[发明专利]一种计及分布式电源的配网合环电流计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种计及分布式电源的配网合环电流计算方法，建立了分布式电源的协调优化模型，采用非线性原-对偶内点法进行模型求解，提出了一种两阶段弱环配电网潮流计算方法，能够有效地计算含分布式电源的配网合环电流。

背景技术

目前，我国城市和城市郊区10kV配电网络普遍采用环网设计、开环运行的模式，大多数10kV线路具备两两相互供电的能力，具备了不停电转负荷的基础条件。10kV配网合环操作是电力系统针对停电管理方法推出的新举措。当配网检修或系统出现故障时，可通过合环操作实现负荷转移，避免用户停电，提高供电的可靠性。而且，通过选择适当的合环点可以达到负荷的最优分配，避免了长距离送电造成的电能损耗，满足了经济性的要求。另一方面，分布式电源(distributed generation,以下简称DG)作为一种高效、可靠、经济的发电方式，近年来得到了国内外的广泛关注，并在配网中得到逐步应用和推广。但DG在配网的出现会带来方方面面的影响，其中对合环操作的影响较为复杂，合环电流的大小与DG的类型、容量、和位置等因素密切相关，若不加以定量分析，则有可能影响合环操作的成功率，从而影响供电可靠性，目前国内对配电网合环问题的研究刚刚起步，并且大部分都是对合环出现问题之后的事后理论分析，并没有形成一套完整的合环操作分析理论，更缺乏对含DG的配网合环电流的定量分析方法，亟需这方面的实用化理论和方法来指导实践。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种完整的配网合环操作的计算方法，它具有计算速度快、分析结果准确的优点，且能合理计及DG并网的影响。本发明改进了原有的前推回代法，使其更适用于并入DG的弱环配电网的合环电流计算，在此基础上，建立DG最优协调模型，使得合环操作产生的稳态电流和冲击电流最小化，避免引起保护误动作等不利影响，为智能电网环境下的合环操作提供科学的参考依据。

为实现上述目标，本发明采用如下技术方案：

一种计及分布式电源的配网合环电流计算方法，包括如下步骤：

步骤1，读入配电网络的参数和运行数据；

步骤2，根据合环操作的任务内容，形成合闸支路集，该集合由待合闸开关所在的支路构成；

步骤3，建立DG协调控制的目标函数，以可控DG的运行状态为控制变量，以合闸支路流过的电流最小为控制目标。

步骤4，确立DG协调控制的约束条件，所述约束条件包括配电系统的功率平衡约束、支路电流约束和DG运行状态约束。

步骤5，应用原-对偶内点法对DG最优协调控制模型进行求解。

步骤6，根据优化算法的结果对DG进行状态调整，并输出各合环支路的稳态电流。

步骤7，根据冲击系数和各合环支路的稳态电流来求解并输出各合环支路的冲击电流。

作为本发明的进一步改进，所述步骤5中，首先对原对偶变量等进行初始化操作，然后计算目标函数和约束条件的梯度并形成雅可比矩阵，进而计算约束条件的二阶偏导数并形成海森矩阵，形成简化的修正方程式，其中左侧系数矩阵和右端项具有稀疏特征，采用全选主元-高斯约当消去法求解线性方程组，同时为提高计算效率，对所有的稀疏矩阵采取稀疏三角存储和稀疏运算技术。通过求解修正方程式，得到原-对偶变量、状态变量、和对偶间隙的修正值，进一步得到新的目标函数值、等式函数值和不等式函数值，然后进行反复迭代求解，直至得到满足收敛条件的最优解。

其中目标函数值和等式函数值需通过改进的两阶段潮流算法求解。

进一步地，所述步骤5需要通过潮流算法求解目标函数值和等式函数值，由于合环后的配电网络形成了一种弱环网络结构，而传统的前推回代潮流算法虽然计算效率较高，但不适于求解环式网络，为此，本发明在传统的前推回代算法基础上进行改进，形成两阶段配网潮流算法，主要步骤包括：

1）根据输入的原始数据，按广度搜索算法进行配网拓扑分析；

2）按支路追加法建立配电网络的节点阻抗矩阵；

3）将弱环配电网络解环，从而形成两个及以上的辐射型网络。

4）将DG所在节点视为恒功率节点，计算各节点的注入电流。

5）以解环点两侧节点为末端，向电源端回代，逐步求取各支路的电流值。

6）以电源端为起点，根据各支路电流和阻抗参数前推求解各节点电压。

7）计算各节点的电压修正量。

8）根据电压修正量计算解环点两侧节点处的功率失配量，并对相应节点的功率进行修正。