申请/专利权人：国网北京市电力公司;国家电网有限公司

申请日：2019-04-30

公开（公告）日：2019-08-02

公开（公告）号：CN110086176A

主分类号：H02J3/06(20060101)

分类号：H02J3/06(20060101)

优先权：

专利状态码：失效-发明专利申请公布后的驳回

法律状态：2021.10.29#发明专利申请公布后的驳回;2019.08.27#实质审查的生效;2019.08.02#公开

摘要：本发明公开了一种基于MATE的输配电网三相联合潮流计算方法、系统及存储介质，包括以下步骤：1将输配电网分成若干子网络，再将各子网络建模为节点电压方程；2计算连接各子网络的联络支路电流；3将计算得到的各子网络的联络支路电流代入到各子网络的节点电压方程中，得各子网络的节点电压，以实现输配电网的潮流计算，该计算方法、系统及存储介质能够有效的降低单个CPU的工作量，提高输配电网三相联合潮流计算的效率及实时性。

主权项：1.一种基于MATE的输配电网三相联合潮流计算方法，其特征在于，包括以下步骤：1将输配电网分成若干子网络，再将各子网络建模为节点电压方程；2计算连接各子网络的联络支路电流；3将计算得到的各子网络的联络支路电流代入到各子网络的节点电压方程中，得各子网络的节点电压，以实现输配电网的潮流计算。

全文数据：基于MATE的输配电网三相联合潮流计算方法、系统及存储介质技术领域本发明属于输配电网技术领域，涉及一种基于MATE的输配电网三相联合潮流计算方法、系统及存储介质。背景技术输配电网三相潮流计算是一种获取输配电网运行状态的重要方法，为输配电网的相关分析计算提供基础数据，同时，输配电网直接面对电力用户，其电能质量和运行状态直接影响电网性能，在计算时，与输电网具有三相对称性不同，配电网由于网络参数不对称、负荷不对称等原因，其潮流三相不对称性显著，且输电网和配电网潮流计算差异较大，因此采用单一CPU在计算输配电网的三相潮流时，往往会因为计算复杂度高，而CPU的工作量较大，计算时间较长，严重的影响了输配电网三相联合潮流的计算效率及实时性。发明内容本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于MATE的输配电网三相联合潮流计算方法、系统及存储介质，该计算方法、系统及存储介质能够有效的降低单个CPU的工作量，提高输配电网三相联合潮流计算的效率及实时性。为达到上述目的，本发明所述的基于MATE的输配电网三相联合潮流计算方法包括以下步骤：1将输配电网分成若干子网络，再将各子网络建模为节点电压方程；2计算连接各子网络的联络支路电流；3将计算得到的各子网络的联络支路电流代入到各子网络的节点电压方程中，得各子网络的节点电压，以实现输配电网的潮流计算。步骤1的具体操作为：将输配电网分成三个子网络，三个子网络中间由四条联络支路相连；输配电网对应的方程分为各子网络对应的节点电压方程以及各联络支路对应的支路电压方程，即公式1所示；其中，Ykk＝1,2,3表示子网络的节点导纳矩阵，k表示子网络的个数，Akk＝1,2,3表示各子网络边界节点与联络支路构成的节支关联矩阵，Vkk＝1,2,3表示子网络节点电压相量矩阵，Ikk＝1,2,3表示注入子网络节点电流相量矩阵，表示联络支路的阻抗矩阵，当联络线路之间不耦合时，为对角线矩阵，Il表示流经联络支路的电流相量矩阵；由式1得式3，其中，设已知各节点的复功率，将式3改写为功率约束方程，所述功率约束方程如式8所示，其中，·表示两个向量点的乘运算；*表示相量的共轭，Skk＝1,2,3表示子网络节点注入的复功率，Skk＝1,2,3为对角阵，且Sl满足：步骤2的具体操作为：联络支路电流的求解为对式8中第四行所述的方程进行求解，即如式11所示的非线性方程组，其中，IlZlIl*＝Sl*11将式4、式5、式9及式10代入到式11中，得：式12为非线性方程组，求解式12，得各联络支路的电流Il。步骤3的具体操作为：将各联络支路的电流Il代入式13中，然后求解式13，得子网络节点电压相量矩阵Vkk＝1,2,3，即得到各子网络的节点电压，完成输配电网的潮流计算，其中，VkYkVk*+VkAkIl*＝Sk13。Ak为：利用高斯消去法对式1处理，得式3。本发明所述的基于MATE的输配电网三相联合潮流计算系统包括：第一处理器，用于将输配电网分成三个子网络，三个子网络中间由四条联络支路相连；输配电网对应的方程分为各子网络对应的节点电压方程以及各联络支路对应的支路电压方程，即公式1所示；其中，Ykk＝1,2,3表示子网络的节点导纳矩阵，k表示子网络的个数，Akk＝1,2,3表示各子网络边界节点与联络支路构成的节支关联矩阵，Vkk＝1,2,3表示子网络节点电压相量矩阵，Ikk＝1,2,3表示注入子网络节点电流相量矩阵，表示联络支路的阻抗矩阵，当联络线路之间不耦合时，为对角线矩阵，Il表示流经联络支路的电流相量矩阵；由式1得式3，其中，设已知各节点的复功率，将式3改写为功率约束方程，所述功率约束方程如式8所示，其中，·表示两个向量点的乘运算，*表示相量的共轭，Skk＝1,2,3表示子网络节点注入的复功率，Skk＝1,2,3为对角阵，且Sl满足：第二处理器，用于选取联络支路电流的求解为对式8中第四行所述的方程进行求解，即如式11所示的非线性方程组，其中，IlZlIl*＝Sl*11将式4、式5、式9及式10代入到式11中，得：其中，式12为非线性方程组，求解式12，得各联络支路的电流Il；第三处理器，用于将各联络支路电流Il代入式13中，然后求解式13，得子网络节点电压相量矩阵Vkk＝1,2,3，即得到各子网络的节点电压，完成输配电网的潮流计算，其中，VkYkVk*+VkAkIl*＝Sk13。第二处理器由若干第一CPU构成，其中，各联络支路的电流Il在不同的第一CPU内计算得到。所述第三处理器由若干第二CPU构成，其中，各子网络的节点电压在不同的第二CPU内计算得到。一种用于存储执行所述基于MATE的输配电网三相联合潮流计算方法的存储介质。本发明具有以下有益效果：本发明所述的基于MATE的输配电网三相联合潮流计算方法、系统及存储介质在具体操作时，先将输配电网分成若干子网络，再将各子网络建模为节点电压方程，然后计算各连接各子网络的联络支路电流，最后根据各联络支路的电流计算各子网络的节点电压，需要说明的是，本发明采用将MATE算法，将各联络支路电流的计算及各子网络节点电压的计算分配到不同的CPU内进行，从而有效的降低单个CPU的计算量，进而提高输配电网三相联合潮流计算的效率及实时性。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为实施例一中输配电网的结构示意图。具体实施方式为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。MATEMulti-AreaThéveninEquivalent，多区域戴维南等值算法是一种并行计算方法,本发明将MATE算法运用到输配电网的潮流计算中，本发明包括以下步骤：1将输配电网分成若干子网络，将各子网络建模为节点电压方程；2计算连接各子网络的联络支路电流；3将计算得到的各子网络的联络支路电流代入到各子网络的节点电压方程中，得各子网络的节点电压，以实现输配电网的潮流计算。实施例一本发明所述基于MATE的输配电网三相联合潮流计算方法具体包括以下步骤：设将输配电网分成三个子网络，三个子网络中间由四条联络支路相连，如图1所示。Marti等人在2002年提出了MATE算法，其基本思想是将如图1所示的输配电网对应的方程分为两类，一类是各子网络对应的节点电压方程，另一类是联络各子网络的联络支路对应的支路电压方程，如公式1所示。其中，Ykk＝1,2,3表示子网络的节点导纳矩阵，k表示子网络的个数，Akk＝1,2,3表示各子网络边界节点与联络支路构成的节支关联矩阵，Vkk＝1,2,3表示子网络节点电压相量矩阵，Ikk＝1,2,3表示注入子网络节点电流相量矩阵，表示联络支路的阻抗矩阵，当联络线路之间不耦合时，为对角线矩阵，Il表示流经联络支路的电流相量矩阵。其中，设Ak为：利用高斯消去法对式1处理，得式3，其目的是能够求解出联络支路的电流，然后求解子网络的电压方程。在进行输配电网潮流计算时，已知各节点的复功率，而非节点注入电流，因此将式3改为功率约束方程，如式8所示。其中，·表示两个向量点的乘运算，*表示相量的共轭，Skk＝1,2,3表示子网络节点注入的复功率，Skk＝1,2,3为对角阵，且Sl满足：式8与式3相比，不同之处在于：式8将式3的电流约束方程改为功率约束方程。联络支路电流的求解是对式8中第四行所示的方程进行求解，即如式11所示的非线性方程组。IlZlIl*＝Sl*11将式4、式5、式9及式10代入到式11得：式12中只有Il一个未知量，且式12为非线性方程组，因此可以直接求解式12，得各联络支路的电流Il。将各联络支路的电流Il代入式13中，然后求解式13，得子网络节点电压相量矩阵Vkk＝1,2,3，即得到各子网络的节点电压，完成输配电网的潮流计算，其中，VkYkVk*+VkAkIl*＝Sk13。本发明所述的基于MATE的输配电网三相联合潮流计算系统包括：第一处理器，用于将输配电网分成三个子网络，三个子网络中间由四条联络支路相连；输配电网对应的方程分为各子网络对应的节点电压方程以及各联络支路对应的支路电压方程，即公式1所示；其中，Ykk＝1,2,3表示子网络的节点导纳矩阵，k表示子网络的个数，Akk＝1,2,3表示各子网络边界节点与联络支路构成的节支关联矩阵，Vkk＝1,2,3表示子网络节点电压相量矩阵，Ikk＝1,2,3表示注入子网络节点电流相量矩阵，表示联络支路的阻抗矩阵，当联络线路之间不耦合时，为对角线矩阵，Il表示流经联络支路的电流相量矩阵；由式1得式3，其中，设已知各节点的复功率，将式3改写为功率约束方程，所述功率约束方程如式8所示，其中，·表示两个向量点的乘运算，*表示相量的共轭，Skk＝1,2,3表示子网络节点注入的复功率，Skk＝1,2,3为对角阵，且Sl满足：第二处理器，用于选取联络支路电流的求解为对式8中第四行所述的方程进行求解，即如式11所示的非线性方程组，其中，IlZlIl*＝Sl*11将式4、式5、式9及式10代入到式11中，得：其中，式12为非线性方程组，求解式12，得各联络支路的电流Il；第三处理器，用于将各联络支路电流Il代入式13中，然后求解式13，得子网络节点电压相量矩阵Vkk＝1,2,3，即得到各子网络的节点电压，完成输配电网的潮流计算，其中，VkYkVk*+VkAkIl*＝Sk13。第二处理器由若干第一CPU构成，其中，各联络支路的电流Il在不同的第一CPU内计算得到；所述第三处理器由若干第二CPU构成，其中，各子网络的节点电压在不同的第二CPU内计算得到。本发明还公开了一种用于存储执行所述基于MATE的输配电网三相联合潮流计算方法的存储介质。本发明的优势在于对输配电网进行并行计算时，将子网络方程分配到不同的CPU中，因此子网络的方程求解可以采用不同的求解方法，本发明将MATE算法应用到输配电网的三相联合潮流计算中，最简单的应用就是输电网和配电网潮流计算差异较大，一般输电网采用PQ分解法，而配电网采用前推回代法，利用本发明可以兼顾两者的特性，将输电网和配电网放在不同的CPU中采用各自适合的方法进行潮流计算。当然这里只是举了一个最简单的应用场景，对于输配电网中其他特性的潮流计算，可按其特性进行分区潮流计算，因此本发明的创新点非常实用且具有推广价值。需要说明的是，对于前述的方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明所必需的。最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

权利要求：1.一种基于MATE的输配电网三相联合潮流计算方法，其特征在于，包括以下步骤：1将输配电网分成若干子网络，再将各子网络建模为节点电压方程；2计算连接各子网络的联络支路电流；3将计算得到的各子网络的联络支路电流代入到各子网络的节点电压方程中，得各子网络的节点电压，以实现输配电网的潮流计算。2.根据权利要求1所述的基于MATE的输配电网三相联合潮流计算方法，其特征在于，步骤1的具体操作为：将输配电网分成三个子网络，三个子网络中间由四条联络支路相连；输配电网对应的方程分为各子网络对应的节点电压方程以及各联络支路对应的支路电压方程，即公式1所示；其中，Ykk＝1,2,3表示子网络的节点导纳矩阵，k表示子网络的个数，Akk＝1,2,3表示各子网络边界节点与联络支路构成的节支关联矩阵，Vkk＝1,2,3表示子网络节点电压相量矩阵，Ikk＝1,2,3表示注入子网络节点电流相量矩阵，表示联络支路的阻抗矩阵，当联络线路之间不耦合时，为对角线矩阵，Il表示流经联络支路的电流相量矩阵；由式1得式3，其中，设已知各节点的复功率，将式3改写为功率约束方程，所述功率约束方程如式8所示，其中，·表示两个向量点的乘运算；*表示相量的共轭，Skk＝1,2,3表示子网络节点注入的复功率，Skk＝1,2,3为对角阵，且Sl满足：3.根据权利要求2所述的基于MATE的输配电网三相联合潮流计算方法，其特征在于，步骤2的具体操作为：联络支路电流的求解为对式8中第四行所述的方程进行求解，即如式11所示的非线性方程组，其中，IlZlIl*＝Sl*11将式4、式5、式9及式10代入到式11中，得：式12为非线性方程组，求解式12，得各联络支路的电流Il。4.根据权利要求3所述的基于MATE的输配电网三相联合潮流计算方法，其特征在于，步骤3的具体操作为：将各联络支路的电流Il代入式13中，然后求解式13，得子网络节点电压相量矩阵Vkk＝1,2,3，即得到各子网络的节点电压，完成输配电网的潮流计算，其中，VkYkVk*+VkAkIl*＝Sk13。5.根据权利要求2所述的基于MATE的输配电网三相联合潮流计算方法，其特征在于，Ak为：6.根据权利要求2所述的基于MATE的输配电网三相联合潮流计算方法，其特征在于，利用高斯消去法对式1处理，得式3。7.一种基于MATE的输配电网三相联合潮流计算系统，其特征在于，包括：第一处理器，用于将输配电网分成三个子网络，三个子网络中间由四条联络支路相连；输配电网对应的方程分为各子网络对应的节点电压方程以及各联络支路对应的支路电压方程，即公式1所示；其中，Ykk＝1,2,3表示子网络的节点导纳矩阵，k表示子网络的个数，Akk＝1,2,3表示各子网络边界节点与联络支路构成的节支关联矩阵，Vkk＝1,2,3表示子网络节点电压相量矩阵，Ikk＝1,2,3表示注入子网络节点电流相量矩阵，表示联络支路的阻抗矩阵，当联络线路之间不耦合时，为对角线矩阵，Il表示流经联络支路的电流相量矩阵；由式1得式3，其中，设已知各节点的复功率，将式3改写为功率约束方程，所述功率约束方程如式8所示，其中，·表示两个向量点的乘运算，*表示相量的共轭，Skk＝1,2,3表示子网络节点注入的复功率，Skk＝1,2,3为对角阵，且Sl满足：第二处理器，用于选取联络支路电流的求解为对式8中第四行所述的方程进行求解，即如式11所示的非线性方程组，其中，IlZlIl*＝Sl*11将式4、式5、式9及式10代入到式11中，得：其中，式12为非线性方程组，求解式12，得各联络支路的电流Il；第三处理器，用于将各联络支路电流Il代入式13中，然后求解式13，得子网络节点电压相量矩阵Vkk＝1,2,3，即得到各子网络的节点电压，完成输配电网的潮流计算，其中，VkYkVk*+VkAkIl*＝Sk13。8.根据权利要求7所述基于MATE的输配电网三相联合潮流计算系统，其特征在于，第二处理器由若干第一CPU构成，其中，各联络支路的电流Il在不同的第一CPU内计算得到。9.根据权利要求7所述基于MATE的输配电网三相联合潮流计算系统，其特征在于，所述第三处理器由若干第二CPU构成，其中，各子网络的节点电压在不同的第二CPU内计算得到。10.一种用于存储执行如权利要求4所述基于MATE的输配电网三相联合潮流计算方法的存储介质。

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