有效
低压配电网概率潮流计算方法、系统、终端和存储介质
冯浩洋、杨雨瑶、招景明、潘峰、彭强、蔡乾乾
广东电网有限责任公司
摘要
本发明公开了一种低压配电网概率潮流计算方法、系统、终端和存储介质,所述方法包括:获取低压配电网中的结构参数以及用户负荷和分布式光伏的历史功率数据,根据结构参数,建立三相四线低压配电网的潮流计算模型;根据用户负荷和分布式光伏的历史功率数据,分别构建用户负荷和分布式光伏的出力概率分布模型,并生成服从用户负荷和分布式光伏的出力概率分布模型的离散数据样本;将所述离散数据样本输入低压配电网潮流计算模型中进行计算,得到各节点电压幅值和相角。本发明能够解决计及负荷与分布式光伏出力随机波动影响的低压配电网潮流计算问题,有利于及时察觉低压配电网运行潜在的安全风险,同时为低压配电网的合理规划提供了参考依据。
1.一种低压配电网概率潮流计算方法,其特征在于,包括:S1、获取低压配电网中的结构参数以及用户负荷和分布式光伏的历史功率数据,其中,所述结构参数包括:低压配电网中节点数、支路和变压器参数;S2、根据所述结构参数,建立三相四线低压配电网的潮流计算模型,包括:计算配电网线路和变压器的导纳参数矩阵;具体为:计算配电网线路的导纳参数矩阵:式中,Y FF 和Y TT 分别为线路左右两个端点F端和T端的自导纳;Y FT 和Y TF 为线路两端点F、T之间的互导纳;a、b、c为低压配电网的三相;n为中性点;Z abcn 为线路的串联阻抗矩阵;B abcn 为线路的并联电纳矩阵;j为复数虚部符号;计算变压器的导纳参数矩阵:式中:A NoZero =E 3 -A Zero ;式中,端点F为变压器一次侧,端点T为变压器二次侧,k为变压器一次侧和二次侧的绕组匝数比,Z t 则是表示对角线均为变压器漏阻抗z t 的对角矩阵,z tm0 为零序励磁阻抗,A Zero 为提取零序分量的矩阵,1 3 表示3阶的全1矩阵;A NoZero 为排除零序分量的矩阵,E 3 为3阶单位矩阵;Y FF,abc 和Y TT,abc 为变压器左右两个端点F端和T端abc三相之间的自导纳;Y FT,abc 和Y TF,abc 为变压器两端点F端和T端abc三相之间的互导纳;A U,abc-n 和A I,abc-n 为参数转换矩阵; 为A U,abc-n 的转置矩阵;根据所述导纳参数矩阵和端点元件的连接方式,构建端点元件的节点注入电流方程;根据所述节点注入电流方程,得到端点元件的节点注入电流;判断所述节点注入电流的不平衡量的最大值是否在预设的误差精度范围内,若否,则采用雅可比矩阵来计算电压的修正量;根据所述电压的修正量修正各节点的电压,直至所述节点注入电流的不平衡量的最大值在预设的误差精度范围内;S3、根据用户负荷和分布式光伏的历史功率数据,分别构建用户负荷和分布式光伏的出力概率分布模型,并采用拉丁超立方采样法模拟生成服从用户负荷和分布式光伏的出力概率分布模型的离散数据样本;S4、将所述离散数据样本输入低压配电网潮流计算模型中进行计算,得到各节点电压幅值和相角。
2.根据权利要求1所述的低压配电网概率潮流计算方法,其特征在于,所述S3包括:根据所述用户负荷的历史功率数据,采用正态分布对负荷的不确定性进行描述,获得所述用户负荷的出力概率分布模型;根据所述分布式光伏的历史功率数据,采用Beta分布对光照强度的不确定性进行描述,获得所述分布式光伏的出力概率分布模型;根据所述用户负荷和分布式光伏的出力概率分布模型,构建节点输入功率的初始采样矩阵;采用拉丁超立方采样法对所述初始采样矩阵进行模拟处理,获得服从用户负荷和分布式光伏的出力概率分布模型的离散数据样本。
3.根据权利要求2所述的低压配电网概率潮流计算方法,其特征在于,所述根据所述用户负荷的历史功率数据,采用正态分布对负荷的不确定性进行描述,获得所述用户负荷的出力概率密度函数,采用如下计算公式:式中,μ P 和σ P 分别为负荷输入功率的期望和标准差;P为负荷输入功率。
4.根据权利要求2所述的低压配电网概率潮流计算方法,其特征在于,所述根据所述分布式光伏的历史功率数据,采用Beta分布对光照强度的不确定性进行描述,获得所述分布式光伏的出力概率密度函数,采用如下计算公式:式中,G为光照强度,G max 为一段时间内光照强度的最大值,a和b为Beta分布函数的参数;其中,任意时刻光伏电池的输出功率P和光照强度满足如下关系:P=η·N·A·G式中,η是光电能量转换效率;N是光伏电池数量;A是光伏电池板单元面积;G是光照强度;因为是线性关系,所以光伏电池的输出功率也满足Beta分布:式中,P max 为一段时间内光伏电池输出功率的最大值。
5.根据权利要求2所述的低压配电网概率潮流计算方法,其特征在于,所述根据所述用户负荷的出力概率密度函数以及分布式光伏的出力概率密度函数,构建节点输入功率的初始采样矩阵,采用如下计算公式:式中,P kn 为N次采样的其中一次采样结果。
6.一种低压配电网概率潮流计算系统,其特征在于,包括:数据获取模块、构建模块、数据处理模块和计算模块,其中,所述数据获取模块,用于获取低压配电网中的结构参数以及用户负荷和分布式光伏的历史功率数据,其中,所述结构参数包括:低压配电网中节点数、支路和变压器参数;所述构建模块,用于根据所述结构参数,建立三相四线低压配电网的潮流计算模型,具体用于:计算配电网线路和变压器的导纳参数矩阵;具体为:计算配电网线路的导纳参数矩阵:式中,Y FF 和Y TT 分别为线路左右两个端点F端和T端的自导纳;Y FT 和Y TF 为线路两端点F、T之间的互导纳;a、b、c为低压配电网的三相;n为中性点;Z abcn 为线路的串联阻抗矩阵;B abcn 为线路的并联电纳矩阵;j为复数虚部符号;计算变压器的导纳参数矩阵:式中:A NoZero =E 3 -A Zero ;式中,端点F为变压器一次侧,端点T为变压器二次侧,k为变压器一次侧和二次侧的绕组匝数比,Z t 则是表示对角线均为变压器漏阻抗z t 的对角矩阵,z tm0 为零序励磁阻抗,A Zero 为提取零序分量的矩阵,1 3 表示3阶的全1矩阵;A NoZero 为排除零序分量的矩阵,E 3 为3阶单位矩阵;Y FF,abc 和Y TT,abc 为变压器左右两个端点F端和T端abc三相之间的自导纳;Y FT,abc 和Y TF,abc 为变压器两端点F端和T端abc三相之间的互导纳;A U,abc-n 和A I,abc-n 为参数转换矩阵; 为A U,abc-n 的转置矩阵;根据所述导纳参数矩阵和端点元件的连接方式,构建端点元件的节点注入电流方程;根据所述节点注入电流方程,得到端点元件的节点注入电流;判断所述节点注入电流的不平衡量的最大值是否在预设的误差精度范围内,若否,则采用雅可比矩阵来计算电压的修正量;根据所述电压的修正量修正各节点的电压,直至所述节点注入电流的不平衡量的最大值在预设的误差精度范围内;所述数据处理模块,用于根据用户负荷和分布式光伏的历史功率数据,分别构建用户负荷和分布式光伏的出力概率分布模型,并采用拉丁超立方采样法模拟生成服从用户负荷和分布式光伏的出力概率分布模型的离散数据样本;所述计算模块,用于将所述离散数据样本输入低压配电网潮流计算模型中进行计算,得到各节点电压幅值和相角。
7.一种计算机终端设备,其特征在于,包括:一个或多个处理器;存储器,与所述处理器耦接,用于存储一个或多个程序;当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行,使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至5任一项所述的低压配电网概率潮流计算方法。
8.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的低压配电网概率潮流计算方法。



