一种基于冗余数据计算配电网馈电线路增加节点后电压分布的工程计算方法

摘要

本发明涉及一种基于冗余数据计算配电网馈电线路增加节点后电压分布的工程计算方法，属于配电网运行状态估计技术领域。通过配电网监测装置，获取一条馈线各节点的电压、有功功率、无功功率数据，利用分离馈电线路感抗压降和节点容抗的压降的公式，求出各固定节点的容抗在单位电压长度下产生的压降；再根据增加节点前的数据对增加节点后进行初值计算，再利用有功功率和无功功率随电压变化的模型对分离馈电线路感抗压降和节点容抗压降的公式进行迭代计算，直到符合精度要求，最终计算得到增加节点后馈电线路的电压分布。本发明是基于现有配电网监测数据计算迭代初值得到增加负荷节点后的电压分布，迭代收敛速度快，并易于现场实现。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于冗余数据计算配电网馈电线路增加节点后电压分布的工程计算方法，属于配电网运行状态估计技术领域。

背景技术

配电网由于负荷发展迅速，许多馈线末端电压已经接近电压要求下限，当需要在馈线上增加负荷时，缺乏对增加负荷后电压分布的有效工程计算，不能对增加负荷的节点进行合理的规划。配电网规划中常用的均匀负荷模型与实际工程现场差距极大，而广泛采用的潮流算法是牛顿—拉夫逊算法及其变种，其迭代效率低且经常不收敛。并且一般负荷模型的有功功率P、无功功率Q随着节点电压的变化而变化，现有迭代法并不能反映这种变化。

本发明基于现有于利用配电网监测装置数据构造固定节点的容抗在单位电压长度下产生的压降，形成现有线路的运行模型，并用该模型推算出增加节点后的电压分布状况,分离馈电线路感抗压降和节点容抗的压降的公式进行迭代计算得到符合工程现场的电压分布，能够很好地适应随电压变化的负荷模型。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种基于冗余数据计算配电网馈电线路增加节点后电压分布的工程计算方法，用以解决上述问题。

本发明的技术方案是：一种基于冗余数据计算配电网馈电线路增加节点后电压分布的工程计算方法，利用配电网监测装置数据构造固定节点的容抗在单位电压下产生的压降，并用分离馈电线路感抗压降和节点容抗的压降的公式进行迭代计算得到增加节点后的电压分布。通过配电网监测装置，获取一条馈线各节点的电压、有功功率、无功功率数据，利用分离馈电线路感抗压降和节点容抗的压降的公式，求出各固定节点的容抗在单位电压长度下产生的压降；再根据增加节点前的数据对增加节点后进行初值计算，再利用有功功率和无功功率随电压变化的模型对分离馈电线路感抗压降和节点容抗压降的公式进行迭代计算，直到符合精度要求，最终计算得到增加节点后馈电线路的电压分布。

所述方法具体步骤为：

(1)冗余数据收集：馈线有k(k＝0，1，2，…，n)个节点(0节点为母线)，收集节点k的有功功率(P_k)、视在功率(Q_k)、节点电压(U_k)、母线电压U₀、单位长度线路的参数r+jx、节点k到节点k-1的馈电线路长度l_k，并已知负荷模型Q_x＝q(U_x)，P_x＝p(U_x)；

(2)现构造分离馈电线路感抗压降ΔU_kL和节点容抗的压降ΔU_kc的公式：

U_k＝U_k-1-ΔU_kL-ΔU_kc(4)

长度较短的电力线路两端电压相角差不大，可以忽略电压横分量；

(3)定义固定节点的容抗在单位电压长度下产生的压降B_k为：

根据收集的冗余数据收集求出B_k；

(4)根据收集的冗余数据求出迭代初值：

当给该线路增加常规负荷节点时，设为a节点，l_a时节点a到母线的距离，则必定存在一个正整数b(1≤b≤n)使从新构建线路拓扑，此时有h＝n+1个节点，此时初值设置为：

当h≤b-1时

当h＞b+1时

当h＝b时，

当h＝b+1时，

(5)利用有功功率和无功功率随电压变化的模型对分离馈电线路感抗压降和节点容抗的压降的公式进行迭代计算：

令c的初始值为1；

给定一个精度：正实数，当所有时结束迭代得到最终的馈线电压分布。

本发明的有益效果是：

(1)本发明是基于现有配电网监测数据计算迭代初值得到增加负荷节点后的电压分布，迭代收敛速度快，并易于现场实现。

(2)本发明对配电网中新增负荷的规划，有较强的实用性。大量仿真结果表明，本发明效果良好。

(3)本发明利用利用有功功率和无功功率随电压变化的模型对分离馈电线路感抗压降和节点容抗的压降的公式进行迭代，能很好地适应负荷有功功率和无功功率随电压的响应。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施例1：一种基于冗余数据计算配电网馈电线路增加节点后电压分布的工程计算方法，利用配电网监测装置数据构造固定节点的容抗在单位电压下产生的压降，并用分离馈电线路感抗压降和节点容抗的压降的公式进行迭代计算得到增加节点后的电压分布。通过配电网监测装置，获取一条馈线各节点的电压、有功功率、无功功率数据，利用分离馈电线路感抗压降和节点容抗的压降的公式，求出各固定节点的容抗在单位电压长度下产生的压降；再根据增加节点前的数据对增加节点后进行初值计算，再利用有功功率和无功功率随电压变化的模型对分离馈电线路感抗压降和节点容抗压降的公式进行迭代计算，直到符合精度要求，最终计算得到增加节点后馈电线路的电压分布。

所述方法具体步骤为：

(1)冗余数据收集：馈线有k(k＝0，1，2，…，n)个节点(0节点为母线)，收集节点k的有功功率(P_k)、视在功率(Q_k)、节点电压(U_k)、母线电压U₀、单位长度线路的参数r+jx、节点k到节点k-1的馈电线路长度l_k，并已知负荷模型Q_x＝q(U_x)，P_x＝p(U_x)；

(2)现构造分离馈电线路感抗压降ΔU_kL和节点容抗的压降ΔU_kc的公式：

U_k＝U_k-1-ΔU_kL-ΔU_kc(4)

长度较短的电力线路两端电压相角差不大，可以忽略电压横分量；

(3)定义固定节点的容抗在单位电压长度下产生的压降B_k为：

根据收集的冗余数据收集求出B_k；

(4)根据收集的冗余数据求出迭代初值：

当给该线路增加常规负荷节点时，设为a节点，l_a时节点a到母线的距离，则必定存在一个正整数b(1≤b≤n)使从新构建线路拓扑，此时有h＝n+1个节点，此时初值设置为：

当h≤b-1时

当h＞b+1时

当h＝b时，

当h＝b+1时，

(5)利用有功功率和无功功率随电压变化的模型对分离馈电线路感抗压降和节点容抗的压降的公式进行迭代计算：

令c的初始值为1；

给定一个精度：正实数ε，当所有时结束迭代得到最终的馈线电压分布。

实施例2：一条11节点10kV馈线在第7节点和第8节点之间增加负荷的仿真。其线路参数如下：馈电线路单位参数r＝0.17Ω/km，x＝0.21Ω/km，节点k(k＝0，1，2，…，11)的有功功率(P_k)、视在功率(Q_k)、节点电压(U_k)、母线电压(U₀)、迭代精度ε(如表1所示)，再在第7节点和第8节点之间，距第7节点0.5km初增加一个负荷节点a，P_k＝400kW、Q_k＝190Kvar。负荷模型为恒有功功率恒无功功率模型。

表1

(1)根据权利要求书中的步骤(1)冗余数据收集：馈线有k(k＝0，1，2，…，n)个节点(0节点为母线)，收集节点k的有功功率(P_k)、视在功率(Q_k)、节点电压(U_k)、母线电压U₀、单位长度线路的参数r+jx、节点k到节点k-1的馈电线路长度l_k，并已知恒有功功率恒无功功率模型。

(2)根据权利要求书中的步骤(2)现构造分离馈电线路感抗压降ΔU_kL和节点容抗的压降ΔU_kc的公式。

(3)根据权利要求书中的步骤(3)根据收集的冗余数据收集求出固定节点的容抗在单位电压长度下产生的压降

(4)根据权利要求书中的步骤(4)根据收集的冗余数据求出迭代初值。

(5)根据权利要求书中的步骤(5)利用有功功率和无功功率随电压变化的模型对分离馈电线路感抗压降和节点容抗的压降的公式进行迭代计算(如表2所示)。

表2

以上对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。