CN112865110A - 一种配电线路与负荷间的阻抗式电气距离计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种配电线路与负荷间的阻抗式电气距离计算方法，包括以下步骤：采用牛拉法对配电网进行潮流计算,得到潮流计算结果；将多电源网络拆分为与负荷数量相等的单电源向单负荷供电网络，并挑出含有指定线路的单电源向单负荷供电网络作为待处理网络；在一个单电源向单负荷供电网络中，根据线路电流确定负荷功率中由该线路向负荷供给的部分；将同时含有指定支路和指定负荷的所有单电源向单负荷供电网络合并，建立一条线路与一个负荷间功率输送关系的解析表达式，从而求解两者间的电气距离。本发明采用阻抗描述线路与负荷间的电气联系强弱关系，符合电网运行的物理规律，为电网调度人员提供了潮流调整的重要的依据。
Description
技术领域
本发明属于电网调度技术领域，特别是涉及一种配电线路与负荷间的阻抗式电气距离计算方法。
背景技术
随着新能源发电容量在电网中的占比不断提高，对电网精确调度能力的要求也达到了前所未有的水平。准确描述发电、配电元器件与负荷的关系是实现精确调度的技术关键。现行实时调度方法以灵敏度为基础，然而灵敏度方法是一种近似计算方法，而且是理论上的近似，难以在实际应用中实施精度补偿。虽然一部分调度人员根据电网特点和自身的运行经验总结出一些补偿办法，但都为定性措施，难以准确量化。因此，依据灵敏度方法难以实现精准调整潮流的目标。
稳态电网功率传输原理为人们提供了解决这问题的新思路。该理论采用复比例函数描述电源与负荷间的功率供给关系，又可解析求解用于描述电源与负荷的联系紧密程度的功率传输阻抗。该理论不存在理论近似，又能用于求解电气距离，因此成为解决精确调度的理论基础。
功率分量理论可以将多电源供电网络拆分为与电源数量相同的单电源供电网络，并且功率分量理论的功率追踪结果满足电路的基本定律，为建立单电源与负荷的功率供给关系提供了技术支撑。此项技术方案虽然建立了电源与负荷间准确的功率供给关系，却未能建立供电线路与负荷间的功率供给关系。电网精确调度急需一种快速、准确描述供电线路与负荷间的功率供给关系的方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种配电线路与负荷间的阻抗式电气距离计算方法，以求得的阻抗的实部作为判定线路与负荷电气联系紧密程度的标准，为调度人员提供了潮流调整的依据。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种配电线路与负荷间的阻抗式电气距离计算方法，包括以下步骤：
步骤1、对配电网进行潮流计算，得到潮流计算结果；
步骤2、依据潮流计算结果，将配电网的多电源网络拆分为与负荷数量相等的单电源向单负荷供电网络，并挑出含有指定线路的单电源向单负荷供电网络作为待处理网络；
步骤3、在一个单电源向单负荷供电网络中，根据线路电流确定负荷功率中由该线路向负荷供给的部分；
步骤4、将同时含有指定支路和指定负荷的所有单电源向单负荷供电网络合并，建立一条线路与一个负荷间功率输送关系的解析表达式，从而求解两者间的电气距离。
优选地，所述步骤1中对配电网进行潮流计算通过牛拉法实现，步骤1中所述的潮流计算结果包括配电网的节点电压、电源注入功率、负荷功率、网络拓扑结构和支路阻抗信息。
优选地，所述步骤2包括以下子步骤：
依据潮流计算结果中的节点电压、电源注入功率、负荷功率、网络拓扑结构和支路阻抗信息，采用功率分量理论将多电源网络拆分为与电源数量相等的单电源供电网络；
再采用逆流追踪方法将单电源供电网络拆分为与负荷数量相等的单电源向单负荷供电网络，拆分出的单电源向单负荷供电网络总数等于电压数量与负荷数量之积；
挑出含有指定线路的单电源向单负荷供电网络作为待处理网络。
优选地，所述线路与负荷间存在供电路径。所述步骤S4中求解得到的电气距离为阻抗。
优选地，所述方法还包括：根据求得阻抗的实部判定线路与负荷电气联系紧密程度，为调度人员提供潮流调整的依据。
本发明的有益效果是：本发明以求得阻抗的实部作为判定线路与负荷电气联系紧密程度的标准，为调度人员提供了潮流调整的依据。
附图说明
图1是单电源向单负荷供电网络中线路与负荷的功率输送关系示意图；
图2是配电线路与负荷间的阻抗式电气距离计算方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
计算配电线路与负荷间阻抗式电气距离的关键是建立两者间的功率传输关系。这项工作以功率追踪为基础。对于单电源网络，根据负荷电流采用逆流追踪方法，获得与负荷数量相同的单电源向单负荷供电网络，其中含有指定线路的网络就是建立两者功率输送关系的基础单元；对于多电源网络，先采用功率分量理论将电网拆分为与电源数量相同的单电源供电网络，再通过逆流追踪方法将单电源供电网络拆分为与负荷数量相同的单电源向单负荷供电网络，其中含有指定线路的网络就是建立配电线路与负荷间功率输送关系的基础单元。下面具体介绍如何根据单电源向单负荷供电网络求解线路与负荷间的功率输送关系。如图1～2所示，一种配电线路与负荷间的阻抗式电气距离计算方法，包括以下步骤：
步骤1、采用牛拉法对配电网进行潮流计算，得到潮流计算结果；
步骤2、依据潮流计算结果中的节点电压、电源注入功率、负荷功率、网络拓扑结构和支路阻抗信息，采用功率分量理论将多电源网络拆分为与电源数量相等的单电源供电网络，再采用逆流追踪方法将单电源供电网络拆分为与负荷数量相等的单电源向单负荷供电网络，拆分出的单电源向单负荷供电网络总数等于电压数量与负荷数量之积，并挑出含有指定线路的单电源向单负荷供电网络作为待处理网络；
如图1所示，虚线代表供电网络，箭头代表功率供给方向；m,i,j,k为节点编号，节点电压分别是
为连接在节点m处电源的注入功率中向负荷k供给部分，
为负荷k从电源m汲取的功率，
为电源m向负荷k供电过程中支路i-j的注入功率；zij(m,k)为电源m向负荷k供电过程对应的支路i-j阻抗。
图1所示为一个单电源向单负荷供电网络，该网络具有电源注入电流与负荷电流相等的特性。当配电网为辐射网时，图1所示网络中所有支路的电流都相同。
步骤3、在一个单电源向单负荷供电网络中，根据线路电流确定负荷功率中由该线路向负荷供给的部分；
设负荷电流为
此时线路i-j的注入功率为
式中，
为
的共轭复数。负荷k从电源m汲取的功率为
式中，
负荷功率
对应的阻抗。
步骤4、将同时含有指定支路和指定负荷的所有单电源向单负荷供电网络合并，建立一条线路与一个负荷间功率输送关系的解析表达式，从而求解两者间的电气距离。
所述计算要求为只有线路与负荷间存在供电路径，才能进行阻抗式电气距离的求解。
所述运算结果为求解的电气距离为阻抗。
该方法求得功率传输阻抗的实部作为判定线路与负荷电气联系紧密程度的标准，为调度人员提供了潮流调整的依据。
按照图1所示功率供电方向可知，由支路i-j向负荷k供电，两者间的功率平衡关系为
式中，
为从支路i-j注入端到负荷k的损耗功率。其表达式为
式中，zik(m,k)为支路i-j向负荷k供电过程的等效支路阻抗。取方程(4)与负荷(2)的比，有
于是，可得
将方程(5)代入方程(3)，我们有
方程(6)为支路i-j与负荷k间的功率输送关系的解析表达式。方程(6)中，功率参量和负荷等效阻抗已知，因此线路与负荷间的功率输送阻抗zik(m,k)也是可求的。该阻抗就是描述线路i-j与负荷k间电气联系程度的电气距离。
当配电网为环网时，这是一种特殊的配电运行方式，多出现在重要设备检修期间，流经线路i-j的电流只是负荷电流的一部分，也就是说，线路i-j只提供给负荷看一部分功率，因此根据线路i-j的电流求解负荷k中由线路i-j供给的功率部分，再按照方程(6)计算两者的电气距离。
这种电气距离求解方法为等式运算，没有任何理论近似，具有唯一解，且采用阻抗表示电气距离符合电网运行的物理规律，是迄今为止最为契合电网调度的一种电气距离计算方法。
此实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种配电线路与负荷间的阻抗式电气距离计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、对配电网进行潮流计算，得到潮流计算结果；
步骤2、依据潮流计算结果，将配电网的多电源网络拆分为与负荷数量相等的单电源向单负荷供电网络，并挑出含有指定线路的单电源向单负荷供电网络作为待处理网络；
步骤3、在一个单电源向单负荷供电网络中，根据线路电流确定负荷功率中由该线路向负荷供给的部分；
步骤4、将同时含有指定支路和指定负荷的所有单电源向单负荷供电网络合并，建立一条线路与一个负荷间功率输送关系的解析表达式，从而求解两者间的电气距离。
2.根据权利要求1所述的一种配电线路与负荷间的阻抗式电气距离计算方法，其特征在于：所述步骤1中对配电网进行潮流计算通过牛拉法实现。
3.根据权利要求1所述的一种配电线路与负荷间的阻抗式电气距离计算方法，其特征在于：步骤1中所述的潮流计算结果包括配电网的节点电压、电源注入功率、负荷功率、网络拓扑结构和支路阻抗信息。
4.根据权利要求1所述的一种配电线路与负荷间的阻抗式电气距离计算方法，其特征在于：所述步骤2包括以下子步骤：
依据潮流计算结果中的节点电压、电源注入功率、负荷功率、网络拓扑结构和支路阻抗信息，采用功率分量理论将多电源网络拆分为与电源数量相等的单电源供电网络；
再采用逆流追踪方法将单电源供电网络拆分为与负荷数量相等的单电源向单负荷供电网络，拆分出的单电源向单负荷供电网络总数等于电压数量与负荷数量之积；
挑出含有指定线路的单电源向单负荷供电网络作为待处理网络。
5.根据权利要求1所述的一种配电线路与负荷间的阻抗式电气距离计算方法，其特征在于：所述线路与负荷间存在供电路径。
6.根据权利要求1所述的一种配电线路与负荷间的阻抗式电气距离计算方法，其特征在于：所述步骤S4中求解得到的电气距离为阻抗。
7.根据权利要求6所述的一种配电线路与负荷间的阻抗式电气距离计算方法，其特征在于：所述方法还包括：根据求得阻抗的实部判定线路与负荷电气联系紧密程度，为调度人员提供潮流调整的依据。
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| 房国俊: "基于传输阻抗的电气距离计算方法及配电网无功优", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 * |
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