外文翻译译文-用基于节点导纳矩阵的前推回推法分析辐射网配电系统

中北大学 2013 届毕业论文第 1 页 共 13 页用基于节点导纳矩阵的前推回推法分析辐射网配电系统Zhuding Wang, Senior Member, IEEE, Fen Chen, Member, IEEE, and Jingui Li, Member, IEEE摘要： 提出了一种新的方法来处理各种绕组连接配电变压器用前推回推法分析辐射系统的不平衡。该方法利用可用的节点导纳矩阵的配电变压器,可以自动解决问题的隔离子网获得他们导电等效相位参考电压。此外,本文提出了限制前推回推法和一个扩展的功率总和方法从单相功率流分布分析三相不平衡。所提出方法的有效性和效率的方法可证明了无数的例子和真正的系统。关键词：前推回推,配电变压器模型、节点导纳矩阵,径向分布系统、不平衡功率流。1 介绍众所周知,配电系统有一个相对不平衡的性质,通常结果从混合的三相及二段式,单相系统组件(包括不平衡负载和分流术)。这种不平衡的特性使得它难以生成解耦顺序的网络分布功率流分析。因此,它是方便采用相坐标解决不平衡分布系统。在过去的几十年里，分布功率流分析的几种方法已经被使用，文档1 - 15，17，22 的方法，这些方法可以被归类为2，5 ，向后/向前扫描为基础的方法3，4，6，8，17，22，基于牛顿 -拉夫逊方法7 ，10 - 13，15。一般来说，向后/ 向前扫描为基础的方法和一些基于牛顿 - 拉夫逊方法（如4 ，7， 12）被实现相对简单，并且能够充分利用的径向分布系统结构，以实现速度快，强大的收敛性，和低内存要求。前推回推法，如何处理配电变压器的各绕组连接问题的关键是多电压等级的非平衡系统。14 ，16 ，18-24目前节点导纳矩阵共同配电变压器，以及一些不太常见的，绕组配置，但其实施前推回推法功率流分析是不理想5，14或难以采用9。9的作者提出了一种算法，该算法结合了积分和线性电路分析的限制过程。5和14中的方法有一个数值不稳定的问题。例如，在5的表显示的结果，从第一至第十二迭代，仍然没有达到的公差为 0.0001。作者17，22，23在基于支路电流馈线分析模中北大学 2013 届毕业论文第 2 页 共 13 页型配电变压器采用不同的方法。但他们需要获得个人制定不同的绕组连接从头。此外，他们还没有解决一些重大绕组连接（如接地星形-三角形） 。这些连接可能会导致在初级侧上的变压器两侧的电压的函数的电流。在本文中，作者针对配电变压器的节点导纳矩阵的详细用前推回推法功率流方法。由此产生的算法不仅能产生相同的相位对地电压在9，14，也有令人满意的收敛特性。注意：相对地电压的电路中的接地部分取决于一个参考点的选择。所提出的方法能自动选择的中性点或接地作为一个参考点，如9或14。将所得的等效相位参考电压是在无耦合的等效电路的配电变压器（如 1）中的等效电路所示。相线对地电压。此外，作者提出了一种限制向后/向前扫描为基础的功率流的方法，通过扩展的功率流的方法4从单相到三相不平衡的三相功率总和法制订的一组新的阶段。然而，作者没有描述详细的组件模型，除了配电变压器的节点导纳矩阵。在第二节中，一个基本的算法的径向分布系统的解释和制定，并在第三节，实现配电变压器的节点导纳矩阵的详细算法开发和描述。在第四节中，数值例子表明所提出的方法的正确性和有效性。表 1 一种三相中性点接地变压器的等效电路2 基本算法A 元素排序元素排序方案被用来表示通过使用从一个元素的引用其供给元件中，为了有效地进行向后/向前扫描为基础的功率流计算的径向的网络工作拓扑。目前，一些元素排序方案1，4，6，8 。然而，我们使用面向的元素排序方案 6，因为它似乎更有效中北大学 2013 届毕业论文第 3 页 共 13 页的。B 辐射系统的基本算法径向分布系统的基本算法，主要是为了处理与馈线段（不含变压器） 。该算法是一个迭代过程，其中主要包括四个步骤，如下所述。（1）计算线电流在本文中，我们将不讨论如何计算三相电流注入成分，因为他们有在相关书籍（如23)（2）前推：从开始连接到远端的线段和朝向目标摆动总线移动，可以通过线段（其接收端总线）的电流和功率的计算方法如下。线电流M 等线段连接总线中北大学 2013 届毕业论文第 4 页 共 13 页需要注意的是（2）中的负号保持一致，由（1）计算当前的注入。b）计算输入线段的功率：功率可以在发送端（例如总线）线段计算方法在8,矩阵在 (4)代表一个馈线段串联阻抗。相比之下,4 首先计算线段功率损耗使用的表达式,然后在发送端的权力。由于相互之间的耦合不平衡的三个阶段,简单的表达高于不能直接使用,因此,(3)和(4)而被采用计算。（3）正向扫描：从开始连接到源极总线（，或摆动总线）和朝着连接的远端，在发送端的电流的线段的线段，然后电压在其接收端的线段进行计算。c）计算电流：电流的线段中计算其中，而且是三相发送电力端的线段。d）计算电压在接收端：线段在接收端上的电压的计算方法是（4）计算电压不匹配：在每次迭代中执行上述三个步骤后，在每个总线的各个阶段（例如总线）的电压不匹配计算中北大学 2013 届毕业论文第 5 页 共 13 页表示迭代。如果这些电压的任何不匹配大于收敛标准，步骤 1） ，2）和 3）反复进行，直到达到收敛。III.实现算法节点导纳变压器矩阵电力系统在许多应用中通常采用的节点导纳矩阵。在本节中，配电变压器的绕组配置不同的节点导纳矩阵落实到一个向后/向前基于功率总和法。A 节点导纳矩阵模型变压器一个三相配电变压器的节点导纳矩阵模型可以表示为目前九个常见的三相变压器连接的节点导纳矩阵（即接地的星形/接地星形（GY-GY）星形/星形（GY-Y） ，接地，接地星形 - 三角形（GY-D） ，星形/接地星形（Y-GY） ，星形/星形（YY） ，星形 - 三角形（YD） ，三角形/ 星形接地（D-GY ） ，三角形/星形（DY）和 delta-（ DD） ）开星形开口三角（ UV）和开口三角形开口三角（VV）导纳矩阵中解决1814 。21提出的相位协调模型的五个不对称的三相配电变压器银行（即，GY-D，YD，DD，紫外线和 VV）与中间抽头连接到次级中性导体;模型20中提出了单相，中北大学 2013 届毕业论文第 6 页 共 13 页V-，和 Scott 变压器的连接相坐标变换器模型24中，考虑到间相耦合的影响，特别是零序励磁电流降低阻抗的三相机组。如果有必要，也可为其它特定类型的变压器的节点导纳矩阵可以使用一种方法，在文献16，20 或24。例如，-接地的 Y 形连接的节点导纳矩阵14中给出漏导纳;有了名义丝锥比率分别对第一和第二方。等效电路的耦合自由 (9)显示在表 1,B.回推算法基本算法是类似于普通馈线段。然而，不仅 和 在次级侧上，而且还包括SIV（在初级侧上）可能被用于计算主功率 。PVP1）总结线段电流：如果变压器的二次侧连接到总线，我们有需要注意的是变压器的基准方向的指向。2）计算中间主电压：中间主电压来计算功率的初级侧的注射。只是落后扫描计算的初级电压，并且可以从（8） ，被发现中北大学 2013 届毕业论文第 7 页 共 13 页这是重要的，以注意的子矩阵中的（11）或（8）是往往是单数（诸如在接地的星形 - 三角形或 -三角形连接的情况下）所以，在（11）可以不被直接计算通过的倒数。在这种情况下，三个线性相关方程（11）中的两个可以同时解决与第三个方程，可由下式给出例如，我们可能会采取导纳矩阵（9） ，并选择前两个方程（11）如下：方程（13）意味着任何相电压造成的（13）（15）将是唯一的正、负序的总和组件，所代表的 在一次侧相应的零序电压，可以使用初级电压（正向扫描发现的计算）因此，对于一个单一的：中北大学 2013 届毕业论文第 8 页 共 13 页注意,我们使用序列组件来获得(17),需实施一些变压器连接。(3)计算功率注入:从(8), 电源的一次侧注射可以计算请注意，上述功能的变压器两侧的电压为单数的情况的原因， （16）和（17） 。这是显着的，只在初级侧上的电压，可以产生一些变压器连接（如接地的星形 - 三角形）的零序电流（初级侧） 。C.远期扫描算法1）计算初级电流的注射剂，注射在初级侧上的电流可由下式给出2)计算次级电压：注意(21)也可能有问题的奇异(取决于绕组连接) 。如果是这样,一个类似的方法(13)-(15)可以用来找到,只包含积极的和消极的序列组件,而零序电压的二次侧下面可以计算。3)计算 :如果是单数,是满秩(比如三角星形接地的情况下),可以通过中北大学 2013 届毕业论文第 9 页 共 13 页如果两个奇异（如接地星形 - 三角形的情况下） ，完全是下游的接地状况（与零序电流为零）的函数。如果下游子网不包含零序图 2 线路 2，3，4，5 多点接地子网三角形上游接地配置电流路径，为零，否则（在图 2 中所示） ，它是很难直接计算在向前/向后扫掠各种下游接地条件。由于这个限制，额外的处理方式与下游的零序子网已被聘用来确定。幸运的是，后者（如与一个多点接地子网上游接地变压器/发电机绕组配置定额）是罕见的情况下，在配电系统中，从而主要是零。最后，一个奇异的，我们有。注：（22）是来自于三个总和方程（8） 。D.修改算法对于某些变压器连接，上述算法的向后和向前扫掠不能被直接应用，都必须在相应的修改。但基本的步骤和注意事项与上述相同。例如，用于连接的节点导纳矩阵的开放的 Y 形开口三角可以从18通过给予中北大学 2013 届毕业论文第 10 页 共 13 页根据式（8）和（24） ， （或）始终为零无关，与（因为打开的相应 Y 形绕组连接） 。因此，在落后的扫描，我们应该选择的前两个方程（11）如下：的和在（25）和（26）可以很容易地确定，然后使用（18）和（19）取得。在向前扫描，前两个方程（21）一起，应选择王等：实施变压器节点导纳矩阵表 3 两总线的多相采样系统三分之一方程如（13） ，如图所示， （27）（29） ，以便找到相应的中北大学 2013 届毕业论文第 11 页 共 13 页2)c(1s)b(S)21(aV , ,四 数值结果在本节中，一些示例性的系统是用来测试所提出的方法的微型计算机具有 500-MHz 的PentiumIII 处理器。A 示例 1甲两总线三相系统在封闭14图中给出。 3 作为一个例子。为简化起见，假定采样系统中的变压器是标称的，因此，一次和二次侧的抽头上的等于 1.0。此外，的电压摆动总线，总线“P”，被认为是 1.0 普，三相平衡。如果负载是不平衡的，A 相，B 相上的 30的负载，和 C 相的 20的负载的 50的负载，总线的每次迭代中的“S”的幅值及相位的结果示于表，由比较，14显示的结果，从第一到第五次迭代，这仍然没有达到的容差为 0.0001。B.示例 2图 4 显示了 IEEE 四节点测试馈线。本测试器的主要玛丽目的是提供一种系统，用于测试各种三相变压器的连接。对这一进纸器中的的测试情况下，包括的的下面所述的变压器连接为步-减和步骤-高达操作，并对于平衡和不平衡的的加载。I）接地，Y 形 - 接地的怀。II）接地星形 - 三角形。III）不接地的-三角形。IV）三角形接地。V）三角形三角形。六）开放三角形。该试验结果进行了与那些的上的网页，并几乎相同的结果（的和最多的电压差额为 0.08）得到的的的相比，中北大学 2013 届毕业论文第 12 页 共 13 页表一总线采样系统的电压分布中北大学 2013 届毕业论文第 13 页 共 13 页C.第三实例数百个大小不同的实际配电系统已经过测试，他们的执行时间和使用该方法的收敛。这些系统包括与重负载的条件下，和/或更高的 R / X 比。所有测试的情况下（已被观察到一个单调的收敛模式）已达到收敛。这些系统中的三个现报道如下。包括五三角洲星形接地连接，但其中一些是在三角洲三角洲和三角洲星形连接这些系统中的几乎每一个变压器的电压等级 69000，13800，4160，480，和 208。结果示于表 II 中，例 1 和例 3 中是平衡的系统，而壳体 2 是一种不平衡的一个。表还显示了