配电网潮流计算

配电网潮流计算

Copyright© 2018
The PSHPC Authors

功能描述

此服务用于配电网潮流计算，支持前推回推法[1]和回路电流法[2]两种计算方式。本服务同时支持文本数据流输入和对象输入两种方式。
原始算例数据来自PES TestFeeders。

[1]: Shirmohammadi D, Hong H W, Semlyen A, et al. A com-pensation-based power flow method for weakly meshed distribution and transmission networks[J]. IEEE Transac-tions on Power Systems, 1988, 3(2):753-762.

[2]: 董树锋, 章杜锡, 周飞,等. 一种基于回路电流法的有源配电网潮流算法[J]. 电力自动化设备, 2018, 38(2):9-17.

服务信息

服务请求

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service DspfService {
    rpc doDspf (DspfData) returns (DspfReply) {
    }
}

输入数据封装类为DspfData，输出结果封装类为DspfReply。

输入数据

proto文件定义如下：

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message DspfData {
   bool is_stream = 1;
   bytes input_file_stream = 2;
   bytes feeder_conf_stream = 3;
   repeated OneFeederData feeder_data = 4;
   string length_unit = 5; //线路长度单位
   repeated OneSpotLoadData spot_load_data = 6;
   repeated OneDisLoadData dis_load_data = 7;
   repeated OneShuntCapacitorData shunt_capacitor_data = 8;
   repeated OneTransformerData transformer_data = 9;
   repeated OneRegulatorData regulator_data = 10;
   repeated OneDgData dg_data = 11;
   repeated OneSwitchData switch_data = 12;
   repeated OneFeederConfData feeder_conf_data = 13;
   string kV_base = 14; 
   string slackCnId = 15;
   string conf_length_unit = 16; 
   bool is_lcb_method = 17;
}

在该输入数据中，若采用文件数据流方式，则只需要1、2、3、14、15号数据；若采用对象方式则需要1、4-16号数据。
具体含义如下：

  1. is_stream：是否采用流传输方式
  2. input_file_stream：输入文件的字节流
  3. feeder_conf_stream：线路参数文件的字节流
  4. feeder_data：线路数据
    1. connected_node：相连节点编号
    2. line_length：线路长度
    3. line_configure：对应的线路参数
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message OneFeederData { 
    string connected_node = 1; 
    string line_length = 2; 
    string line_configure = 3; 
}
  1. length_unit：线路长度单位，主要有feet、mile、meter和kilometer
  2. spot_load_data：负荷数据
    1. connected_node：相连节点编号
    2. load_model：负荷类型，主要有Y-PQ、Y-I、Y-Z、D-PQ、D-I和D-Z
    3. load_kW1：A相有功功率
    4. load_kVar1：A相无功功率
    5. load_kW2：B相有功功率
    6. load_kVar2：B相无功功率
    7. load_kW3：C相有功功率
    8. load_kVar3：C相无功功率B
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message OneSpotLoadData { 
    string connected_node = 1; 
    string load_model = 2; //负荷类型
    string load_kW1 = 3; //A相有功
    string load_kVar1 = 4; //A相无功
    string load_kW2 = 5;
    string load_kVar2 = 6;
    string load_kW3 = 7;
    string load_kVar3 = 8;
}
  1. dis_load_data：分布式负荷数据
    1. connected_node：相连节点编号，两个节点用-进行连接
    2. load_model：负荷类型，主要有Y-PQ、Y-I、Y-Z、D-PQ、D-I和D-Z
    3. load_kW1：A相有功功率
    4. load_kVar1：A相无功功率
    5. load_kW2：B相有功功率
    6. load_kVar2：B相无功功率
    7. load_kW3：C相有功功率
    8. load_kVar3：C相无功功率B
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message OneDisLoadData { 
    string connected_node = 1; 
    string load_model = 2; 
    string load_kW1 = 3; 
    string load_kVar1 = 4; 
    string load_kW2 = 5;
    string load_kVar2 = 6;
    string load_kW3 = 7;
    string load_kVar3 = 8;
}
  1. shunt_capacitor_data：并联电容器数据
    1. connected_node：相连节点编号
    2. load_kVar1：A相无功功率
    3. load_kVar2：B相无功功率
    4. load_kVar3：C相无功功率
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message OneShuntCapacitorData { 
    string connected_node = 1; 
    string load_kVar1 = 2; 
    string load_kVar2 = 3;
    string load_kVar3 = 4;
}
  1. transformer_data：变压器数据
    1. connected_node：相连节点编号
    2. kVA_s_tf：额定容量
    3. connect_type：连接类型，主要有Gr.Y-Gr.Y、D-D、D-Gr.Y和Y-D
    4. kV_high：高压侧额定电压
    5. kV_low：低压侧额定电压
    6. pu_r_tf：短路电阻标幺值
    7. pu_x_tf：短路电抗标幺值
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message OneTransformerData { 
    string connected_node = 1; 
    string kVA_s_tf = 2; 
    string connect_type = 3; 
    string kV_high = 4; 
    string kV_low = 5; 
    string pu_r_tf = 6; 
    string pu_x_tf = 7; 
}
  1. regulator_data：调压器数据
    1. connected_node：相连节点编号
    2. location：放置地点
    3. phases：相
    4. connect_type：连接类型
    5. monitoring_phases：测量相
    6. bandwidth：带宽
    7. rg_pt_num：电压互感器匝数比
    8. rg_ct_num：电流互感器匝数比
    9. ra_rg：A相等值电阻
    10. xa_rg：A相等值电抗
    11. rb_rg：B相等值电阻
    12. xb_rg：B相等值电抗
    13. rc_rg：C相等值电阻
    14. xc_rg：C相等值电抗
    15. vla_rg：A相期望调节点的电压
    16. vlb_rg：B相期望调节点的电压
    17. vlc_rg：C相期望调节点的电压
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message OneRegulatorData { 
   string connected_node = 1; 
   string location = 2; 
   string phases = 3; 
   string connect_type = 4; 
   string monitoring_phases = 5; 
   string bandwidth = 6; 
   string rg_pt_num = 7; 
   string rg_ct_num = 8; 
   string ra_rg = 9; 
   string xa_rg = 10; 
   string rb_rg = 11;
   string xb_rg = 12;
   string rc_rg = 13;
   string xc_rg = 14;
   string vla_rg = 15; 
   string vlb_rg = 16;
   string vlc_rg = 17;
}
  1. dg_data：分布式电源数据
    1. connected_node：相连节点编号
    2. dg_model：分布式电源类型，主要有IM和PV
    3. connect_type：连接方式
      对于PV节点有：
    4. pv_p_kW1：A相有功
    5. pv_p_kW2：B相有功
    6. pv_p_kW3：C相有功
    7. pv_v_kV1：A相电压
    8. pv_v_kV2：B相电压
    9. pv_v_kV3：C相电压
      对于异步电机有：
    10. im_base_kVA：额定容量
    11. im_base_kV：额定电压
    12. im_p：额定出力
    13. im_rs：定子侧等效电阻
    14. im_xs：定子侧等效电抗
    15. im_rr：转子侧等效电阻
    16. im_xr：转子侧等效电抗
    17. im_xm：励磁电抗
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message OneDgData {
    string connected_node = 1; 
    string dg_model = 2; 
    string connect_type = 3; 
    string pv_p_kW1 = 4; 
    string pv_p_kW2 = 5;
    string pv_p_kW3 = 6;
    string pv_v_kV1 = 7; 
    string pv_v_kV2 = 8;
    string pv_v_kV3 = 9;
    string im_base_kVA = 10; 
    string im_base_kV = 11; 
    string im_p = 12; 
    string im_rs = 13; 
    string im_xs = 14; 
    string im_rr = 15; 
    string im_xr = 16; 
    string im_xm = 17; 
}
  1. switch_data：开关数据
    1. connected_node：相连节点编号
    2. switch_status：开关状态，分为on和off
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message OneSwitchData { 
    string connected_node = 1; 
    string switch_status = 2; 
}
  1. feeder_conf_data：线路参数数据
    1. line_configure：线路参数标记，这里对应OneFeederData的第三个类型
    2. r11~`r33`：单位线路阻抗矩阵的实部
    3. x11~`x33`：单位线路阻抗矩阵的虚部
    4. b11~`b33`：单位线路对地电纳矩阵
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message OneFeederConfData { 
    string line_configure = 1; 
    string r11 = 2; 
    string x11 = 3; 
    string r12 = 4;
    string x12 = 5;
    string r13 = 6;
    string x13 = 7;
    string r21 = 8;
    string x21 = 9;
    string r22 = 10;
    string x22 = 11;
    string r23 = 12;
    string x23 = 13;
    string r31 = 14;
    string x31 = 15;
    string r32 = 16;
    string x32 = 17;
    string r33 = 18;
    string x33 = 19;
    string b11 = 20;
    string b12 = 21;
    string b13 = 22;
    string b21 = 23;
    string b22 = 24;
    string b23 = 25;
    string b31 = 26;
    string b32 = 27;
    string b33 = 28;
}
  1. kV_base：基准电压
  2. slackCnId：根节点编号
  3. conf_length_unit：单位线路参数的长度单位，主要有feet、mile、meter和kilometer
  4. is_lcb_method：是否为回路电流法，若为false则使用前推回推法

输出数据

proto文件定义如下：

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message DspfReply { 
    repeated OneBusVResult busV_result = 1;
    repeated OneBranchResult branch_result = 2;
    bool is_converged = 3; 
}

具体含义如下：

  1. busV_result：节点电压计算结果
    1. node：相连节点编号
    2. voltage_kV1：A相电压幅值
    3. voltage_kV2：B相电压幅值
    4. voltage_kV3：C相电压幅值
    5. theta_1：A相电压相角
    6. theta_2：B相电压相角
    7. theta_3：C相电压相角
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message OneBusVResult { 
    string node = 1;
    string voltage_kV1 = 2;
    string voltage_kV2 = 3;
    string voltage_kV3 = 4;
    string theta_1 = 5;
    string theta_2 = 6;
    string theta_3 = 7;
}
  1. branch_result：线路潮流计算结果
    1. branch：线路编号
    2. from_kW1：始端A相有功功率
    3. from_kVar1：始端A相无功功率
    4. from_kW2：始端B相有功功率
    5. from_kVar2：始端B相无功功率
    6. from_kW3：始端C相有功功率
    7. from_kVar3：始端C相无功功率
    8. to_kW1：末端A相有功功率
    9. to_kVar1：末端A相无功功率
    10. to_kW2：末端B相有功功率
    11. to_kVar2：末端B相无功功率
    12. to_kW3：末端C相有功功率
    13. to_kVar3：末端C相无功功率
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message OneBranchResult { 
    string branch = 1;
    string from_kW1 = 2;
    string from_kVar1 = 3;
    string from_kW2 = 4;
    string from_kVar2 = 5;
    string from_kW3 = 6;
    string from_kVar3 = 7;
    string to_kW1 = 8;
    string to_kVar1 = 9;
    string to_kW2 = 10;
    string to_kVar2 = 11;
    string to_kW3 = 12;
    string to_kVar3 = 13;
}
  1. is_converged：是否收敛

错误信息

不同类型异常抛出含义如下：

  1. FileFormatException：算例输入文件格式异常
  2. FeederConfFormatException：线路数据格式异常
  3. CaseTooLargeException：算例超出计算规模限制
  4. NotConvergedException：计算不收敛
  5. OtherErrorException：其他异常

注意事项

  1. 本服务暂为试运行状态，可能存在潜在的正确性和稳定性问题。
  2. 若对于本服务有任何疑问或者建议，请联系作者garrybest@foxmail.com。

浙江省杭州市浙江大学玉泉校区电机工程楼311室

0571-87953171(董老师)

dongshufeng@zju.edu.cn

https://person.zju.edu.cn/dongshufeng

关于实验室 智能电网运行与优化实验室（SGOOL）于清华大学电机系（2009年）与浙江大学电气工程学院（2013年）分别成立，致力于促进中国智能电网与可再生能源的发展，专注于电力系统优化运行与控制、智能电网、可再生能源、电力市场、能源互联网等研究领域，现已成为一支在国际上具有一定影响力的研究团队。报考实验室研究生请联系董树锋副教授邮箱：dongshufeng@zju.edu.cn。