一种配电网潮流计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统配电网应用管理领域，特别涉及一种配电网潮流计算方法。
【背景技术】
[0002] 配电系统潮流计算是配电网经济运行、系统分析的重要基础，常见的方法有隐式 zbus高斯法、改进牛顿法、改进快速解耦法和前推回代法。此外，大量分布式电源接入配网对 配网的电压、潮流和网损带来了很大的影响。所以配电系统的分析和控制变得更复杂，潮流 算法的作用变得更为重要。当前，牛拉法及其改进算法仍是各种商业软件求解潮流问题的 首要选择，与高斯法和快速解耦算法相比，牛拉法有更快的收敛速度（与高斯法相比）和更 高的精度和收敛特性（与快速解耦算法相比）。另一种常见的算法类型为前推回推法，其存 储空间要求低、计算速度快、收敛性好，并且编程简单没有大矩阵计算、计算速度快，所以在 配电网潮流计算中被广泛应用。
[0003] 配电系统一般是弱环网，处理环网最常见的方法是多端口补偿注入电流法，并 采用面向支路的前推回推法来计算，但电压低时迭代次数较多，效率降低。文献《Luo G X, Semiyen A, Efficient load flow for large weakly meshed networks[J]. IEEE Trans, on Power Systems，1990,5(4) : 1309-1316》及文献《W.C.Wu，B.M. Zhang. A three-phase power flow algorithm for distribution system power flow based on loop-analysis method [J]. Int. J. Elect. Power and Energy Syst. , 2008, 30 (1) : 8-15.)) 对文献《Shirmohammadi D, Hong H ff, Semiyen A, et al. A compensation-based power flow method for weakly meshed distribution and transmission networks[J]. IEEE Trans, on Power Systems, 1988, 3(2) :753-761》提供的方法进行了改进，其中文献《Luo G X, Semiyen A, Efficient load flow for large weakly meshed networks[J]. IEEE Trans, on Power Systems，1990, 5(4) : 1309-1316》采用支路的有功和无功功率作为参变 量，具有较高的效率，但其计算功率变化量用到的灵敏度矩阵采用近似计算，影响了其收敛 性° 文献《W. C. Wu, B. M. Zhang. A three-phase power flow algorithm for distribution system power flow based on loop-analysis method[J]. Int. J. Elect. Power and Energy Syst.，2008, 30(1) :8-15》基于回路分析法推导出了一种有很强处理多环网能力 的前推回推法，其收敛性和计算速度比文献《Shirmohammadi D, Hong H W, Semiyen A，et al.A compensation-based power flow method for weakly meshed distribution and transmission networks [J]. IEEE Trans, on Power Systems, 1988, 3 (2) : 753-761》的方 法有显著的提高。文献《车仁飞，李仁俊.一种少环配电网三相潮流计算新方法[J].中国 电机工程学报，2003, 23(1) :74-79》提出了一种基于叠加原理求解弱环配电网三相潮流的 方法，属于电压补偿法，但算法较复杂，通用性不强。文献《Teng J H. A direct approach for distribution system load flow solutions[J]. IEEE Trans, on Power Delivery, 2003,18(3) :882-887》和文献《李红伟，张安安.含PV型分布式电源的弱环配电网三相潮 流计算[J].中国电机工程学报，2012, 32(4) : 128-135》通过建立注入电流与支路电流之 间的关联矩阵和支路电流与节点电压之间的关联矩阵实现了弱环网潮流的直接计算，其中 后者具有更通用的形式，二者均具有较高的计算效率。文献《Hongwei Li，Anan Zhang，Xia Shen, Jin Xu. A load flow method for weakly meshed distribution networks using powers as flow variables[J]. Int. J. Elect. Power and Energy Syst. , , Volume 58, June 2014, Pages 291 - 299》提出了一种基于功率流的潮流算法，相比文献《Luo G X，Semiyen A,Efficient load flow for large weakly meshed networks[J]. IEEE Trans, on Power Systems，1990, 5 (4) :1309-1316》，其实现了有功功率和无功功率的解耦运算，所以有更好 的收敛性和计算效率，但其在处理环网数较多时，环网潮流是间接近似计算，所以精度受到 了影响，且收敛性变差。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术中配电网潮流计算存在的精度与收敛性不高的 问题，提供一种计算精度高，收敛性好，计算速度快的配电网潮流计算方法。包括如下步 骤：
[0005]S1:确定连支支路数量M及节点数量N，根据连支支路数量M及节点数量N，并形成 节-支关联矩阵A= [At，AJ，其中At为基于选定树形成的NXN阶可逆矩阵（节-支（树 支）关联矩阵），Ai*NXM阶矩阵（节-支（连支）关联矩阵），矩阵A的元素aij的定义 如下：
和树支支路；i的取值范围为1至N，j的取值范围为1至M+N。
[0006]S2:设定初始值：读取电网中各节点的功率，将各节点电压幅值设置为电源电压， 各支路功率损耗设为0。
[0007] S3 :计算各节点消耗的有功功率向量P及无功功率向量Q，P=[Pi，P2，. . .，PN]T中 元素Pi，P2,. . .，PN分别为各个节点消耗的有功功率；Q=[Qi，Q2, . . .Qn]t中元素Qi，Q2, . . .Qn 分别为各个节点消耗的无功功率。
[0008]S4:根据各节点消耗的有功功率向量P、各节点消耗的无功功率向量Q计算所述配 电网中存在的连支支路、多平衡节点、PV节点的合成有功功率向量Pns及合成无功功率向 量 QI1S。
[0009] 所述合成有功功率向：
合成无功功率向量
其中，Pn表 示所述配电网中M条连支支路的有功功率向量，Qn表示所述配电网中M条连支支路的无功 功率向量；Psl表示各平衡节点与电源节点之间虚拟出的联络线路的有功功率向量，和Qsl表 示各平衡节点与电源节点之间虚拟出的联络线路的无功功率向量；Ppv表示各PV节点输出 的有功功率向量，Qpv表示所述各PV节点输出的无功功率向量。
[0010]S5:根据求得配电网中连支支路、多平衡节点、PV节点的合成有功功率向量Pns及 合成无功功率向量QI1S求解各树支支路有功功率向量P It和无功功率向量Q It其计算公式 如下，
其中，Z?X，SX4, Dsl和Dpv分别为从矩阵Djf所述Nsl个多平衡节点和NPV 个PV节点所对应的道路向量提取出组成的矩阵。
[0011] S6:计算基于各支路的有功功率损耗dP和无功功率损耗dQ，计算公式为：
其中，Pin为所述支路输入有功功率，P _为所述支路输出有功功率，Q in为所述支路输入 无功功率，Qwt为所述支路输出无功功率，Uin为所述支路的起始节点电压，R为所述支路电 阻，X为所述支路电抗。
[0012] S7:计算各个节点的电压幅值Ui= U^DtidU，其中，仏为各节点电压幅值向量U的 元素，i的取值范围