∂Im(ΔI·i)∂ei=Bii;]]>当i≠j时有∂Re(ΔI·i)∂ej=∂Im(ΔI·i)∂fj=-Gij,]]>∂Re(ΔI·i)∂fj=-∂Im(ΔI·i)∂ej=Bij;]]>其中：F(X)为步骤3）中的A、B潮流方程组成的潮流方程组；5）初始化状态变量；令k＝0，给定各节点电压初值为X(0)=X1(0),X2(0),...,Xn(0)T;]]>其中：Xi(0)=ei(0),fi(0)T,i=1,2,...,n,]]>上标(0)表示第0次迭代；6）运用稀疏技术计算出第k次迭代时雅克比矩阵J中的可变元素，由于则雅克比矩阵J中的可变元素计算公式如下：对于系统中的PV节点，当i＝j时有∂ΔPi∂ei=-Σj=1N(Gijej(k)-Bijfj(k))-Giiei(k)-Biifi(k),]]>∂ΔPi∂fi=-Σj=1N(Gijfj(k)+Bijej(k))+Biiei(k)-Giifi(k),]]>∂ΔVi2∂ei=-2ei(k),∂ΔVi2∂fi=-2fi(k);]]>当i≠j时有∂ΔPi∂ej=-Gijei(k)-Bijfi(k),]]>∂ΔPi∂ej=Bijei(k)-Gijfi(k),]]>∂ΔVi2∂ej=∂ΔVi2∂fj=0;]]>7）计算出第k次迭代时F(X^(k))；其中：状态变量X(k)=X1(k),X2(k),...,Xn(k)T,]]>Xi(k)=ei(k),fi(k)T,i=1,2,...,n;]]>8）由式F(X^(k))＝-J^(k)ΔX^(k)，计算出ΔX^(k)；其中：ΔX＝[ΔX₁,ΔX₂，…，ΔX_n]^T为状态变量的修正量，且ΔX_i＝[Δe_i,Δf_i]^T,i＝1,2,…,n；9）计算出X^(k+1)＝X^(k)+ΔX^(k)；10）判断max{|ΔX^(k)|}是否小于设定的阈值ε，其中，max{·}表示取最大值，若max{|ΔX^(k)|}＜ε，则停止迭代，并输出潮流结果，否则转步骤6）。