电力系统分析潮流计算

PAGE\*MERGEFORMAT#电力系统分析潮流计算目录TOC\o"1-5"\h\zHYPERLINK\l"bookmark2"一．配电网概述3HYPERLINK\l"bookmark4"1。1配电网的分类3HYPERLINK\l"bookmark6"1。2配电网运行的特点及要求3HYPERLINK\l"bookmark8"1。3配电网潮流计算的意义4HYPERLINK\l"bookmark10"二．计算原理及计算流程4HYPERLINK\l"bookmark12"2.1前推回代法计算原理42.2前推回代法计算流程72.3主程序清单：9HYPERLINK\l"bookmark31"2。4输入文件清单：112.5计算结果清单:12HYPERLINK\l"bookmark33"三．前推回代法计算流程图13HYPERLINK\l"bookmark39"参考文献14一．配电网概述1.1配电网的分类在电力网中重要起分配电能作用的网络就称为配电网;配电网按电压等级来分类，可分为高压配电网(35-110KV),中压配电网(6-10KV，苏州有20KV的)，低压配电网(220/380V);在负载率较大的特大型城市，220KV电网也有配电功能.按供电区的功能来分类,可分为城市配电网，农村配电网和工厂配电网等.在城市电网系统中，主网是指110KV及其以上电压等级的电网，主要起连接区域高压(220KV及以上)电网的作用.配电网是指35KV及其以下电压等级的电网，作用是给城市里各个配电站和各类用电负荷供给电源。从投资角度看，我国与国外先进国家的发电、输电、配电投资比率差异很大，国外基本上是电网投资大于电厂投资，输电投资小于配电投资。我国刚从重发电轻供电状态中转变过来,而在供电投资中，输电投资大于配电投资.从我国城网改造之后，将逐渐从输电投资转入配电建设为主。本文是基于前推回代法的配电网潮流分析计算的研究,研究是是以根节点为10kV的电压等级的配电网.1。2配电网运行的特点及要求配电系统相对于输电系统来说，由于电压等级低、供电范围小，但与用户直接相连,是供电部门对用户服务的窗口,因而决定了配电网运行有如下特点和基本要求：1）10kV中压配电网在运行中，负荷节点数多,一般无表计实时记录负荷，无法应用现在传统潮流程序进行配电网的计算分析，要求建立新的数学模型和计算方法。（2）随着铁道电气化和用户电子设备的大量使用，配电网运行中有大量的谐波源、三相电压不平衡、电压闪变等污染，要求准确测量与计算配电网中的谐波分布，从而采取有效抑制配电网运行中的谐波危害。（3）由于环保条件日趋严格的制约，要求配电网运行能制定不影响城市绿化、防火、防爆、防噪音等技术和组织措施，以便减少配电网运行对环境的污染。（4）随着用户对供电可靠性和电压质量指标的提高,还靠人工操作已无法适应，要求现代配电网运行不断提高自动化、智能水平。由于“电能”作为商品将进入市场竞争，要求各电力公司采用需求侧管理和用户电力技术，以降低配电网运行的线损和年运行费用，提高运行的经济性，从而降低配电成本，并积极协助用户搞好优化用电计划、节约用电，推行战略节电和战略负荷开拓等积极措施，进一步提高对用户的服务质量和降低供电企业的成本，达到双方受益的目的。1。3配电网潮流计算的意义配电网潮流计算是配电网网络分析的基础，配电网的网络重构、故障处理、无功优化和状态估计等都需要用到配电网的潮流数据。由于配电网结构特点都是开环运行的，配电网呈辐射状，配电线路的电阻电抗比（R/X）较大,利用常规方法进行潮流计算会导致算法不收敛，而前推回代法是线性收敛的，解决了潮流计算收敛难的问题。近年来，开发配电管理系统（DMS）成为人们研究的热点。而配电网潮流计算作为DMS的高级应用软件之一，更是整个问题研究和分析的基础.二．计算原理及计算流程2.1前推回代法计算原理前推回代法已知配电网的始端电压和末端负荷，以馈线为基本计算单位。最初假设全网电压都为额定电压，根据负荷功率由末端向始端逐段推算,仅计算各元件中的功率损耗而不计算节点电压，求得各支路上的电流和功率损耗，并据此获得始端功率,这是回代过程；再根据给定的始端电压和求得的始端功率，由始端向末端逐段推算电压降落，求得各节点电压，这是前推过程。如此重复上述过程，直至各个节点的功率偏差满足允许条件为止.图2—1所示的网络结构即为典型的辐射状配电网结构.首先要搜索节点关系,确定拓扑结构表。为了配合算法和避免复杂的网络编号，采用以下原始数据输入结构，不用形成节点导纳矩阵，就可以自动搜索节点关系，确定网络的拓扑结构。节点结构体：｛节点号节点有功节点无功｝支路结构体：｛支路首端节点号支路末端节点号支路电阻支路电抗｝根据线路首末节点，就可以确定每个节点连接的节点及其关系，从而可以形成整体的树状的关系结构。为了形成层次关系，确定节点计算顺序要利用网络拓扑结构，经过多次按层遍历的广度优先搜索，形成层次关系，确定前推后代潮流算法的节点计算顺序.具体方法如下：搜索末梢节点作为第一层节点;搜索末梢节点的父节点作为第二层节点；继续搜索第二层节点的父节点作为第三层节点,这样反的搜索下去，直到搜索到某层节点的父节点全部是根节点时停止搜索；删除在后面层次中有重复的前面层次中的节点，形成真正的层次关系，确定潮流计算的节点顺序.前推回代法基于支路电流进行，首先假定各节点的电压幅值为1,幅角为0,具体计算步骤为:••ij1）从第一层节点开始，根据基尔霍夫电流定律,求支路上的电流：乂乂2-1)=s/U=P—jQ/Ujjjjj••式中，Sj是节点j的功率，Uj是节点j的电压.2）从第二层开始逐层计算非末梢节点的注入电流，根据基尔霍夫电流定律应等于（3-1）式与该节点流出电流之和:tij(k)=SQj(k)+罠(k)2—2)3）由步骤1）和2）可求出所有支路的支电流，再利用已知的根节点电压，从根节点向后顺次求得各个负荷节点的电压Uj(1)=Ui(1)-Tij(0)Zij(2—3)其中i为父节点,j为子节点，Z为i、j间支路的阻抗。4）计算各节点的电压幅值修正量：△Uj（1>Uj⑴-Uj（0）（2-4）5）计算节点电压修正量的最大值max(Z\Uj(k))6）判别收敛条件：(2—5)max(Z\Uj(k))<6其中k为迭代次数，若最大电压修正量小于阈值，则跳出循环，输出电压计算结果；否则重复步骤（1）〜（6），直到满足（3-5）式的条件为止。7）在得到各个节点的电压电流后，就可以计算线路潮流S：S=UIjjij(2-6)总之，（2-1）~（2—3）式为一组递归方程,对树进行前向遍历，从树的末梢节点出发，利用已知的负荷功率，逐一计算（2—1）~（2-2）式，即可求得根节点处的电流，再从根节点出发，对树进行后向遍历，用（2—3）式可求各节点电压。这样就完成一次前推后代的计算,迭代重复进行，直至满足收敛标准为止.2.2前推回代法计算流程要看懂前推回代法计算程序,报告叙述计算原理及计算流程。绘制计算流程框图.确定前推回代支路次序（广度优先，或深度优先），编写前推回代计算输入文件.进行潮流计算。列为节点配电网结构图及系统支路参数和系统负荷参数表.1o10o11124?-o13图2—2节点配电网结构图表1系统支路参数支路R（q。）X（0。）B/2(T)(S)K1~23。3673.6850。02〜32。3562.5410。03〜41.1451。280.04〜54.5245.040.02~60.8561。140.06〜72。7452.9650.02~83.7434.2510。08〜92。2372.7560.03〜104.144。6960.03〜111。3281.7630.011〜122.4362。8660。04~133.5213.9660。0表2系统负荷参数节点编号节点类型节点初始电压（kV）P(MVA)iQ(MVA)i1根节点10。4002中间节点10.00。03420.03013中间节点10.00.06930.06424中间节点10.00.08450。07635叶节点10。00。02950。02616中间节点10。00。04740。04097叶节点10.00。11760。09578中间节点10.00。09460.08579叶节点10。00。09160.085910叶节点10。00。02710.022911中间节点10。00。06960。064312叶节点10.00。06760。057913叶节点10。00.02980.02422.3主程序清单：[PQ,FT,RX]=case113()；%调用数据文件NN=size(PQ，1)；％节点数NB=size(FT,1);％支路数数V=PQ(:，1)；%V初始电压相量maxd=1k=1whilemaxd〉0.0001PQ2=PQ;%每一次迭代各节点的注入有功和无功相同PL=0.0；fori=1:NBkf=FT(i，1);％前推始节点号kt=FT(i，2);％前推终节点号x=(PQ2(kf,2)人2+PQ2(kf,3)人2)/V(kf)/V(kf);%计算沿线电流平方APQ1(i,1)=PQ2(kf，2)+RX(i,1)*x；%计算支路首端有功/MWRX(i,l)〜RPQ1(i，2)=PQ2(kf，3)+RX(i，2)＊x；％计算沿支路的无功损耗/MvarRX(i,2)~XPQ2(kt，2)=PQ2(kt，2)+PQl(i,l);％用PQl去修正支路末端节PAGE\*MERGEFORMAT#l0点的有功P单位MWPQ2（kt,3）=PQ2（kt，3）+PQ1（i,2）;％用PQ1去修正支路末端节点的有功Q单位MvarPL=PL+RX（i，1）＊x;endangle（l）=O。0;fori=NB:—1：1kf=FT（i,2）；％回代始节点号kt=FT（i,l）；％回代终节点号dvl=（PQl（i,l）＊RX（i,l）+PQl（i，2）＊RX（i，2））/V（kf）；％计算支路电压损耗的纵分量dvldv2=（PQl（i,l）*RX（i，2）-PQl（i，2）＊RX（i，l））/V（kf）；％计算支路电压损耗的横分量dv2V2（kt）=sqrt（（V（kf）一dvl）人2+dv2人2）;%计算支路末端电压/kVangle（kt）=angle（kf）+atand（dv2/（V（kf）—dvl））;％计算支路endmaxd=abs（V2（2）—V（2））;V2（l）=V（l）；fori=3:l：NNifabs（V2（i）-V（i））〉maxd；maxd=abs（V2（i）—V（i））；endendmaxdk=k+lPQl%潮流分布即支路首端潮流MVAV=V2％节点电压模计算结果kVangle%节点电压角度计算结果单位度PL％网损单位MWendclear2。4输入文件清单：function[PQ,FT，RX]=case113()PQ=[%节点电压有功无功10。40010.00。03420.030110.00.06930.064210.00。08450.076310。00。02950.026110。00。04740。040910.00.11760。095710.00。09460。085710。00。09160.085910。00.02710。022910。00.06960.064310。00。06760.057910。00.02980.0242]；FT=[％首端末端10354134431211113766298823221]；RX=[％RX4.144.6964。5245。043.5213.9661.1451。282.4362。8661。3281。7632.7452。9650。8561.142。2372.7563。7434。2512。3562。5413.3673。685];2。5计算结果清单maxd=1k=1maxd=0.1780k=2maxd=0.1787k=3maxd=0.1793k=4maxd=0.1226k=5maxd=0.0010k=6maxd=2。6021e-004k=7maxd=6.1046e—005k=8PQ1=0。02720.02300。02960。02620。02990.02430。14440。12730。06780.05810。13790。12310.11830。09640。16610。13790.09200.08640。18910。17500。38520。34450。81160。7278V=10。40009.87959。69919。66529。63779。84929.78729.73269.68709.67649。65789.62359。6444angle=00。30110.40110。42500.44380.34310.39420.38990.42660。42090.44980.48230.4452PL=0。0488三．前推回代法计算流程图经过之前的理论知识,我们对MATLAB的基本指令有了初步的了解，我们就可以画出程序编程框图,按照程序编程框图，我们可以通过MATLAB软件进行编程，实现我们所求的前推回代法计算.程序编程框图如下：丁―TXli_rTl切匸HT1"一匸二一氏汞豪麻87f飯稅需5Tr和业号曲前黑助再*鹑味沌熾聽猪鼎嚮辎胡枫*韦贞电也禺出舍码虑赶的附側唱伍探鬧<8勺曲■严1畀出静昌置耻it井号粕庫前善文鼻且渝相■帕幣盛均幡啟算轴彗人歸电渝席露湍辟临踽<暑代箭辱十世石的*告芋点电版砌量之热抽欖馆巾鮒单九他冋尺小于廿了”临倉出专•需倍囉1图3—1程序流程框图参考文献何仰赞温增银《电力系统分析》华中科技大学出版社.李维波.《MATLAB在电气工程中应用》中国电力出版社.2007