一種含分布式電源的輸配電網(wǎng)牛拉-前推協(xié)調(diào)潮流算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種含分布式電源的輸配電網(wǎng)牛拉-前推協(xié)調(diào)潮流算法，屬于電力潮 流計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的潮流計(jì)算將輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)割裂開(kāi)來(lái)，輸電潮流和配電潮流分別獨(dú)立進(jìn) 行。實(shí)際上，電力系統(tǒng)是一個(gè)統(tǒng)一的整體，輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)通過(guò)電力網(wǎng)絡(luò)相互關(guān)聯(lián)，相互影 響。分布式電源的接入改變了傳統(tǒng)配電網(wǎng)單側(cè)供電的運(yùn)行結(jié)構(gòu)，配電網(wǎng)正逐漸轉(zhuǎn)變成含多 個(gè)分布式電源的有源網(wǎng)絡(luò)。在分布式電源集中接入?yún)^(qū)域，配電網(wǎng)甚至?xí)蜉旊娋W(wǎng)返送電能， 進(jìn)一步模糊了兩者的邊界，輸配電網(wǎng)之間的關(guān)聯(lián)性進(jìn)一步增強(qiáng)，使得傳統(tǒng)輸配電網(wǎng)潮流獨(dú) 立計(jì)算無(wú)法進(jìn)行。為準(zhǔn)確獲得含分布式電源的輸配電系統(tǒng)潮流解，必須考慮輸電網(wǎng)和配電 網(wǎng)的聯(lián)合潮流計(jì)算。
[0003] 電力系統(tǒng)中輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)是兩個(gè)功能特性不同的子系統(tǒng)，無(wú)法采用統(tǒng)一的算 法；另外，由于配電網(wǎng)設(shè)備眾多，節(jié)點(diǎn)數(shù)目龐大，使得協(xié)調(diào)潮流所要解決的全局潮流問(wèn)題變 得更加復(fù)雜。如何適應(yīng)輸配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和參數(shù)特點(diǎn)，降低潮流計(jì)算的求解難度，成為含分布 式電源的協(xié)調(diào)潮流計(jì)算要解決的主要問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種含分布式電源的輸配電網(wǎng)牛 拉-前推協(xié)調(diào)潮流算法，本發(fā)明將牛頓-拉夫遜法和前推回代法融入?yún)f(xié)調(diào)潮流計(jì)算中，能夠 準(zhǔn)確求解含分布式電源的輸配電網(wǎng)協(xié)調(diào)潮流解。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0006] 本發(fā)明的一種含分布式電源的輸配電網(wǎng)牛拉-前推協(xié)調(diào)潮流算法，包括以下幾個(gè) 步驟：
[0007] (1)輸入輸配電網(wǎng)絡(luò)的原始參數(shù)，包括各輸配電線路及變壓器阻抗值、各輸配電節(jié) 點(diǎn)的有功功率及無(wú)功功率和分布式電源的有功功率及無(wú)功功率；
[0008] (2)初始化各輸配電節(jié)點(diǎn)電壓的幅值和相角；
[0009] (3)將潮流計(jì)算的迭代次數(shù)k置為IJPk = I;
[0010] (4)以邊界節(jié)點(diǎn)電壓為參考電壓，采用前推回代算法對(duì)配電網(wǎng)潮流進(jìn)行計(jì)算，得到 配電網(wǎng)邊界節(jié)點(diǎn)的注入功率；
[0011] (5)采用牛頓-拉夫遜算法對(duì)輸電網(wǎng)潮流進(jìn)行計(jì)算，得到輸電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)電壓；
[0012] (6)判斷相鄰兩次迭代的邊界節(jié)點(diǎn)電壓差是否小于設(shè)定收斂值，若小于設(shè)定收斂 值，則協(xié)調(diào)潮流迭代收斂，并轉(zhuǎn)向步驟(7);否則轉(zhuǎn)向步驟(4)繼續(xù)迭代，并令k = k+l;
[0013] (7)輸出計(jì)算結(jié)果。
[0014]步驟(6)中，迭代終止判據(jù)為各母線電壓相對(duì)于上一次迭代各母線電壓的差值小 于允許值ε，即
為第k和k_l迭代時(shí)系統(tǒng)母線j的i相電 壓。
[0015] 本發(fā)明的有益效果如下：根據(jù)輸配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和參數(shù)特點(diǎn)，為降低潮流計(jì)算的求 解難度，將牛頓-拉夫遜算法和前推回代算法運(yùn)用到協(xié)調(diào)潮流計(jì)算中，解決了傳統(tǒng)配電潮流 計(jì)算結(jié)果不精確問(wèn)題，能夠準(zhǔn)確求解含分布式電源的輸配電網(wǎng)協(xié)調(diào)潮流解。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為本發(fā)明的含分布式電源的輸配電網(wǎng)牛拉-前推協(xié)調(diào)潮流算法工作流程圖；
[0017] 圖2為17節(jié)點(diǎn)輸配電聯(lián)合算例系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合
【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0019 ]本發(fā)明的含分布式電源的輸配電網(wǎng)牛拉-前推協(xié)調(diào)潮流計(jì)算方法，即將牛頓-拉夫 遜法和前推回代法融入?yún)f(xié)調(diào)潮流計(jì)算。本發(fā)明主要針對(duì)電力系統(tǒng)中輸電網(wǎng)系統(tǒng)和配電網(wǎng)系 統(tǒng)相互獨(dú)立、無(wú)法采用統(tǒng)一的算法特點(diǎn)，另外，為適應(yīng)由于配電網(wǎng)設(shè)備眾多，節(jié)點(diǎn)數(shù)目龐大， 使得協(xié)調(diào)潮流所要解決的全局潮流問(wèn)題變得更加復(fù)雜的情況，本發(fā)明著力于適應(yīng)輸配電網(wǎng) 絡(luò)結(jié)構(gòu)和參數(shù)特點(diǎn)，降低潮流計(jì)算的求解難度，并通過(guò)牛拉-前推協(xié)調(diào)潮流計(jì)算方法將輸電 網(wǎng)潮流和含分布式電源的配電網(wǎng)潮流完美結(jié)合，最終實(shí)現(xiàn)含分布式電源的協(xié)調(diào)潮流計(jì)算。
[0020] 參見(jiàn)圖1，本發(fā)明的含分布式電源的輸配電網(wǎng)牛拉-前推協(xié)調(diào)潮流計(jì)算方法具體步 驟如下：
[0021] (1)輸入輸配電網(wǎng)絡(luò)的原始參數(shù)，包括各輸配電線路及變壓器阻抗值、各輸配電節(jié) 點(diǎn)的有功功率及無(wú)功功率和分布式電源的有功功率及無(wú)功功率；
[0022] (2)初始化各輸配電節(jié)點(diǎn)電壓的幅值和相角；
[0023] (3)將潮流計(jì)算的迭代次數(shù)k置為IJPk = I;
[0024] (4)以邊界節(jié)點(diǎn)電壓為參考電壓，采用前推回代算法對(duì)配電網(wǎng)潮流進(jìn)行計(jì)算，得到 配電網(wǎng)邊界節(jié)點(diǎn)的注入功率；
[0025] (5)采用牛頓-拉夫遜算法對(duì)輸電網(wǎng)潮流進(jìn)行計(jì)算，得到輸電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)（包括邊界 節(jié)點(diǎn)）電壓；
[0026] (6)判斷相鄰兩次迭代的邊界節(jié)點(diǎn)電壓為差是否小于設(shè)定收斂值，若小于設(shè)定收 斂值，則協(xié)調(diào)潮流迭代收斂，并轉(zhuǎn)向步驟(7);否則轉(zhuǎn)向步驟(4)繼續(xù)迭代，并令k = k+l:
[0028] (7)輸出計(jì)算結(jié)果。
[0029]參見(jiàn)圖2,以某17節(jié)點(diǎn)輸配電網(wǎng)聯(lián)合算例系統(tǒng)為例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，聯(lián)合算例系 統(tǒng)由3個(gè)子系統(tǒng)組成，分別是5節(jié)點(diǎn)輸電網(wǎng)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱為系統(tǒng)A)，6節(jié)點(diǎn)輻射狀配電系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱 為系統(tǒng)B)，和8節(jié)點(diǎn)弱環(huán)配電系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱為系統(tǒng)C)。系統(tǒng)B接于系統(tǒng)A的2號(hào)節(jié)點(diǎn)，總負(fù)荷為 16.5+」7.31^;系統(tǒng)(：接于系統(tǒng)厶的4號(hào)節(jié)點(diǎn)，總負(fù)荷為19.2+」8.51^。分布式電源參數(shù)及其 接入電網(wǎng)的位置如表1所示，表中"B-3"表示系統(tǒng)B的節(jié)點(diǎn)3。
[0032]為驗(yàn)證算法的有效性，對(duì)兩個(gè)測(cè)試算例進(jìn)行了分析:算例1為不含分布式電源的輸 配電網(wǎng)聯(lián)合系統(tǒng)，算例2為含分布式電源的輸配電網(wǎng)聯(lián)合系統(tǒng)。聯(lián)合算例系統(tǒng)的基準(zhǔn)容量為 100MVA，收斂精度選為0.Olp.u.。輸配電網(wǎng)協(xié)調(diào)潮流計(jì)算的收斂性如表2所示。協(xié)調(diào)潮流經(jīng)2 次迭代收斂；隨著環(huán)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和PV類型分布式電源的增加，系統(tǒng)C的迭代次數(shù)并沒(méi)有明顯增 加。
[0035] 配網(wǎng)根節(jié)點(diǎn)及分布式電源節(jié)點(diǎn)的電壓和復(fù)功率計(jì)算結(jié)果如表3所示，表中出現(xiàn)的 負(fù)功率表示潮流的流向是由分布式電源流向母線節(jié)點(diǎn)。由于分布式電源的存在，抵消了部 分負(fù)荷用電功率，因而配電系統(tǒng)需要從輸電網(wǎng)下送的有功功率明顯減少了，減少的量與分 布式電源輸出的量相當(dāng)。
[0036] 表3
[0037]
[0038] 計(jì)算結(jié)果表明，本發(fā)明提出的含分布式電源的輸配電網(wǎng)牛拉-前推協(xié)調(diào)潮流算法 能夠獲得輸配網(wǎng)潮流的精確解，而傳統(tǒng)配電網(wǎng)潮流無(wú)法解決此類問(wèn)題。
[0039] 以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本 發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變 化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其 等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種含分布式電源的輸配電網(wǎng)牛拉-前推協(xié)調(diào)潮流算法，其特征在于:包括以下幾個(gè) 步驟： (1) 輸入輸配電網(wǎng)絡(luò)的原始參數(shù)，包括各輸配電線路及變壓器阻抗值、各輸配電節(jié)點(diǎn)的 有功功率及無(wú)功功率和分布式電源的有功功率及無(wú)功功率； (2) 初始化各輸配電節(jié)點(diǎn)電壓的幅值和相角； (3) 將潮流計(jì)算的迭代次數(shù)k置為1，即k= 1; (4) 以邊界節(jié)點(diǎn)電壓為參考電壓，采用前推回代算法對(duì)配電網(wǎng)潮流進(jìn)行計(jì)算，得到配電 網(wǎng)邊界節(jié)點(diǎn)的注入功率； (5) 采用牛頓-拉夫遜算法對(duì)輸電網(wǎng)潮流進(jìn)行計(jì)算，得到輸電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)電壓； (6) 判斷相鄰兩次迭代的邊界節(jié)點(diǎn)電壓差是否小于設(shè)定收斂值，若小于設(shè)定收斂值，則 協(xié)調(diào)潮流迭代收斂，并轉(zhuǎn)向步驟(7);否則轉(zhuǎn)向步驟(4)繼續(xù)迭代，并令k = k+l; (7) 輸出計(jì)算結(jié)果。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含分布式電源的輸配電網(wǎng)牛拉-前推協(xié)調(diào)潮流算法，其特征在 于:步驟(6)中，迭代終止判據(jù)為各母線電壓相對(duì)于上一次迭代各母線電壓的差值小于允許 值ε，即其中，pi、的^為第k和k-Ι迭代時(shí)系統(tǒng)母線j的i相電壓。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種含分布式電源的輸配電網(wǎng)牛拉-前推協(xié)調(diào)潮流算法，包括以下步驟：(1)輸入輸配電網(wǎng)絡(luò)的原始參數(shù)；(2)初始化各節(jié)點(diǎn)電壓的幅值和相角；(3)將潮流計(jì)算的迭代次數(shù)置為1；(4)采用前推回代算法對(duì)配電網(wǎng)潮流進(jìn)行計(jì)算，得到配電網(wǎng)邊界節(jié)點(diǎn)的注入功率；(5)采用牛頓-拉夫遜算法對(duì)輸電網(wǎng)潮流進(jìn)行計(jì)算，得到輸電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)電壓；(6)判斷相鄰兩次迭代的邊界節(jié)點(diǎn)電壓差是否小于設(shè)定收斂值，若小于設(shè)定收斂值，則協(xié)調(diào)潮流迭代收斂，并轉(zhuǎn)向步驟(7)；否則轉(zhuǎn)向步驟(4)繼續(xù)迭代，并令k＝k+1；(7)輸出計(jì)算結(jié)果。本發(fā)明將牛頓-拉夫遜法和前推回代法融入?yún)f(xié)調(diào)潮流計(jì)算中，能夠準(zhǔn)確求解含分布式電源的輸配電網(wǎng)協(xié)調(diào)潮流解。
【IPC分類】G06Q50/06, H02J3/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105470955
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510991230
【發(fā)明人】蘇義榮, 王雙虎, 席旸旸, 尹宏旭, 謝琳, 許曉慧, 柳勁松, 陳然, 方陳, 邱騰飛, 梁碩, 夏俊榮, 胡汝偉, 張祥文, 曹瀟, 姚虹春, 杭晗, 周昶
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 中國(guó)電力科學(xué)研究院, 國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院, 國(guó)電南瑞科技股份有限公司, 國(guó)網(wǎng)上海市電力公司
【公開(kāi)日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2015年12月25日