專利名稱：一種含分布式電源的智能配電網(wǎng)絡(luò)潮流分析裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)潮流分析技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種含分布式電源的智能配電網(wǎng)絡(luò)潮流分析裝置及方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的輻射狀配電網(wǎng)潮流分析方法主要分為3種類型直接法、前推回代法和牛 頓_拉夫遜法，直接法又稱Zbus或Ybus法，它基于節(jié)點(diǎn)電壓的迭代計(jì)算，在每次迭代過程 中要用到疊加原理，該方法具有較強(qiáng)的處理弱環(huán)網(wǎng)的能力，而且適合處理具有電壓靜特性 的節(jié)點(diǎn)類型，但是對(duì)含PV節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)則不能有效處理；前推回代法面向單電源的輻射狀網(wǎng) 絡(luò)，具有易編程、計(jì)算效率高等優(yōu)點(diǎn)，該方法也能有效處理電壓靜特性的節(jié)點(diǎn)類型，但是對(duì) 弱環(huán)網(wǎng)或?qū)Π珼G(分布式發(fā)電，Distributed Generation,DG)的多PV節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)則處理不 便，需要用到補(bǔ)償技術(shù)；需要指出的是，輻射狀網(wǎng)絡(luò)的顯著特征是從任一給定母線到平衡節(jié) 點(diǎn)具有唯一路徑，前推回代法正是充分利用了輻射狀網(wǎng)絡(luò)的這一特征，沿著這些唯一的供 電路徑修正電壓和電流，而當(dāng)在輻射網(wǎng)中出現(xiàn)電能輸出矢量不確定的分布式電源時(shí)，傳統(tǒng) 的前推回代法顯然不能適用；牛頓-拉夫遜法在輸電網(wǎng)潮流計(jì)算中得到了廣泛應(yīng)用，它同 樣也適合于輻射狀配電網(wǎng)的潮流分析，但是該方法對(duì)電壓初值非常敏感，由于配電網(wǎng)靠近 末端的節(jié)點(diǎn)電壓往往偏低，導(dǎo)致該方法收斂性較差，另外在配電網(wǎng)中具有較大的R/X比值， 故雅可比矩陣不能實(shí)現(xiàn)解耦。另外，由于智能電網(wǎng)中含有大量的分布式電源，分布式電源的 潮流分析模型與傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組模型不同，傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)組在潮流分析中一般取為PQ節(jié)點(diǎn)、 PV節(jié)點(diǎn)或平衡節(jié)點(diǎn)，分布式電源取為這三種中的哪一種或者是否能取為這三種中的哪一種 還需要全面考慮?，F(xiàn)有的含分布式電源的輻射狀智能電網(wǎng)潮流分析方法一般采用牛頓_拉夫遜方 法來計(jì)算，但是輻射狀電網(wǎng)加入分布式電源后，電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有所變化，由輻射網(wǎng)變?yōu)槿醐h(huán) 網(wǎng)，傳統(tǒng)的前推回代法雖然不能解決這個(gè)問題，但是牛頓-拉夫遜方法對(duì)計(jì)算初值有較高 的要求，若初始值設(shè)定的不合適，則不但要增加迭代次數(shù)，影響計(jì)算速度，還可能使迭代發(fā) 散；目前還有一種處理方法，是對(duì)傳統(tǒng)的前推回代方法的改進(jìn)，將分布式電源點(diǎn)視為發(fā)電機(jī) 額定輸出功率為P、發(fā)電機(jī)最大無功功率與最小無功功率中值為Q的PQ節(jié)點(diǎn)，這樣處理并沒 有充分考慮分布式發(fā)電的實(shí)際情況，使計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況產(chǎn)生偏差。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述方法之不足，本發(fā)明提出一種含分布式電源的智能配電網(wǎng)絡(luò)潮流分析 裝置及方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的含分布式電源的智能配電網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算裝置包括檢測(cè)模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、主網(wǎng) 絡(luò)分析模塊、連接模塊、從網(wǎng)絡(luò)分析模塊、鍵盤和液晶顯示模塊、通訊模塊和上位機(jī)，檢測(cè)模 塊的輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接主網(wǎng)絡(luò)分析模塊的輸入端，主網(wǎng)絡(luò)分析模塊的第一輸入輸出端連接連接模塊的第一輸入輸出端，連接模塊的第 二輸入輸出端連接從網(wǎng)絡(luò)分析模塊的輸入輸出端，主網(wǎng)絡(luò)分析模塊的第二輸入輸出端連接 通訊模塊的輸入輸出端，通訊模塊的輸入輸出端連接上位機(jī)的輸入輸出端，主網(wǎng)絡(luò)分析模 塊的第三輸入輸出端連接鍵盤和液晶顯示模塊的輸入輸出端。本發(fā)明含分布式電源的智能配電網(wǎng)絡(luò)潮流分析方法包括以下步驟步驟1 利用檢測(cè)模塊采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)，包括主、從網(wǎng)絡(luò)PQ子節(jié)點(diǎn)的有功負(fù)荷P和無功負(fù)荷Q ；步驟2 通過A/D轉(zhuǎn)換模塊將采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；步驟3 :A/D轉(zhuǎn)換模塊將數(shù)字信號(hào)傳遞給主網(wǎng)絡(luò)分析模塊，主網(wǎng)絡(luò)分析模塊通過連 接模塊將屬于從網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)信號(hào)傳遞給從網(wǎng)絡(luò)分析模塊；步驟4:從網(wǎng)絡(luò)分析模塊以主從網(wǎng)絡(luò)連接線上屬于從網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)作為根節(jié)點(diǎn)，根 據(jù)采集到的節(jié)點(diǎn)信息對(duì)從網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出連接線的線損及主從網(wǎng)絡(luò)連接線上主網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點(diǎn)的有功功率P和無功功率Q ；步驟5 將計(jì)算出的主網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)信息傳遞給主網(wǎng)絡(luò)分析模塊，主網(wǎng)絡(luò)分析模塊 利用主網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行潮流分析，分析結(jié)果包括主網(wǎng)絡(luò)平衡點(diǎn)的有功功率注入P、無功功 率注入Q，PQ子節(jié)點(diǎn)的電壓幅值U及電壓相角、主從網(wǎng)絡(luò)連接線上主網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的電壓幅值U 及電壓相角；步驟6 主網(wǎng)絡(luò)分析模塊將步驟5計(jì)算出的主從網(wǎng)絡(luò)連接線上主網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的電氣 信息傳遞給從網(wǎng)絡(luò)分析模塊，從網(wǎng)絡(luò)分析模塊據(jù)此計(jì)算主從網(wǎng)絡(luò)連接線上從網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的電 壓，判斷相鄰兩次迭代間主從網(wǎng)絡(luò)連接線上從網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)兩次計(jì)算的電壓差的模分量的最大 值max I Δ ViKieCe),是否小于給定的收斂指標(biāo)ε3，其中ε 3的取值范圍為10_6 10_3，若 不收斂，則跳轉(zhuǎn)至第4步重新開始進(jìn)行下一次迭代，否則轉(zhuǎn)入下一步；步驟7 通信模塊將以上的潮流分析結(jié)果傳送給上位機(jī)，并在顯示器上顯示該潮 流分析結(jié)果；步驟5所述的主網(wǎng)絡(luò)分析模塊的潮流分析步驟如下步驟1 輸入網(wǎng)絡(luò)原始參數(shù)，包括除根節(jié)點(diǎn)外的PQ子節(jié)點(diǎn)的有功負(fù)荷P與無功負(fù) 荷Q，確定各分布式電源的有功功率、無功功率初值及各段線路的電阻、電抗值；步驟2 給定根節(jié)點(diǎn)電壓初值Vtl ；步驟3:迭代次數(shù)k置零，即k = 0;步驟4 當(dāng)k = 1時(shí)，將根節(jié)點(diǎn)電壓初值賦給PQ節(jié)點(diǎn)和各分布式電源節(jié)點(diǎn)，即各節(jié) 點(diǎn)電壓初值為Kw = G ；當(dāng)k > 1時(shí)，將上次潮流分析結(jié)果中的節(jié)點(diǎn)電壓作為本次潮流分析 的節(jié)點(diǎn)電壓初值，即Kw = Vi^ ；對(duì)于分布式電源節(jié)點(diǎn)，當(dāng)k = 1時(shí)，計(jì)算分布式電源節(jié)點(diǎn)的 無功功率初值；當(dāng)k > 1時(shí)，確定分布式電源節(jié)點(diǎn)的無功功率，公式如下
-if)2 +Jvi^ -AP'χ2Qjk) = - - ~ + ~！-y~!·- ——
‘χρ2χ其中，
「 Tr I-PXs2X2+ R22)…V1 = Λ 2^(3)
V R2s 式中，
Ι為激磁電抗，X1為定子漏抗，X2為轉(zhuǎn)子漏抗，Xc為
機(jī)端并聯(lián)電容器的電抗，R2為轉(zhuǎn)子電阻，s為轉(zhuǎn)差，Qi為i節(jié)點(diǎn)的無功功率，Vi為機(jī)端電壓；步驟5 確定各子節(jié)點(diǎn)電流，公式為 式中，Iu為節(jié)點(diǎn)i的電流，廣為節(jié)點(diǎn)i的節(jié)點(diǎn)電壓的共軛，Pu為節(jié)點(diǎn)i的有功功 率，Qu為節(jié)點(diǎn)i的無功功率；步驟6 根據(jù)從網(wǎng)絡(luò)分析模塊信息表中的節(jié)點(diǎn)間聯(lián)結(jié)信息由末梢節(jié)點(diǎn)向根節(jié)點(diǎn)遞 推，確定各支路電流，公式如下 其中，It為支路電流，y為支路末梢節(jié)點(diǎn)，IL,y為支路末梢節(jié)點(diǎn)電流，集合d為以節(jié) 點(diǎn)y為父節(jié)點(diǎn)的支路集合，Ik為以y為父節(jié)點(diǎn)的支路電流；步驟7 由根節(jié)點(diǎn)向末梢節(jié)點(diǎn)遞推，確定各節(jié)點(diǎn)電壓，公式如下 其中，i、y分別為支路的首末節(jié)點(diǎn)，Vi為節(jié)點(diǎn)i的電壓，Rt、Xt分別為支路的電阻和 電抗；步驟8 計(jì)算各分布式電源點(diǎn)節(jié)點(diǎn)無功功率及它們的修正量
判斷是否滿足收斂條件，即<ει，其中ε 2為所要求的潮流分析精度，計(jì)算各負(fù)荷 節(jié)點(diǎn)電壓的修正量
，判斷是否滿足收斂條件，即HiaxAlw <&，其中h 為所要求的潮流分析精度，如果有一個(gè)節(jié)點(diǎn)不收斂，則k = k+l，自第4步重新開始進(jìn)行下一 次迭代，否則轉(zhuǎn)入下一步；步驟9 確定線路上功率的流動(dòng)和線路損耗，公式如下 式中，Siy為流經(jīng)以i、y為首尾節(jié)點(diǎn)的支路的功率，Ui為該支路首節(jié)點(diǎn)的電壓，Iiy 為該支路的電流，LSiy為該支路的線損，Ziy為該支路的阻抗；步驟10:輸出。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)潮流分析的結(jié)果是電力系統(tǒng)穩(wěn)定計(jì)算和故障分析的基礎(chǔ)，根據(jù)潮流 分析結(jié)果可以合理規(guī)劃電源容量及接入點(diǎn)，合理規(guī)劃網(wǎng)架，選擇無功補(bǔ)償方案，滿足規(guī)劃水 平的大、小方式下潮流交換控制、調(diào)峰、調(diào)相、調(diào)壓的要求；可以發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)中薄弱環(huán)節(jié)，供調(diào) 度員日常調(diào)度控制參考，并對(duì)規(guī)劃、基建部門提出改進(jìn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，加快基建進(jìn)度的建議；可 以用于日運(yùn)行方式的編制，指導(dǎo)發(fā)電廠開機(jī)方式，有功、無功調(diào)整方案及負(fù)荷調(diào)整方案，滿 足線路、變壓器熱穩(wěn)定要求及電壓質(zhì)量要求；而本發(fā)明所提出的一種改進(jìn)的遞階雙循環(huán)潮 流分析方法是對(duì)傳統(tǒng)的配電網(wǎng)潮流計(jì)算方法的改進(jìn)，編程簡(jiǎn)單，計(jì)算速度快，而且根據(jù)分 布式電源的有功輸出概率密度計(jì)算出P，充分考慮了分布式發(fā)電的實(shí)際情況，在迭代過程 中，根據(jù)節(jié)點(diǎn)無功功率作為收斂條件判斷依據(jù)，并根據(jù)迭代過程中節(jié)點(diǎn)電壓不同利用公式
節(jié)點(diǎn)電壓的關(guān)系，使計(jì)算更準(zhǔn)確。


圖1為本發(fā)明一種含分布式電源的智能配電網(wǎng)絡(luò)潮流分析裝置整體框圖；圖2為本發(fā)明一種含分布式電源的智能配電網(wǎng)絡(luò)潮流分析裝置A/D轉(zhuǎn)換模塊與主 網(wǎng)絡(luò)分析模塊的接口電原理圖；圖3為本發(fā)明一種含分布式電源的智能配電網(wǎng)絡(luò)潮流分析裝置主網(wǎng)絡(luò)分析模塊 與連接模塊的接口電原理圖；圖4為本發(fā)明一種含分布式電源的智能配電網(wǎng)絡(luò)潮流分析裝置從網(wǎng)絡(luò)分析模塊 與連接模塊的接口電原理圖；圖5為本發(fā)明一種含分布式電源的智能配電網(wǎng)絡(luò)潮流分析裝置通信模塊電原理 圖；圖6為本發(fā)明一種含分布式電源的智能配電網(wǎng)絡(luò)潮流分析裝置鍵盤和液晶顯示 模塊電原理圖；圖7為本發(fā)明一種含分布式電源的智能配電網(wǎng)絡(luò)潮流分析方法的總流程圖；圖8為本發(fā)明一種含分布式電源的智能配電網(wǎng)絡(luò)潮流分析方法主網(wǎng)絡(luò)分析模塊 潮流分析流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1 圖6所示，本發(fā)明一種含分布式電源的智能配電網(wǎng)絡(luò)潮流分析裝置包括 檢測(cè)模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、主網(wǎng)絡(luò)分析模塊、連接模塊、從網(wǎng)絡(luò)分析模塊、鍵盤和液晶顯示模 塊、通訊模塊和上位機(jī)，檢測(cè)模塊的輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸 出端連接主網(wǎng)絡(luò)分析模塊的輸入端，主網(wǎng)絡(luò)分析模塊的第一輸入輸出端連接連接模塊的第 一輸入輸出端，連接模塊的第二輸入輸出端連接從網(wǎng)絡(luò)分析模塊的輸入輸出端，主網(wǎng)絡(luò)分 析模塊的第二輸入輸出端連接通訊模塊的輸入輸出端，通訊模塊的輸入輸出端連接上位機(jī) 的輸入輸出端，主網(wǎng)絡(luò)分析模塊的第三輸入輸出端連接鍵盤和液晶顯示模塊的輸入輸出 端；其中，檢測(cè)模塊由電壓傳感器和功率傳感器組成，本實(shí)施例中電壓傳感器的型 號(hào)為PT204A，功率傳感器的型號(hào)為8481A ；A/D轉(zhuǎn)換模塊采用型號(hào)為ADS7864的模數(shù)轉(zhuǎn)換 器，主網(wǎng)絡(luò)分析模塊和從網(wǎng)絡(luò)分析模塊的型號(hào)采用TMS320F2812 ；連接模塊的型號(hào)采用 7YC133 ；通訊模塊的型號(hào)采用MAX232芯片；PT204A電壓傳感器的輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換模塊ADS7864的傳感器信號(hào)輸入端 VinlA、VinlB，Vin2A、Vin2B功率傳感器的輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換模塊ADS7864的傳感器信號(hào) 輸入端 Vin3A、Vin3B, Vin4A、Vin4B ；A/D轉(zhuǎn)換模塊ADS7864的片選及讀信號(hào)由主DSP的三條高位地址線XA13、XA14、 XA15通過74LS138譯碼來控制，A/D轉(zhuǎn)換模塊ADS7864的數(shù)字輸出信號(hào)通過12條數(shù)據(jù)線(DBO-DBll)與主網(wǎng)絡(luò)分析模塊的低12位數(shù)據(jù)線(XDO-XDll)相連，如圖2所示；連接模塊7YC133采用雙口 RAM來實(shí)現(xiàn)，7YC133擁有左、右兩個(gè)通道，在與主網(wǎng)絡(luò) 分析模塊TMS320F2812交換信息時(shí)，使用左通道，即主網(wǎng)絡(luò)分析模塊TMS320F2812的84號(hào) 引腳接雙口 RAM的66和67號(hào)引腳，主網(wǎng)絡(luò)分析模塊TMS320F2812的42號(hào)引腳接連接模塊 7YC133的52號(hào)引腳，主網(wǎng)絡(luò)分析模塊TMS320F2812的低11位地址線(XAO-XAiO)接連接模 塊7YC133的左通道的11條地址線(AOL-AiOL)，主網(wǎng)絡(luò)分析模塊TMS320F2812的16位數(shù)據(jù) 線(XD0-XD15)接連接模塊7YC133左通道的16位數(shù)據(jù)線(I/00L-I/015L)，如圖3所示；
同時(shí)，當(dāng)連接模塊7YC133與從網(wǎng)絡(luò)分析模塊TMS320F2812交換信息時(shí)，采用右通 道，即從網(wǎng)絡(luò)分析模塊TMS320F2812的84號(hào)引腳接連接模塊7YC133的36、37號(hào)引腳，從網(wǎng) 絡(luò)分析模塊TMS320F2812的42、151、88號(hào)引腳接連接模塊7YC133的38,50,51號(hào)引腳，從 網(wǎng)絡(luò)分析模塊TMS320F2812的低11位地址線(XA0-XA10)接連接模塊7YC133右通道的11 條地址線(A0R-A10R)，從網(wǎng)絡(luò)分析模塊TMS320F2812的16位數(shù)據(jù)線(XD0-XD15)接連接模 塊7YC133左通道的16位數(shù)據(jù)線(I/00R-I/015R)，如圖4所示；通信模塊MAX232芯片，是常用的RS-232C與TTL電平轉(zhuǎn)換芯片，上位機(jī)與主網(wǎng)絡(luò) 分析模塊TMS320F2812間的串口通信采用RS232協(xié)議，通信模塊MAX232的引腳11、12分別 和主網(wǎng)絡(luò)分析模塊TMS320F2812的引腳155、157連接，如圖5所示，RS-232插口通過電纜 與上位機(jī)串口相連，通信模塊MAX232能將接收的RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為串行的數(shù) 據(jù)后傳給主網(wǎng)絡(luò)分析模塊TMS320F2812，產(chǎn)生接收中斷，供主網(wǎng)絡(luò)分析模塊TMS320F2812處 理；同時(shí)能根據(jù)接收到的命令，將發(fā)送的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的電平信號(hào)發(fā)給上 位機(jī)；鍵盤的輸入端連接主網(wǎng)絡(luò)分析模塊TMS320F2812的45、46、47、48、49、50號(hào)引腳， 液晶控制器T6963C的輸入端18、19、20、21、10、11、12、13、14、15、16、17號(hào)引腳連接主網(wǎng)絡(luò) 分析模塊 TMS320F2812 的 92、93、94、95、40、41、34、35、155、157、87、89 號(hào)引腳，如圖 6 所示， 鍵盤和液晶顯示模塊用于人機(jī)對(duì)話操作，如對(duì)裝置進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控等，硬件設(shè) 計(jì)中這部分的內(nèi)容是通過設(shè)置按鍵來完成的。實(shí)施例某地區(qū)電力系統(tǒng)含分布式電源的網(wǎng)絡(luò)支路連接及阻抗信息見表1，額定電壓為 66kv 表1含分布式電源的智能配電網(wǎng)絡(luò)線路連接信息 該網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)25、26、27、28、29、30組成從網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)0 24構(gòu)成主網(wǎng)絡(luò)，主從網(wǎng)
絡(luò)連接線是指編號(hào)為25的支路；由檢測(cè)模塊采集的各節(jié)點(diǎn)的功率信息見表2所示，我們選取0號(hào)節(jié)點(diǎn)為主網(wǎng)絡(luò)
的根節(jié)點(diǎn)，即主網(wǎng)絡(luò)的平衡節(jié)點(diǎn)，我們定義主從網(wǎng)絡(luò)連接線上的屬于從網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)-25號(hào)
節(jié)點(diǎn)為從網(wǎng)絡(luò)的根節(jié)點(diǎn)，其中節(jié)點(diǎn)4、7、9、11、15、16、17、18、20、26、27為含分布式電源的節(jié)占.采用含分布式電源的智能配電網(wǎng)潮流計(jì)算裝置應(yīng)用改進(jìn)的遞階雙循環(huán)潮流分析
方法對(duì)該網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行潮流分析，如圖7 圖8所示，具體步驟如下步驟1 由檢測(cè)模塊采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)，包括主、從網(wǎng)絡(luò)PQ子節(jié)點(diǎn)的有功負(fù)荷P和
無功負(fù)荷Q，數(shù)據(jù)如表2所示表2含分布式電源的智能配電網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息信息 步驟2 通過A/D轉(zhuǎn)換模塊將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)；步驟3 :A/D轉(zhuǎn)換模塊將數(shù)字信號(hào)傳遞給主網(wǎng)絡(luò)分析模塊，主網(wǎng)絡(luò)分析模塊計(jì)算各 分布式電源的有功功率及無功功率，本實(shí)施例考慮2種分布式發(fā)電技術(shù)，即風(fēng)力發(fā)電和太 陽(yáng)能光伏發(fā)電(1)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)當(dāng)近似的認(rèn)為風(fēng)力發(fā)電輸出功率Pw與風(fēng)速ν成一次函數(shù)關(guān)系時(shí)，風(fēng)力發(fā)電有功功 率概率密度為<img/式中，ν、σ是風(fēng)速的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，Pe是風(fēng)機(jī)額定功率，ν0, νΝ是啟動(dòng)風(fēng)速和額 (2)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)由光強(qiáng)密度的概率密度函數(shù)和太陽(yáng)能電池方陣總輸出功率，可以得到太陽(yáng)能電池 方陣輸出功率的概率密度函數(shù) 則式中α、β是Beta分布的形狀參數(shù)，pm是光伏陣列輸出的總功率，rm是陣列能輸 出的最大功率；對(duì)于上述兩種情況，其各分布式電源的有功功率的公式為 無功功率的公式為 式中，Φ為額定功率因數(shù)角；主網(wǎng)絡(luò)分析模塊根據(jù)P=凡)計(jì)算的各分布式電源的有功功率、由Qtl = PtanΦ計(jì)算的各分布式電源的無功功率初值，即節(jié)點(diǎn)4、7、9、11、15、16、17、18、20、26、27的 有功出力P與無功初值Q。，如表3所示表3.智能配電網(wǎng)中含分布式電源的節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)信息 之后，主網(wǎng)絡(luò)分析模塊將屬于從網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)信號(hào)，即屬于從網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)25、26、27、 28,29,30的有功及無功功率，通過連接模塊中的雙口 RAM傳給從網(wǎng)絡(luò)分析模塊；步驟4 從網(wǎng)絡(luò)分析模塊以主從網(wǎng)絡(luò)連接線上的屬于從網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)(即25號(hào)節(jié) 點(diǎn))作為根節(jié)點(diǎn)，根據(jù)已知的節(jié)點(diǎn)及連接信息(如表1、表2所示)對(duì)從網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用前推回代 算法對(duì)從其進(jìn)行潮流分析，計(jì)算出連接線(25號(hào)支路)的線損及連接線上主網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(25 號(hào)節(jié)點(diǎn))的有功功率P和無功功率Q ；步驟5 從網(wǎng)絡(luò)分析模塊通過連接模塊的雙口 RAM將其計(jì)算出的主從網(wǎng)絡(luò)連接線 上主網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的信息傳給主網(wǎng)絡(luò)分析模塊(即25號(hào)節(jié)點(diǎn)的有功功率和無功功率)，主網(wǎng)路 分析模塊根據(jù)主網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)及連接信息(表1、表2)應(yīng)用前推回代潮流分析方法對(duì)主網(wǎng)絡(luò) 進(jìn)行潮流分析，分析結(jié)果包括主網(wǎng)絡(luò)平衡節(jié)點(diǎn)的有功功率注入P、無功功率注入Q，PQ子節(jié) 點(diǎn)的電壓模值U及電壓實(shí)部與虛部，連接線上主網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(25號(hào)節(jié)點(diǎn))的電壓模值U及電 壓實(shí)部與虛部；步驟6 主網(wǎng)絡(luò)分析模塊通過連接模塊中的雙口 RAM將連主從網(wǎng)絡(luò)接線上主網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點(diǎn)的電氣信息(25號(hào)節(jié)點(diǎn)的電壓實(shí)部與虛部)傳送給從網(wǎng)絡(luò)分析模塊，從網(wǎng)絡(luò)分析模塊 據(jù)此來計(jì)算主從網(wǎng)絡(luò)連接線上從網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的電壓，判斷相鄰兩次迭代間主從網(wǎng)絡(luò)連接線上 從網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)兩次計(jì)算的電壓差的模分量的最大值max I AViKi e Ce)，是否小于給定的收斂 指標(biāo)ε3，其中ε 3= 10_6，若不收斂，則跳轉(zhuǎn)至第4步重新開始進(jìn)行下一次迭代，否則轉(zhuǎn)入下 一步；步驟7 通信模塊將以上的潮流分析結(jié)果(主網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)的電壓實(shí)部與虛部、各支路的線路潮流與線路損耗，如表4與表5所示)傳送給上位機(jī)，并在顯示器上顯示該潮流分 析結(jié)果表4.主網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)潮流分析結(jié)果 表5.主網(wǎng)絡(luò)各支路潮流分析結(jié)果 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，此潮流分析裝置精度可達(dá)0.0005p. U，而普通的潮流分析裝置的精 度為0. 005p. u ；此潮流分析裝置的收斂時(shí)間小于100ms，而普通的潮流分析裝置的收斂時(shí) 間為Is左右。
權(quán)利要求
一種含分布式電源的智能配電網(wǎng)絡(luò)潮流分析裝置，包括檢測(cè)模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、鍵盤和液晶顯示模塊、通訊模塊和上位機(jī)，其特征在于該裝置還包括主網(wǎng)絡(luò)分析模塊、連接模塊和從網(wǎng)絡(luò)分析模塊；檢測(cè)模塊的輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接主網(wǎng)絡(luò)分析模塊的輸入端，主網(wǎng)絡(luò)分析模塊的第一輸入輸出端連接連接模塊的第一輸入輸出端，連接模塊的第二輸入輸出端連接從網(wǎng)絡(luò)分析模塊的輸入輸出端，主網(wǎng)絡(luò)分析模塊的第二輸入輸出端連接通訊模塊的輸入輸出端，通訊模塊的輸入輸出端連接上位機(jī)的輸入輸出端，主網(wǎng)絡(luò)分析模塊的第三輸入輸出端連接鍵盤和液晶顯示模塊的輸入輸出端。
2.采用權(quán)利要求1所述的含分布式電源的智能配電網(wǎng)絡(luò)潮流分析裝置分析潮流的方 法，其特征在于包括以下步驟 步驟1 利用檢測(cè)模塊采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)，包括主、從網(wǎng)絡(luò)PQ子節(jié)點(diǎn)的有功負(fù)荷P和無 功負(fù)荷Q ；步驟2 通過A/D轉(zhuǎn)換模塊將采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)； 步驟3 :A/D轉(zhuǎn)換模塊將數(shù)字信號(hào)傳遞給主網(wǎng)絡(luò)分析模塊，主網(wǎng)絡(luò)分析模塊通過連接模 塊將屬于從網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)信號(hào)傳遞給從網(wǎng)絡(luò)分析模塊；步驟4:從網(wǎng)絡(luò)分析模塊以主從網(wǎng)絡(luò)連接線上屬于從網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)作為根節(jié)點(diǎn)，根據(jù)采 集到的節(jié)點(diǎn)信息對(duì)從網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出連接線的線損及主從網(wǎng)絡(luò)連接線上主網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) 的有功功率P和無功功率Q ；步驟5 將計(jì)算出的主網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)信息傳遞給主網(wǎng)絡(luò)分析模塊，主網(wǎng)絡(luò)分析模塊利用 主網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行潮流分析，分析結(jié)果包括主網(wǎng)絡(luò)平衡點(diǎn)的有功功率注入P、無功功率注 入Q，PQ子節(jié)點(diǎn)的電壓幅值U及電壓相角、主從網(wǎng)絡(luò)連接線上主網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的電壓幅值U及 電壓相角；步驟6 主網(wǎng)絡(luò)分析模塊將步驟5計(jì)算出的主從網(wǎng)絡(luò)連接線上主網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的電氣 信息傳遞給從網(wǎng)絡(luò)分析模塊，從網(wǎng)絡(luò)分析模塊據(jù)此計(jì)算主從網(wǎng)絡(luò)連接線上從網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的電 壓，判斷相鄰兩次迭代間主從網(wǎng)絡(luò)連接線上從網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)兩次計(jì)算的電壓差的模分量的最大 值max I Δ ViKieCe),是否小于給定的收斂指標(biāo)ε3，其中ε 3的取值范圍為10_6 10_3，若 不收斂，則跳轉(zhuǎn)至第4步重新開始進(jìn)行下一次迭代，否則轉(zhuǎn)入下一步；步驟7 通信模塊將以上的潮流分析結(jié)果傳送給上位機(jī)，并在顯示器上顯示該潮流分 析結(jié)果。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的含分布式電源的智能配電網(wǎng)絡(luò)潮流分析裝置分析潮流的方 法，其特征在于步驟5所述的潮流分析包括以下步驟步驟1 輸入網(wǎng)絡(luò)原始參數(shù)，包括除根節(jié)點(diǎn)外的PQ節(jié)點(diǎn)的有功負(fù)荷P與無功負(fù)荷Q，確 定各分布式電源的有功功率、無功功率初值及各段線路的電阻、電抗值； 步驟2 給定根節(jié)點(diǎn)電壓初值Vtl ； 步驟3 迭代次數(shù)k置零，即k = O ；步驟4 當(dāng)k = 1時(shí)，將根節(jié)點(diǎn)電壓初值賦給PQ節(jié)點(diǎn)和各分布式電源節(jié)點(diǎn)，即各節(jié)點(diǎn)電 壓初值為if〉=G ；當(dāng)k > 1時(shí)，將上次潮流分析結(jié)果中的節(jié)點(diǎn)電壓作為本次潮流分析的節(jié) 點(diǎn)電壓初值，即^f〕二 Vi^ ；對(duì)于分布式電源節(jié)點(diǎn)，當(dāng)k = 1時(shí)，計(jì)算分布式電源節(jié)點(diǎn)的無功 功率初值；當(dāng)k > 1時(shí)，確定分布式電源節(jié)點(diǎn)的無功功率；步驟5 確定各子節(jié)點(diǎn)電流，公式為 式中，Iu為節(jié)點(diǎn)i的電流，廣為節(jié)點(diǎn)i的節(jié)點(diǎn)電壓的共軛，Pu為節(jié)點(diǎn)i的有功功率， Qu為節(jié)點(diǎn)i的無功功率；步驟6 根據(jù)從網(wǎng)絡(luò)分析模塊信息表中的節(jié)點(diǎn)間聯(lián)結(jié)信息由末梢節(jié)點(diǎn)向根節(jié)點(diǎn)遞推， 確定各支路電流，公式如下 式中，It為支路電流，y為支路末梢節(jié)點(diǎn)，Ly為支路末梢節(jié)點(diǎn)電流，集合d為以節(jié)點(diǎn)y 為父節(jié)點(diǎn)的支路集合，Ik為以y為父節(jié)點(diǎn)的支路電流；步驟7 由根節(jié)點(diǎn)向末梢節(jié)點(diǎn)遞推，確定各節(jié)點(diǎn)電壓，公式如下 Vy = Vi-It(R^jXt)式中，Vi為節(jié)點(diǎn)i的電壓，i、y分別為支路的首末節(jié)點(diǎn)，Rt、Xt分別為支路的電阻和電抗；步驟8 計(jì)算各分布式電源點(diǎn)節(jié)點(diǎn)無功功率及它們的修正量Δ劣)=I Q^-QfA，判斷 是否滿足收斂條件，即maxAgf ，其中ε 2為所要求的潮流分析精度，計(jì)算各負(fù)荷節(jié)點(diǎn) 電壓的修正量AF^=I -FywL判斷是否滿足收斂條件，即maxAFf、·^，其中ει為所 要求的潮流分析精度，如果有一個(gè)節(jié)點(diǎn)不收斂，則k = k+l，自第4步重新開始進(jìn)行下一次迭 代，否則轉(zhuǎn)入下一步；步驟9 確定線路上功率的流動(dòng)和線路損耗，公式如下 Siy — UiIiyj LSiy — I Iiy I Ziy式中，Siy為流經(jīng)以i、y為首尾節(jié)點(diǎn)的支路的功率，Ui為該支路首節(jié)點(diǎn)的電壓，Iiy為該 支路的電流，LSiy為該支路的線損，Ziy為該支路的阻抗； 步驟10 輸出分析結(jié)果。
全文摘要
一種含分布式電源的智能配電網(wǎng)絡(luò)潮流分析裝置及方法，包括檢測(cè)模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、主網(wǎng)絡(luò)分析模塊、連接模塊、從網(wǎng)絡(luò)分析模塊、鍵盤和液晶顯示模塊、通訊模塊和上位機(jī)，本發(fā)明所提出的及分布式電源的智能配電網(wǎng)絡(luò)潮流分析方法，編程簡(jiǎn)單，計(jì)算速度快，而且根據(jù)分布式電源的有功輸出概率密度計(jì)算出P，充分考慮了分布式發(fā)電的實(shí)際情況，在迭代過程中，根據(jù)節(jié)點(diǎn)無功功率作為收斂條件判斷依據(jù)，并根據(jù)迭代過程中節(jié)點(diǎn)電壓不同利用公式對(duì)節(jié)點(diǎn)無功進(jìn)行修正，充分考慮了分布式電源點(diǎn)無功功率與節(jié)點(diǎn)電壓的關(guān)系，使計(jì)算更準(zhǔn)確。
文檔編號(hào)H02J3/00GK101882785SQ20101022403
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月12日
發(fā)明者關(guān)煥新, 孫秋野, 巴超, 張鐵巖, 田衛(wèi)華, 董艷博, 趙丹, 趙琰, 鄧瑋 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)工程學(xué)院