含DG的馈线电压分布的计算方法

摘要

本发明涉及一种含DG的馈线电压分布的计算方法，其特征在于，采用叠加的原理进行电压分布计算，即计算系统电源与分布式电源分别作用时的线路损耗，进而计算各节点的电压，推导馈线电压分布。当任意多个分布式电源接入时，该算法都可以推导馈线各节点电压变化的规律。现今，分布式电源的并网容量越来越大，馈线中接入分布式电源的个数也相应的增加。因此利用该算法可以推导一定容量下的分布式电源接入馈线后电压分布情况，进而可以推导馈线线路中多电源接入时DG的最佳位置与容量，解决分布式电源接入后的节点电压越限问题。

说明书

技术领域

本发明涉及一种含DG的馈线电压分布的计算方法，属于配电网技术领域。

背景技术

分布式电源在能源领域占据着重要的地位，其发展缓解了资源匮乏与环境污染问题的恶化进程，成为自然界可再生能源有效利用的途径之一。在发展初期分布式电源的接入不考虑其对配电网的影响，即“即接即忘”，但随着分布式发电技术的发展，并网容量也越来越大，原有的配电网络也变得复杂，由功率单向流动的配网变为了双向流动的有源配电网，对配电网的影响亦不容忽视。DG接入后会使得配电网流入谐波，造成电能质量不合格，此外还会对配电网的规划、继电保护等都会造成影响。

未来分布式电源的接入将不仅仅是单与电源双电源，而是朝着多电源接入的方向发展，因此将会使得线路更加复杂。分布式电源接入馈线后会导致节点电压升高，甚至越限，合理的容量与接入位置配置能够改善馈线的电压情况，但不合理的配置易导致馈线电压变化不均衡与稳定，甚至出现某些节点电压越限的情况。因此需要一种方法来推导馈线的电压变化规律以推导馈线电压分布情况。该计算方法能够推导馈线线路任意多个分布式电源接入时线路的电压分布情况，能够为进一步分析分布式电源位置与容量的合理配置奠定基础。

发明内容

根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的问题是：提供一种设计简单，使用方便，能够使用触摸方式对数控系统进行控制及数据显示，便于二次开发升级，增强了触摸控制方式的鲁棒性和安全性，提高了系统中的数据传输效率的基于智能平板的显控一体设备及其数据通信方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种含DG的馈线电压分布的计算方法，采用叠加的原理进行电压分布计算，即计算系统电源与分布式电源分别作用时的线路损耗，进而计算各节点的电压，具体的步骤为：

a、分布式电源接入馈线后，把线路分为若干段，始端节点与第一个分布式电源接入点为第一段，第n个分布式电源接入点与末端节点为一段，其余为每相邻节点间为一段；

b、把节点电压公式拟合为连续的函数；

c、分别对相邻分布式电源之间的节点电压函数求导；

d、分析出任意多个分布式电源接入情况时的馈线线路电压分布的规律。

所述的步骤b中节点电压公式用如下公式表示：

当k∈[0,d₁]时，

$>U_K=U_0-k\frac{\underset{i=k}{\overset{N}{\Sigma }}{P}_{i}R+\underset{i=k}{\overset{N}{\Sigma }}{Q}_{i}X}{U_N}+k\frac{\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}{P}_{dj}R}{U_N}---\left(1\right);$>

当k∈[d_x,d_x+1]时，其中d_x表示第x个DG所在的节点。

$>U_K=U_0-k\frac{\underset{i=k}{\overset{N}{\Sigma }}{P}_{i}R+\underset{i=k}{\overset{N}{\Sigma }}{Q}_{i}X}{U_N}+\frac{\underset{j=1}{\overset{x}{\Sigma }}{P}_{dj}{\mathrm{Rd}}_i}{U_N}+k\frac{\underset{j=x+1}{\overset{n}{\Sigma }}{P}_{dj}R}{U_N}---\left(2\right);$>

当k∈[d_n,N]时，

$>U_K=U_0-k\frac{\underset{i=k}{\overset{N}{\Sigma }}{P}_{i}R+\underset{i=k}{\overset{N}{\Sigma }}{Q}_{i}X}{U_N}+\frac{\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}{P}_{dj}{\mathrm{Rd}}_i}{U_N}---\left(3\right);$>

假设k取值为(0，N]上的任意实数，则U_k可以定义为在区间上的连续函数，并且在区间(0,d₁)、(d_x,d_x+1)、(d_n,N)即除始末节点及分布式电源接入点外皆可导，

现假设d₀＝0，表示始端节点，对应的接入容量P_d0＝0；d_n+1＝N，表示末端节点，对应的接入容量P_d(n+1)＝0；

则公式(1)、(2)、(3)可以合并为公式(4)

$>U_K=U_0-k\frac{\underset{i=k}{\overset{N}{\Sigma }}{P}_{i}R+\underset{i=k}{\overset{N}{\Sigma }}{Q}_{i}X}{U_N}+\frac{\underset{j=1}{\overset{x}{\Sigma }}{P}_{dj}{\mathrm{Rd}}_i}{U_N}+k\frac{\underset{j=x+1}{\overset{n}{\Sigma }}{P}_{dj}R}{U_N},k\in \left[d_x,d_{x+1}\right]---\left(4\right)$>

其中d_x表示第x个DG所在的节点，x为[0，n]区间内的任意整数；

现将公式(4)中k的取值范围进行扩充，使其取到[0，N]内任意的实数，则U_k变为一个连续的分段函数，且除任一d_x点函数均可导，则可通过对分段函数逐段求导的方式求解馈线电压分布的规律，步骤如下：

1.首先，输入d₁、d₂……d_n，n,N,P_d1、P_d2……P_dn的值及负荷值大小，赋值x＝0；

2.求区间[d_x，d_x+1]即区间[d₀，d₁]内U_k的导函数

3.分别求解d_x、d_x+1处的右导数和左导数，并判断两者之积是否大于0；

3.1若两者之积大于0，则判断dx的右导数是否大于0，若大于0则输出k在(d_x，d_x+1)区间内递增，若小于0则输出k在(d_x，d_x+1)区间内递减；

3.2若两者之积小于0，则判断k在[d_x+1，d_x+1-1]区间内是否存在一点使得为0，若是，则输出k在(d_x，d_x+1)区间内先递减后递增，若不存在则判断U_dx-U_d(x+1)是否大于0；

3.2.1若大于0，则输出k在(d_x，d_x+1)区间内递减；

3.2.2若小于0，则输出k在(d_x，d_x+1)区间内递增；

4.判断x是否大于n,若大于n则结束，若小于n，则令x＝x+1，重复步奏2,直到x>n；

5.总结馈线电压分布规律。

本发明所具有的有益效果是：

当任意多个分布式电源接入时，该算法都可以推导馈线各节点电压变化的规律。现今，分布式电源的并网容量越来越大，馈线中接入分布式电源的个数也相应的增加。因此利用该算法可以推导一定容量下的分布式电源接入馈线后电压分布情况，进而可以推导馈线线路中多电源接入时DG的最佳位置与容量，解决分布式电源接入后的节点电压越限问题。

该方法能够计算分布式电源接入配电网馈线时的稳态节点电压，进而推导馈线节点电压变化趋势。当分布式电源接入馈线的数量与位置确定时，可以推导不同情况时的电压分布的规律。同时由于分布式电源接入容量越来越多，接入数量也各不相同，因此通过该算法可以通过分析馈线的电压分布规律进而推出分布式电源的最佳接入位置与容量限制，以避免节点电压越限，使得线路电压改善效果达到最佳。

附图说明

图1为n个DG接入馈线示意图；

图2为电压分布推导流程图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：

如图1和图2所示，假设有n个分布式电源接入馈线中，接入的节点分别为d₁、d₂……d_n分别表示第1、2……n个DG接入的节点，接入容量分别为P_d1、P_d2……P_dn。经过分析推导后，各节点k的电压公式可分情况分别用公式(1)-(3)表示。

当k∈[0,d₁]时，$>U_K=U_0-k\frac{\underset{i=k}{\overset{N}{\Sigma }}{P}_{i}R+\underset{i=k}{\overset{N}{\Sigma }}{Q}_{i}X}{U_N}+k\frac{\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}{P}_{dj}R}{U_N}---\left(1\right)$>

当k∈[d_x,d_x+1]时，其中d_x表示第x个DG所在的节点。

$>U_K=U_0-k\frac{\underset{i=k}{\overset{N}{\Sigma }}{P}_{i}R+\underset{i=k}{\overset{N}{\Sigma }}{Q}_{i}X}{U_N}+\frac{\underset{j=1}{\overset{x}{\Sigma }}{P}_{dj}{\mathrm{Rd}}_i}{U_N}+k\frac{\underset{j=x+1}{\overset{n}{\Sigma }}{P}_{dj}R}{U_N}---\left(2\right)$>

当k∈[d_n,N]时，$>U_K=U_0-k\frac{\underset{i=k}{\overset{N}{\Sigma }}{P}_{i}R+\underset{i=k}{\overset{N}{\Sigma }}{Q}_{i}X}{U_N}+\frac{\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}{P}_{dj}{\mathrm{Rd}}_i}{U_N}---\left(3\right)$>

假设k取值为(0，N]上的任意实数，则U_k可以定义为在区间上的连续函数，并且在区间(0,d₁)、(d_x,d_x+1)、(d_n,N)即除始末节点及分布式电源接入点外皆可导。因此分区间来求函数的导数，进而求解相应区间内馈线电压的变化。

现假设d₀＝0，表示始端节点，对应的接入容量P_d0＝0；d_n+1＝N，表示末端节点，对应的接入容量P_d(n+1)＝0。

则公式(1)、(2)、(3)可以合并为公式(4)

$>U_K=U_0-k\frac{\underset{i=k}{\overset{N}{\Sigma }}{P}_{i}R+\underset{i=k}{\overset{N}{\Sigma }}{Q}_{i}X}{U_N}+\frac{\underset{j=1}{\overset{x}{\Sigma }}{P}_{dj}{\mathrm{Rd}}_i}{U_N}+k\frac{\underset{j=x+1}{\overset{n}{\Sigma }}{P}_{dj}R}{U_N},k\in \left[d_x,d_{x+1}\right]---\left(4\right)$>

其中d_x表示第x个DG所在的节点，x为[0，n]区间内的任意整数。

现将公式(4)中k的取值范围进行扩充，使其取到[0，N]内任意的实数，则U_k变为一个连续的分段函数，且除任一d_x点函数均可导。则可通过对分段函数逐段求导的方式求解馈线电压分布的规律。步骤如下。

1.首先，输入d₁、d₂……d_n，n,N,P_d1、P_d2……P_dn的值及负荷值大小，赋值x＝0；

2.求区间[d_x，d_x+1]即区间[d₀，d₁]内U_k的导函数

3.分别求解d_x、d_x+1的右导数和左导数，并判断两者之积是否大于0；

3.1若两者之积大于0，则判断d_x的右导数是否大于0，若大于0则输出k在(d_x，d_x+1)区间内递增，若小于0则输出k在(d_x，d_x+1)区间内递减；

3.2若两者之积小于0，则判断k在[d_x+1，d_x+1-1]区间内是否存在一点使得为0，若是，则输出k在(d_x，d_x+1)区间内先递减后递增，若不存在则判断U_dx-U_d(x+1)是否大于0；

3.2.1若大于0，则输出k在(d_x，d_x+1)区间内递减；

3.2.2若小于0，则输出k在(d_x，d_x+1)区间内递增；

4.判断x是否大于n,若大于n则结束，若小于n，则令x＝x+1，重复步奏2,直到x>n；

5.总结馈线电压分布规律。