電力系統(tǒng)分析潮流計(jì)算

1、電力系統(tǒng)分析潮流計(jì)算報(bào)告目錄一配電網(wǎng)概述31.1 配電網(wǎng)的分類31.2 配電網(wǎng)運(yùn)行的特點(diǎn)及要求41.3 配電網(wǎng)潮流計(jì)算的意義4二計(jì)算原理及計(jì)算流程52.1 前推回代法計(jì)算原理52.2 前推回代法計(jì)算流程72.3主程序清單：92.4 輸入文件清單：112.5計(jì)算結(jié)果清單：13三前推回代法計(jì)算流程圖14參考文獻(xiàn)15一配電網(wǎng)概述1.1 配電網(wǎng)的分類在電力網(wǎng)中重要起分配電能作用的網(wǎng)絡(luò)就稱為配電網(wǎng)；配電網(wǎng)按電壓等級(jí)來(lái)分類，可分為高壓配電網(wǎng)（35110KV），中壓配電網(wǎng)（610KV，蘇州有20KV的），低壓配電網(wǎng)（220/380V）；在負(fù)載率較大的特大型城市，220KV電網(wǎng)也有配電功能。按供電區(qū)的功能來(lái)分

2、類，可分為城市配電網(wǎng)，農(nóng)村配電網(wǎng)和工廠配電網(wǎng)等。在城市電網(wǎng)系統(tǒng)中,主網(wǎng)是指110KV及其以上電壓等級(jí)的電網(wǎng)，主要起連接區(qū)域高壓（220KV及以上）電網(wǎng)的作用。配電網(wǎng)是指35KV及其以下電壓等級(jí)的電網(wǎng)，作用是給城市里各個(gè)配電站和各類用電負(fù)荷供給電源。從投資角度看，我國(guó)與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家的發(fā)電、輸電、配電投資比率差異很大，國(guó)外基本上是電網(wǎng)投資大于電廠投資，輸電投資小于配電投資。我國(guó)剛從重發(fā)電輕供電狀態(tài)中轉(zhuǎn)變過(guò)來(lái)，而在供電投資中，輸電投資大于配電投資。從我國(guó)城網(wǎng)改造之后，將逐漸從輸電投資轉(zhuǎn)入配電建設(shè)為主。本文是基于前推回代法的配電網(wǎng)潮流分析計(jì)算的研究，研究是是以根節(jié)點(diǎn)為10kV的電壓等級(jí)的配電網(wǎng)。1.2

3、 配電網(wǎng)運(yùn)行的特點(diǎn)及要求配電系統(tǒng)相對(duì)于輸電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于電壓等級(jí)低、供電范圍小，但與用戶直接相連，是供電部門(mén)對(duì)用戶服務(wù)的窗口，因而決定了配電網(wǎng)運(yùn)行有如下特點(diǎn)和基本要求：（1） 10kV中壓配電網(wǎng)在運(yùn)行中，負(fù)荷節(jié)點(diǎn)數(shù)多，一般無(wú)表計(jì)實(shí)時(shí)記錄負(fù)荷，無(wú)法應(yīng)用現(xiàn)在傳統(tǒng)潮流程序進(jìn)行配電網(wǎng)的計(jì)算分析，要求建立新的數(shù)學(xué)模型和計(jì)算方法。（2） 隨著鐵道電氣化和用戶電子設(shè)備的大量使用，配電網(wǎng)運(yùn)行中有大量的諧波源、三相電壓不平衡、電壓閃變等污染，要求準(zhǔn)確測(cè)量與計(jì)算配電網(wǎng)中的諧波分布，從而采取有效措施抑制配電網(wǎng)運(yùn)行中的諧波危害。（3） 由于環(huán)保條件日趨嚴(yán)格的制約，要求配電網(wǎng)運(yùn)行能制定不影響城市綠化、防火、防爆、防噪音

4、等技術(shù)和組織措施，以便減少配電網(wǎng)運(yùn)行對(duì)環(huán)境的污染。（4） 隨著用戶對(duì)供電可靠性和電壓質(zhì)量指標(biāo)的提高，還靠人工操作已無(wú)法適應(yīng)，要求現(xiàn)代配電網(wǎng)運(yùn)行不斷提高自動(dòng)化、智能水平。由于“電能”作為商品將進(jìn)入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，要求各電力公司采用需求側(cè)管理和用戶電力技術(shù)，以降低配電網(wǎng)運(yùn)行的線損和年運(yùn)行費(fèi)用，提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，從而降低配電成本，并積極協(xié)助用戶搞好優(yōu)化用電計(jì)劃、節(jié)約用電，推行戰(zhàn)略節(jié)電和戰(zhàn)略負(fù)荷開(kāi)拓等積極措施，進(jìn)一步提高對(duì)用戶的服務(wù)質(zhì)量和降低供電企業(yè)的成本，達(dá)到雙方受益的目的。1.3 配電網(wǎng)潮流計(jì)算的意義配電網(wǎng)潮流計(jì)算是配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)分析的基礎(chǔ)，配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、故障處理、無(wú)功優(yōu)化和狀態(tài)估計(jì)等都需要用到配電網(wǎng)的

5、潮流數(shù)據(jù)。由于配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)都是開(kāi)環(huán)運(yùn)行的，配電網(wǎng)呈輻射狀，配電線路的電阻電抗比(RX)較大，利用常規(guī)方法進(jìn)行潮流計(jì)算會(huì)導(dǎo)致算法不收斂，而前推回代法是線性收斂的，解決了潮流計(jì)算收斂難的問(wèn)題。近年來(lái)，開(kāi)發(fā)配電管理系統(tǒng)（DMS）成為人們研究的熱點(diǎn)。而配電網(wǎng)潮流計(jì)算作為 DMS的高級(jí)應(yīng)用軟件之一，更是整個(gè)問(wèn)題研究和分析的基礎(chǔ)。二計(jì)算原理及計(jì)算流程2.1 前推回代法計(jì)算原理 前推回代法已知配電網(wǎng)的始端電壓和末端負(fù)荷，以饋線為基本計(jì)算單位。最初假設(shè)全網(wǎng)電壓都為額定電壓，根據(jù)負(fù)荷功率由末端向始端逐段推算，僅計(jì)算各元件中的功率損耗而不計(jì)算節(jié)點(diǎn)電壓，求得各支路上的電流和功率損耗，并據(jù)此獲得始端功率，這是回代過(guò)

6、程；再根據(jù)給定的始端電壓和求得的始端功率，由始端向末端逐段推算電壓降落，求得各節(jié)點(diǎn)電壓，這是前推過(guò)程。如此重復(fù)上述過(guò)程，直至各個(gè)節(jié)點(diǎn)的功率偏差滿足允許條件為止。圖2-1所示的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)即為典型的輻射狀配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。8123410579圖2-1 輻射狀配電系統(tǒng)首先要搜索節(jié)點(diǎn)關(guān)系，確定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)表。為了配合算法和避免復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)編號(hào)，采用以下原始數(shù)據(jù)輸入結(jié)構(gòu)，不用形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，就可以自動(dòng)搜索節(jié)點(diǎn)關(guān)系，確定網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)體：節(jié)點(diǎn)號(hào)節(jié)點(diǎn)有功節(jié)點(diǎn)無(wú)功支路結(jié)構(gòu)體：支路首端節(jié)點(diǎn)號(hào) 支路末端節(jié)點(diǎn)號(hào) 支路電阻 支路電抗根據(jù)線路首末節(jié)點(diǎn)，就可以確定每個(gè)節(jié)點(diǎn)連接的節(jié)點(diǎn)及其關(guān)系，從而可以形成整體的樹(shù)狀的關(guān)系結(jié)

7、構(gòu)。為了形成層次關(guān)系，確定節(jié)點(diǎn)計(jì)算順序，要利用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)多次按層遍歷的廣度優(yōu)先搜索，形成層次關(guān)系，確定前推后代潮流算法的節(jié)點(diǎn)計(jì)算順序。具體方法如下：搜索末梢節(jié)點(diǎn)作為第一層節(jié)點(diǎn)；搜索末梢節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)作為第二層節(jié)點(diǎn)；繼續(xù)搜索第二層節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)作為第三層節(jié)點(diǎn)，這樣反的搜索下去，直到搜索到某層節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)全部是根節(jié)點(diǎn)時(shí)停止搜索；刪除在后面層次中有重復(fù)的前面層次中的節(jié)點(diǎn)，形成真正的層次關(guān)系，確定潮流計(jì)算的節(jié)點(diǎn)順序。前推回代法基于支路電流進(jìn)行，首先假定各節(jié)點(diǎn)的電壓幅值為1，幅角為0，具體計(jì)算步驟為：1）從第一層節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，根據(jù)基爾霍夫電流定律，求支路上的電流： （2-1）式中，是節(jié)點(diǎn) j 的功率，是

8、節(jié)點(diǎn) j 的電壓。2）從第二層開(kāi)始逐層計(jì)算非末梢節(jié)點(diǎn)的注入電流，根據(jù)基爾霍夫電流定律應(yīng)等于（3-1）式與該節(jié)點(diǎn)流出電流之和： （2-2）3）由步驟1）和2）可求出所有支路的支電流，再利用已知的根節(jié)點(diǎn)電壓，從根節(jié)點(diǎn)向后順次求得各個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓 （2-3）其中i為父節(jié)點(diǎn)，j為子節(jié)點(diǎn)，Z為i、j間支路的阻抗。4）計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的電壓幅值修正量： （2-4）5）計(jì)算節(jié)點(diǎn)電壓修正量的最大值；6）判別收斂條件： （2-5）其中k為迭代次數(shù)，若最大電壓修正量小于閾值，則跳出循環(huán)，輸出電壓計(jì)算結(jié)果；否則重復(fù)步驟（1）（6），直到滿足（3-5）式的條件為止。7）在得到各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓電流后，就可以計(jì)算線路潮流S：

9、（2-6）總之，（2-1）（2-3）式為一組遞歸方程，對(duì)樹(shù)進(jìn)行前向遍歷，從樹(shù)的末梢節(jié)點(diǎn)出發(fā)，利用已知的負(fù)荷功率，逐一計(jì)算（2-1）（2-2）式，即可求得根節(jié)點(diǎn)處的電流，再?gòu)母?jié)點(diǎn)出發(fā)，對(duì)樹(shù)進(jìn)行后向遍歷，用（2-3）式可求各節(jié)點(diǎn)電壓。這樣就完成一次前推后代的計(jì)算，迭代重復(fù)進(jìn)行，直至滿足收斂標(biāo)準(zhǔn)為止。2.2 前推回代法計(jì)算流程要看懂前推回代法計(jì)算程序，報(bào)告敘述計(jì)算原理及計(jì)算流程。繪制計(jì)算流程框圖。確定前推回代支路次序（廣度優(yōu)先，或深度優(yōu)先），編寫(xiě)前推回代計(jì)算輸入文件。進(jìn)行潮流計(jì)算。 下列為節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖及系統(tǒng)支路參數(shù)和系統(tǒng)負(fù)荷參數(shù)表。圖2-2 節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖表1 系統(tǒng)支路參數(shù)支路R（.）X（.

10、）B/2(TK) （S）123.3673.6850.0232.3562.5410.0341.1451.280.0454.5245.040.0260.8561.140.0672.7452.9650.0283.7434.2510.0892.2372.7560.03104.144.6960.03111.3281.7630.011122.4362.8660.04133.5213.9660.0表2 系統(tǒng)負(fù)荷參數(shù)節(jié)點(diǎn)編號(hào)節(jié)點(diǎn)類型節(jié)點(diǎn)初始電壓（kV）Pi（MVA）Qi（MVA）1根節(jié)點(diǎn)10.4002中間節(jié)點(diǎn)10.00.03420.03013中間節(jié)點(diǎn)10.00.06930.06424中間節(jié)點(diǎn)10.00.084

11、50.07635葉節(jié)點(diǎn)10.00.02950.02616中間節(jié)點(diǎn)10.00.04740.04097葉節(jié)點(diǎn)10.00.11760.09578中間節(jié)點(diǎn)10.00.09460.08579葉節(jié)點(diǎn)10.00.09160.085910葉節(jié)點(diǎn)10.00.02710.022911中間節(jié)點(diǎn)10.00.06960.064312葉節(jié)點(diǎn)10.00.06760.057913葉節(jié)點(diǎn)10.00.02980.02422.3主程序清單：PQ,FT,RX=case113(); %調(diào)用數(shù)據(jù)文件NN=size(PQ,1); %節(jié)點(diǎn)數(shù)NB=size(FT,1); %支路數(shù)數(shù)V=PQ(:,1); %V初始電壓相量maxd=1k=1whi

12、le maxd>0.0001 PQ2=PQ; %每一次迭代各節(jié)點(diǎn)的注入有功和無(wú)功相同 PL=0.0;for i=1:NB kf=FT(i,1); %前推始節(jié)點(diǎn)號(hào) kt=FT(i,2); %前推終節(jié)點(diǎn)號(hào) x=(PQ2(kf,2)2+PQ2(kf,3)2)/V(kf)/V(kf); %計(jì)算沿線電流平方A PQ1(i,1)=PQ2(kf,2)+RX(i,1)*x; %計(jì)算支路首端有功/MW RX(i,1)R PQ1(i,2)=PQ2(kf,3)+RX(i,2)*x; %計(jì)算沿支路的無(wú)功損耗/Mvar RX(i,2)X PQ2(kt,2)= PQ2(kt,2)+PQ1(i,1); %用PQ1去修

13、正支路末端節(jié)點(diǎn)的有功P 單位MW PQ2(kt,3)= PQ2(kt,3)+PQ1(i,2); %用PQ1去修正支路末端節(jié)點(diǎn)的有功Q 單位Mvar PL=PL+RX(i,1)*x;endangle(1)=0.0;for i=NB:-1:1 kf=FT(i,2); %回代始節(jié)點(diǎn)號(hào) kt=FT(i,1); %回代終節(jié)點(diǎn)號(hào) dv1=(PQ1(i,1)*RX(i,1)+PQ1(i,2)*RX(i,2)/V(kf); %計(jì)算支路電壓損耗的縱分量dv1 dv2=(PQ1(i,1)*RX(i,2)-PQ1(i,2)*RX(i,1)/V(kf); %計(jì)算支路電壓損耗的橫分量dv2 V2(kt)=sqrt(V(

14、kf)-dv1)2+dv22); %計(jì)算支路末端電壓/kV angle(kt)=angle(kf)+atand(dv2/(V(kf)-dv1); %計(jì)算支路endmaxd=abs(V2(2)-V(2);V2(1)=V(1);for i=3:1:NN if abs(V2(i)-V(i)>maxd; maxd=abs(V2(i)-V(i); end endmaxdk=k+1PQ1 %潮流分布 即支路首端潮流MVAV=V2 %節(jié)點(diǎn)電壓模計(jì)算結(jié)果kVangle %節(jié)點(diǎn)電壓角度計(jì)算結(jié)果單位度PL %網(wǎng)損單位MWendclear2.4 輸入文件清單：function PQ,FT,RX=case113

15、()PQ=%節(jié)點(diǎn)電壓 有功 無(wú)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 10354134431211113766 29 88 23 22 1;RX=% R X 4.14 4.6964.5245.043.5213.9661.

16、1451.282.4362.8661.3281.7632.7452.9650.8561.142.2372.7563.7434.2512.3562.5413.3673.685;2.5計(jì)算結(jié)果清單：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 =0.0272 0.0230 0.0296 0.0262 0.0299 0.0243 0.1444 0.1273 0.0678 0.0581 0.1379 0.1231 0.1183 0.0964 0.1661 0.1379 0.0920 0.0864 0.1891 0.1750 0.3852 0.3445 0.8116 0.7278V =10.4000 9.8795 9.6991 9.6652 9.6377 9.8492 9.7872 9.7326 9.6870 9.6764 9.6578 9.6235 9.6444angle =0 0.3011 0.4011 0