不对称配电网三相潮流与状态估计方法研究

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配网三相潮流计算作为配网稳态分析的一项基础运算,在配网规划和运行中具有重要作用。配网三相状态估计基于三相潮流,是配电管理系统的重要组成成分,也是其他高级程序软件的数据来源。由于低压台区电网缺少相角信息,现有的低压台区电网三相潮流计算方法,都存在平衡端点三相对称的假设。中压馈线电网(以10k V为例)由10k V线路和10k V的变压器组成,10k V线路按三相三线中性点不接地的方式连接,10k V变压器包含专变(专用变压器)和公变(公用变压器)。由于在配电网管理中,中低压配网分为10k V的馈线电网以及380V的台区电网两部分进行独立考核,因此针对中压馈线电网和低压台区电网进行三相潮流和三相状态估计研究具有重要意义。现有的不对称三相潮流和状态估计模型大都没有充分考虑中低压网络的测控特性,因而在实际中无法完全适用。本文针对上述两个对象,进行了以下研究:(1)提出考虑平衡端点不对称及不接地光伏的低压台区电网三相潮流模型考虑低压台区电网中实际配变低压侧常是不对称运行,基于实际智能电表量测,以平衡端点A相的相位为参考,建立了平衡端点B、C两相节点的PV模型和PQ模型。考虑实际不接地光伏逆变电源在低压台区电网中的接入方式和控制方式,建立了三相相对于中性点的功率和电压独立控制的光伏逆变电源模型。基于以上两点,结合线路和负荷模型,提出了考虑平衡端点不对称及不接地光伏的低压台区电网三相潮流模型,并采用电流注入型Newton法求解。基于IEEE-13节点修正系统的仿真结果表明,本文所提方法能够更为精确地计算平衡端点不对称及光伏接入的低压台区电网的三相潮流。(2)提出基于中低压网络测控特性的中压馈线电网三相潮流模型针对中压馈线电网,将中压馈线电网中的变压器分为专变和公变,基于中低压网络测控特性以及零序电流为零的约束条件,建立了以两个两相线有功和两个线电压幅值为控制目标的PV端点改进潮流模型,以及给定量为两个两相线有功和两个两相线无功的专变高压侧PQ端点的改进潮流模型。进一步地,结合线路模型和变压器的改进通用模型,提出了基于中低压网络测控特性的中压馈线电网三相潮流模型,并采用电流注入型Newton法求解。基于构建的15端点中压馈线系统的仿真结果表明,本文所提方法能够体现中压网络的线电压测控特性以及低压网络的相对中性点电压测控特性,可以有效地计算中压馈线电网的三相潮流。(3)提出考虑公专变测量特点的中压馈线电网三相状态估计模型在中压网络的专变高压侧,智能电表采用两表法进行测量。在低压网络的公变低压侧,智能电表采用三表法进行测量。基于(2)所提的中压馈线电网三相潮流模型,考虑中压馈线电网中存在的公专变以及智能电表在公专变的测量特点,根据实际量测类型建立了考虑公专变测量特点的中压馈线电网三相状态估计模型。对零序电流为零和零注入的等式约束,利用Lagrange乘子转化成无约束优化问题,并采用Newton法求解。基于(2)构建的15端点中压馈线系统的仿真结果表明,本文所提方法能够有效地进行中压馈线电网的三相状态估计计算。
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