电力系统分析潮流计算复习过程.docx

电力系统分析潮流计算复习过程.docx

《电力系统分析潮流计算复习过程.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力系统分析潮流计算复习过程.docx（14页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

电力系统分析潮流计算复习过程

电力系统分析潮流计算报告

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，从而采取有效措施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。

8

1

2

3

4

10

5

7

9

图2-1辐射状配电系统

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：

1）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：

（2-1）

式中，

是节点j的功率，

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：

（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

（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：

（2-4）

5）计算节点电压修正量的最大值

；

6）判别收敛条件：

（2-5）

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：

（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。

下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。

图2-2节点配电网结构图

表1系统支路参数

支路

R（Ω.）

X（Ω.）

B/2（TK）（S）

1~2

3.367

3.685

0.0

2~3

2.356

2.541

0.0

3~4

1.145

1.28

0.0

4~5

4.524

5.04

0.0

2~6

0.856

1.14

0.0

6~7

2.745

2.965

0.0

2~8

3.743

4.251

0.0

8~9

2.237

2.756

0.0

3~10

4.14

4.696

0.0

3~11

1.328

1.763

0.0

11~12

2.436

2.866

0.0

4~13

3.521

3.966

0.0

表2系统负荷参数

节点编号

节点类型

节点初始电压（kV）

Pi（MVA）

Qi（MVA）

1

根节点

10.4

0

0

2

中间节点

10.0

0.0342

0.0301

3

中间节点

10.0

0.0693

0.0642

4

中间节点

10.0

0.0845

0.0763

5

叶节点

10.0

0.0295

0.0261

6

中间节点

10.0

0.0474

0.0409

7

叶节点

10.0

0.1176

0.0957

8

中间节点

10.0

0.0946

0.0857

9

叶节点

10.0

0.0916

0.0859

10

叶节点

10.0

0.0271

0.0229

11

中间节点

10.0

0.0696

0.0643

12

叶节点

10.0

0.0676

0.0579

13

叶节点

10.0

0.0298

0.0242

2.3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=1

k=1

whilemaxd>0.0001

PQ2=PQ;%每一次迭代各节点的注入有功和无功相同

PL=0.0;

fori=1:

NB

kf=FT（i,1）;%前推始节点号

kt=FT（i,2）;%前推终节点号

x=（PQ2（kf,2）^2+PQ2（kf,3）^2）/V（kf）/V（kf）;%计算沿线电流平方A

PQ1（i,1）=PQ2（kf,2）+RX（i,1）*x;%计算支路首端有功/MWRX（i,1）~R

PQ1（i,2）=PQ2（kf,3）+RX（i,2）*x;%计算沿支路的无功损耗/MvarRX（i,2）~X

PQ2（kt,2）=PQ2（kt,2）+PQ1（i,1）;%用PQ1去修正支路末端节点的有功P单位MW

PQ2（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Mvar

PL=PL+RX（i,1）*x;

end

angle

（1）=0.0;

fori=NB:

-1:

1

kf=FT（i,2）;%回代始节点号

kt=FT（i,1）;%回代终节点号

dv1=（PQ1（i,1）*RX（i,1）+PQ1（i,2）*RX（i,2））/V（kf）;%计算支路电压损耗的纵分量dv1

dv2=（PQ1（i,1）*RX（i,2）-PQ1（i,2）*RX（i,1））/V（kf）;%计算支路电压损耗的横分量dv2

V2（kt）=sqrt（（V（kf）-dv1）^2+dv2^2）;%计算支路末端电压/kV

angle（kt）=angle（kf）+atand（dv2/（V（kf）-dv1））;%计算支路

end

maxd=abs（V2

（2）-V

（2））;

V2

（1）=V

（1）;

fori=3:

1:

NN

ifabs（V2（i）-V（i））>maxd;

maxd=abs（V2（i）-V（i））;

end

end

maxd

k=k+1

PQ1%潮流分布即支路首端潮流MVA

V=V2%节点电压模计算结果kV

angle%节点电压角度计算结果单位度

PL%网损单位MW

end

clear

2.4输入文件清单：

function[PQ,FT,RX]=case113（）

PQ=[

%节点电压有功无功

10.400

10.00.03420.0301

10.00.06930.0642

10.00.08450.0763

10.00.02950.0261

10.00.04740.0409

10.00.11760.0957

10.00.09460.0857

10.00.09160.0859

10.00.02710.0229

10.00.06960.0643

10.00.06760.0579

10.00.02980.0242

];

FT=[

%首端末端

103

54

134

43

1211

113

76

62

98

82

32

21

];

RX=[

%RX

4.144.696

4.5245.04

3.5213.966

1.1451.28

2.4362.866

1.3281.763

2.7452.965

0.8561.14

2.2372.756

3.7434.251

2.3562.541

3.3673.685

];

2.5计算结果清单：

maxd=1

k=1

maxd=0.1780

k=2

maxd=0.1787

k=3

maxd=0.1793

k=4

maxd=0.1226

k=5

maxd=0.0010

k=6

maxd=2.6021e-004

k=7

maxd=6.1046e-005

k=8

PQ1=0.02720.0230

0.02960.0262

0.02990.0243

0.14440.1273

0.06780.0581

0.13790.1231

0.11830.0964

0.16610.1379

0.09200.0864

0.18910.1750

0.38520.3445

0.81160.7278

V=10.40009.87959.69919.66529.63779.84929.78729.73269.68709.67649.65789.62359.6444

angle=00.30110.40110.42500.44380.34310.39420.38990.42660.42090.44980.48230.4452

PL=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：

图3-1程序流程框图

参考文献

[1]何仰赞温增银《电力系统分析》．华中科技大学出版社.

[2]李维波.《MATLAB在电气工程中应用》．中国电力出版社.2007