一种基于电力网架结构的主配网潮流实时分析系统的制作方法

1.本发明属于电力网架领域，涉及主配网潮流分析技术，具体是一种基于电力网架结构的主配网潮流实时分析系统。


背景技术：

2.在电力网架结构中，一般配置有主网和配网的搭配结构；其中，主网为供电企业输电的主要网络，是指从配电网之上到发电厂之间的网络，一般是指110kv的输电网络；在城市电网系统中，主网的作用是连接区域高压电网；配网是直接向用户供电的线路称为配电线路，由配电线路组成的网络称为配电网络，简称配电网，或者配网；配网是由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关、无功补偿设备及一些附属设施组成的，在电力网中起分配电能作用的网络；由于主网与配网的结构差异，导致主网与配网的潮流计算方法有所不同；
3.随着电力系统的发展，配网方式的调整对主网潮流的分布影响越来越大，在配网方式的调整中需要考虑主网设备是否过载、电压是否越限等因素，这就涉及到主网与配网潮流的协调计算问题；而目前主网与配网的潮流计算往往是分开的，并未考虑到主配网之间的相互影响的问题；
4.为此，提出一种基于电力网架结构的主配网潮流实时分析系统。


技术实现要素：

5.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于电力网架结构的主配网潮流实时分析系统，该一种基于电力网架结构的主配网潮流实时分析系统通过设置电网划分模块主要用于在电力网络中，将电网划分为若干个子单元；设置主网数据收集模块实时收集每个子单元中用于分析主网潮流的输电线路两端的电压、电流以及功率数据；设置配网数据收集模块实时收集每个子单元中用于分析配网潮流的输电线路中的各个参数以及配电变压器的各个基础参数；设置主网潮流计算模块、配网潮流计算模块分别实时计算主网以及配网的潮流计算结果；设置主配网协同模块对主网以及配网的潮流进行实时协调；解决了主配网潮流计算的相互影响的问题。
6.为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种基于电力网架结构的主配网潮流实时分析系统，包括电网划分模块、主网数据收集模块、配网数据收集模块、主网潮流计算模块、配网潮流计算模块以及主配网协同模块；其中，各个模块之间通过电气方式连接；
7.其中，所述电网划分模块主要用于在电力网络中，将电网划分为若干个子单元；
8.所述电网划分模块以220kv变电站为单位，将电网划分为若干个子单元；每个子单元中均包含一个主网以及与主网匹配的配网；其中，每个主网均由一个220kv的变电站的母线为根节点，至少一与所述根节点相连的110kv的变电站对应的母线为中间节点以及与每个中间节点分别相连的10kv馈线为末梢节点构成；进一步的，每个主网所对应的配网均由每一个主网中任一末梢节点及其下连的各个配变区域形成；
9.其中，所述主网数据收集模块主要用于实时收集每个子单元中用于分析主网潮流的基础数据；
10.所述主网数据收集模块包括安装在由电网划分模块划分的每个子单元中主网部分的若干基础数据传感器或测量仪器；所述基础数据包括输电线路中的各个参数；其中，所述输电线路中的各个参数包括输电线路两端的电压、电流以及功率；其中，线路电压以及电流均通过电压传感器以及电流传感器实时监测获得；线路功率通过公式实时计算获得；所述主网数据收集模块将收集的数据主网潮流的基础数据发送至主网潮流计算模块；
11.其中，所述配网数据收集模块主要用于实时收集每个子单元中用于分析配网潮流的基础数据；
12.所述配网数据收集模块包括安装在由电网划分模块划分的每个子单元中配网部分的若干基础数据传感器或测量仪器；所述配网的基础数据包括输电线路中的各个参数以及配电变压器的各个基础参数；其中，所述变压器的基础参数包括变压器的等效电阻、电抗以及充电功率；其中，配电变压器的等效电阻、电抗以及充电功率等参数均可通过测量仪器进行测量；所述配网数据收集模块将收集的配网的基础数据发送至配网潮流计算模块；
13.其中，所述主网潮流计算模块主要用于实时使用主网潮流的基础数据计算主网潮流；
14.所述主网潮流计算模块采用牛顿拉夫逊法对主网数据收集模块发送的主网基础数据所构成的潮流计算的规划问题进行反复迭代并求解；获得主网潮流的计算结果；所述主网潮流计算模块将计算的主网潮流结果发送至主配网协同模块；
15.其中，所述配网潮流计算模块主要用于实时使用配网潮流的基础数据计算配网潮流；
16.配网潮流计算模块在计算时把每一条配电馈线的主馈线和各分支线均视为一条独立支路，分别计算其潮流值；计算时假设主馈线根节点，即降压变压器母线出口处的电压值恒定，各分支根节点电压，即主馈线上该节点电压是已知的，且在分支潮流计算时不变；每次潮流计算时，先计算主馈线的潮流，更新除主馈线根节点外的各个节点电压值，再计算各分支潮流；最后进行倒推式逆向计算；在进行逆向计算时，如该分支根节点上有多条分支，则该分支根节点上的电压值就取与其相连的所有分支所计算出来的根节点电压的平均值；而前向计算时，则把根节点上的总功率按各分支负荷分配到各分支上去；所述配网潮流计算模块将配网潮流的计算结果发送至主配网协同模块；
17.其中，所述主配网协同模块主要用于对主网以及配网的潮流进行协调；
18.所述主配网协同模块根据主网与配网的交替迭代顺序进行不同顺序的处理；
19.当所述获取到的当前交替迭代计算顺序为先迭代主网潮流计算后迭代配网潮流计算时，先对主网进行多次迭代，以计算出主网潮流的结果；直至每一主网上各末梢节点的有功不平衡量和无功不平衡量均小于预设的收敛精度为止；随后，主网向其对应的配网提供电压幅值和相角，而后对对应的配网均进行多次迭代，以获得配网潮流计算结果；直至配网其相邻两次迭代电压差的模分量的最大值均小于所述预设的收敛精度为止；所述预设的收敛精度为根据实际经验设置的精度，优选的，所述收敛精度可以为0.0001；
20.当当所述获取到的当前交替迭代计算顺序为先迭代配网潮流计算后迭代主网潮流计算时，先对配网进行多次迭代，以计算出配网潮流的结果；直至每一配网其相邻两次迭
代电压差的模分量的最大值均小于所述预设的收敛精度为止；得到配网提供给其对应主网的有功功率和无功功率，而后对主网进行多次迭代，以获得主网潮流的计算结果，直至每一主网上各末梢节点的有功不平衡量和无功不平衡量均小于所述预设的收敛精度为止。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
22.本发明通过设置电网划分模块主要用于在电力网络中，将电网划分为若干个子单元；设置主网数据收集模块实时收集每个子单元中用于分析主网潮流的输电线路两端的电压、电流以及功率数据；设置配网数据收集模块实时收集每个子单元中用于分析配网潮流的输电线路中的各个参数以及配电变压器的各个基础参数；设置主网潮流计算模块、配网潮流计算模块分别实时计算主网以及配网的潮流计算结果；设置主配网协同模块对主网以及配网的潮流进行实时协调；解决了主配网潮流计算的相互影响的问题。
附图说明
23.图1为本发明的原理图。
具体实施方式
24.下面将结合实施例对本发明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它实施例，都属于本发明保护的范围。
25.如图1所示，一种基于电力网架结构的主配网潮流实时分析系统，包括电网划分模块、主网数据收集模块、配网数据收集模块、主网潮流计算模块、配网潮流计算模块以及主配网协同模块；其中，各个模块之间通过电气方式连接；
26.可以理解的是，在电力网架结构中，一般配置有主网和配网的搭配结构；其中，主网为供电企业输电的主要网络，是指从配电网之上到发电厂之间的网络，一般是指110kv的输电网络；在城市电网系统中，主网的作用是连接区域高压电网；配网是直接向用户供电的线路称为配电线路，由配电线路组成的网络称为配电网络，简称配电网，或者配网；配网是由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关、无功补偿设备及一些附属设施组成的，在电力网中起分配电能作用的网络；由于主网与配网的结构差异，导致主网与配网的潮流计算方法有所不同；
27.其中，所述电网划分模块主要用于在电力网络中，将电网划分为若干个子单元；
28.在一个优选的实施例中，所述电网划分模块以220kv变电站为单位，将电网划分为若干个子单元；每个子单元中均包含一个主网以及与主网匹配的配网；其中，每个主网均由一个220kv的变电站的母线为根节点，至少一与所述根节点相连的110kv的变电站对应的母线为中间节点以及与每个中间节点分别相连的10kv馈线为末梢节点构成；进一步的，每个主网所对应的配网均由每一个主网中任一末梢节点及其下连的各个配变区域形成；
29.其中，所述主网数据收集模块主要用于实时收集每个子单元中用于分析主网潮流的基础数据；
30.在一个优选的实施例中，所述主网数据收集模块包括安装在由电网划分模块划分的每个子单元中主网部分的若干基础数据传感器或测量仪器；所述基础数据包括输电线路
中的各个参数；其中，所述输电线路中的各个参数包括输电线路两端的电压、电流以及功率；其中，线路电压以及电流均通过电压传感器以及电流传感器实时监测获得；线路功率通过公式实时计算获得；所述主网数据收集模块将收集的数据主网潮流的基础数据发送至主网潮流计算模块；
31.其中，所述配网数据收集模块主要用于实时收集每个子单元中用于分析配网潮流的基础数据；
32.在一个优选的实施例中，所述配网数据收集模块包括安装在由电网划分模块划分的每个子单元中配网部分的若干基础数据传感器或测量仪器；所述配网的基础数据包括输电线路中的各个参数以及配电变压器的各个基础参数；其中，所述变压器的基础参数包括变压器的等效电阻、电抗以及充电功率；其中，配电变压器的等效电阻、电抗以及充电功率等参数均可通过测量仪器进行测量；所述配网数据收集模块将收集的配网的基础数据发送至配网潮流计算模块；
33.其中，所述主网潮流计算模块主要用于实时使用主网潮流的基础数据计算主网潮流；
34.在一个优选的实施例中，所述主网潮流计算模块采用牛顿拉夫逊法对主网数据收集模块发送的主网基础数据所构成的潮流计算的规划问题进行反复迭代并求解；获得主网潮流的计算结果；所述主网潮流计算模块将计算的主网潮流结果发送至主配网协同模块；
35.其中，所述配网潮流计算模块主要用于实时使用配网潮流的基础数据计算配网潮流；
36.可以理解的是，由于配电网网络结构复杂，特别是10kv及以下电压等级的配电网络，用户多且分散，不可能在每一条配电馈线及分支线上安装测量表计，使得运行部门很难提供完整、精确的运行数据；因此，当三相配电系统负荷平衡时，可由等值单相系统代替；
37.在一个优选的实施例中，所述配网潮流计算模块在对实际配网进行潮流计算时，根据配电网络的实际特点和供电部门所提供的数据特点，做出如下假设：
38.假设1：假设配电网络为三相平衡网络，可用等值的单相网络来计算；
39.假设2：假设所有配电变压器的负荷在同一时刻为相同的负荷率；
40.假设3：假定主线杆距和分支线杆距分别是固定的，这样可根据线路总长和总杆数计算出每条线路的长度；
41.假设4：假设各负荷的功率因数相同；
42.假设5：假设所有配电变压器均处于同一负荷率下，根据各配电变压器的额定容量来分配根节点上的总负荷；
43.基于上述假设，配网潮流计算模块在计算时把每一条配电馈线的主馈线和各分支线均视为一条独立支路，分别计算其潮流值；计算时假设主馈线根节点，即降压变压器母线出口处的电压值恒定，各分支根节点电压，即主馈线上该节点电压是已知的，且在分支潮流计算时不变；每次潮流计算时，先计算主馈线的潮流，更新除主馈线根节点外的各个节点电压值，再计算各分支潮流；最后进行倒推式逆向计算；在进行逆向计算时，如该分支根节点上有多条分支，则该分支根节点上的电压值就取与其相连的所有分支所计算出来的根节点电压的平均值；而前向计算时，则把根节点上的总功率按各分支负荷分配到各分支上去；所述配网潮流计算模块将配网潮流的计算结果发送至主配网协同模块；
44.其中，所述主配网协同模块主要用于对主网以及配网的潮流进行协调；
45.在一个优选的实施例中，所述主配网协同模块根据主网与配网的交替迭代顺序进行不同顺序的处理；
46.当所述获取到的当前交替迭代计算顺序为先迭代主网潮流计算后迭代配网潮流计算时，先对主网进行多次迭代，以计算出主网潮流的结果；直至每一主网上各末梢节点的有功不平衡量和无功不平衡量均小于预设的收敛精度为止；随后，主网向其对应的配网提供电压幅值和相角，而后对对应的配网均进行多次迭代，以获得配网潮流计算结果；直至配网其相邻两次迭代电压差的模分量的最大值均小于所述预设的收敛精度为止；所述预设的收敛精度为根据实际经验设置的精度，优选的，所述收敛精度可以为0.0001；
47.当当所述获取到的当前交替迭代计算顺序为先迭代配网潮流计算后迭代主网潮流计算时，先对配网进行多次迭代，以计算出配网潮流的结果；直至每一配网其相邻两次迭代电压差的模分量的最大值均小于所述预设的收敛精度为止；得到配网提供给其对应主网的有功功率和无功功率，而后对主网进行多次迭代，以获得主网潮流的计算结果，直至每一主网上各末梢节点的有功不平衡量和无功不平衡量均小于所述预设的收敛精度为止。
48.以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。