不对称配网的三相潮流与状态估计方法研究

摘要

配网潮流计算是配网分析的基础，是配电管理系统的关键。配网状态估计则是配网潮流计算的基础，是配电系统分析的数据之源，有重要的研究价值。随着电力系统的发展，配网三相参数不对称或三相负荷不平衡问题突出，不对称配电系统普遍存在。在我国，中压配电系统普遍采用中性点不接地运行方式，低压配网则一般采用三相四线制结构。目前，潮流计算的研究大多基于接地系统，对不接地系统的研究极少且不充分。同时，现有配网三相状态估计方法仅适用于三相三线制网络。如何在不接地系统中计算不对称配网的三相潮流以及在配网三相状态估计模型中考虑台区电网的三相四线制结构，还需要进一步研究。
　　为此，本文对不对称配网的三相潮流与状态估计方法进行研究，主要内容如下：
　　①提出一种中性点不接地配网的三相潮流模型。针对中性点不接地系统无零序通路的特点，该模型以零序电流为0的约束条件为基础，综合考虑了电源的PQ、PV和平衡端点模型以及负荷的恒阻抗与恒功率模型，采用牛顿-拉夫逊方法进行求解。与现有文献模型相比，该模型无零序电压为0的近似处理，更能精确反映不接地系统的不对称潮流状态。
　　②提出一种三相四线制配网的状态估计模型。该模型以相节点注入电流、中性点虚拟量测和相电压幅值形式建立量测方程，以 T端点的零注入电流方程作为等式约束方程，以端点三相及中性点电压的实虚部为状态变量，并以增广拉格朗日函数为目标函数，采用加权最小二乘方法，为解决三相四线制配网的状态估计问题提供了解决方法。指数型权函数计算时，考虑到小残差的影响，引入阈值判据，合理选取残差方差的检测门槛值，极大改善了算法的收敛性和收敛速度。
　　③不对称配网三相潮流和状态估计方法的有效性验证及特性分析。1)基于①模型，以 IEEE-13节点修正系统为例，对比现有文献和本文模型，验证本文模型的适用性和提出的必要性。同时，分析不接地系统中零序电压的特点、三相功率不能独立可控的特点、中性点电压与零序电压的关系以及相对地功率与相对中性点功率的差别；2)基于②模型，以IEEE-13节点修正系统为例，验证所提方法的有效性和指数型权函数计算时阈值判据引入、残差方差检测门槛值合理选取的必要性。基于萧山典型台区实际系统，将本文方法与固定权重法和基于权函数的估计方法进行对比。结果表明，该方法抗差性强，可自动排除不良数据的影响。

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1 绪 论

1.1 课题研究的目的和意义

1.2 配网三相潮流计算的研究现状

1.3 配网三相状态估计的研究现状

1.4 本文的主要工作

2 中性点不接地配网的三相潮流计算方法

2.1 引言

2.2 基本概念

2.3 中性点不接地配网的三相潮流模型

2.4 中性点不接地配网的三相潮流算法

2.5 本章小结

3 三相四线制配网的状态估计方法

3.1 引言

3.2 三相四线制配网的潮流模型

3.3 三相四线制配网的状态估计模型

3.4 三相四线制配网的状态估计算法

3.5 本章小结

4 算例分析

4.1 引言

4.2 基于中性点不接地配网三相潮流计算的仿真分析

4.3 基于三相四线制配网状态估计方法的仿真分析

4.4 本章小结

5 总结与展望

5.1 本文的主要结论

5.2 需要进一步研究的问题

致谢

参考文献

附录

A 作者在攻读硕士学位期间发表的论文和专利

B 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目

C IEEE-13节点系统

D 萧山典型台区实际系统