[发明专利]一种基于配电系统同步相量量测的网络拓扑简化方法

权利要求书

1.一种基于配电系统同步相量量测的网络拓扑简化方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在配电系统中的设定节点处安装配电系统同步相量量测装置；

2)利用配电系统同步相量量测装置对安装节点进行量测量采集；

3)根据相邻配电系统同步相量量测装置所采集的信息，对相邻配电系统同步相量量测装置所在节点之间的未知网络进行等值与化简；

其中，对任意相邻的两个节点进行等值与化简是，首先设定节点m和节点n为配电系统中任意相邻的两个配电系统同步相量量测装置所在节点，节点m和节点n之间的网络没有安装量测采集装置，即节点m和节点n之间的网络中线路阻抗参数和节点功率参数为未知，并且节点m和节点n之间网络的拓扑结构也是未知的，对节点m和节点n之间的网络进行如下化简：

(1)将节点m和节点n之间的网络集成为一个单一的虚拟节点，该虚拟节点的电压与注入电流分别用V^*∠θ^*和I^*∠φ^*来表示，虚拟节点与节点m之间的线路阻抗参数为Z_mn,1，虚拟节点与节点n之间的线路阻抗参数为Z_mn,2，有

I^*∠φ^*＝I_n,in∠φ_n,in-I_m,out∠φ_m,out (1)

式中，V_n表示节点n的电压幅值，θ_n表示节点n的电压相角，I_n,in表示从上游流入节点n处的电流幅值，φ_n,in表示从上游流入节点n处的电流相角，I_n,out表示节点n处流出到下游的电流幅值，I_n,out表示节点n处流出到下游的电流幅值，φ_n,out表示节点n处流出到下游的电流相角，

在等效过程中，人为的假设：

从而得到：

式中，V_m表示节点m的电压幅值，θ_m表示节点m的电压相角，I_m,out表示节点m处流出到下游的电流幅值，φ_m,out表示节点m处流出到下游的电流相角；

(2)通过线路等值变换将第(1)步中所形成的虚拟节点进行消除处理，变换的原则为保持变换前后节点m和节点n之间网络损耗相等，将由I^*∠φ^*、Z_mn,1和Z_mn,2组成的结构等效变换成由I_m,2∠φ_m,2、I_n,1∠φ_n,1和Z_n,equ组成的结构，其中，I_m,2∠φ_m,2和I_n,1∠φ_n,1分别为因网络简化在节点m和节点n处产生的附加注入电流，Z_n,equ为节点m和节点n之间的等效阻抗；

节点m和节点n之间的网络损耗表示为S_mn,loss，有：

S_mn,loss＝|I_m,out∠φ_m,out|²·Z_mn,1+|I_n,in∠φ_n,in|²·Z_mn,2 (7)

则

式中，(·)′表示复数的共轭，有：

I_m,2∠φ_m2＝I_n,equ∠φ_n,equ-I_m,out∠φ_m,out (10)

I_n,1∠φ_n,1＝I_n,in∠φ_n,in-I_n,equ∠φ_n,equ (11)；

其中，对任意相邻的三个以上的节点进行等值与化简是：首先设定配电系统同步相量量测装置所在节点m1存在两个以上相邻的下游配电系统同步相量量测装置所在节点n1至节点nk，节点m1与节点n1至节点nk之间的网络没有安装量测采集装置，即节点m1与节点n1至节点nk之间的网络中线路阻抗参数和节点功率参数为未知，并且节点m1与节点n1至节点nk之间网络的拓扑结构也是未知的，对节点m1与节点n1至节点nk之间的网络进行如下化简：

将节点m1与节点n1至节点nk之间的网络集成为一个单一的虚拟节点，该虚拟节点的电压与注入电流分别用V^*∠θ^*和I^*∠φ^*来表示，从节点n1至节点nk中任意选取一个节点n1，V^*∠θ^*表示为

虚拟节点到节点m1的阻抗可表示为

式中，I_m1,out表示从节点m1处流出的电流幅值，φ_m1,out表示从节点m1处流出的电流相角；

虚拟节点与节点n1至节点nk之间的阻抗可分别表示为有

此外，虚拟节点处的注入电流I^*∠φ^*为

式中，V_m1表示节点m1的电压幅值，θ_m1表示节点m1的电压相角，V_n1表示节点n1的电压幅值，θ_n1表示节点n1的电压相角，V_ni表示节点ni的电压幅值，θ_ni表示节点ni的电压相角，I_ni,in表示从上游流入节点ni处的电流幅值，φ_ni,in表示从上游流入节点ni处的电流相角。

2.根据权利要求1所述的一种基于配电系统同步相量量测的网络拓扑简化方法，其特征在于，步骤1)所述的设定节点包括有：有源节点，容易引起电压越界的负荷节点，可控负荷节点。