电力系统分析潮流计算讲解.docx
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电力系统分析潮流计算讲解
电力系统分析潮流计算报告
寸录
•.配电网概述3...
1•1配电网的分类
3.・・
1.2配电网运行的特点及要求3..
1.3配电网潮流计算的意义4..
-・计算原理及计算流程
2.1前推回代法计算原理
2.2前推回代法计算流程
2.3主程序清单：
9...
2.4输入文件清单：
1..1
2.5计算结果清单：
1..2.
三.前推回代法计算流程图
・3
参考文献
••配电网扌既述
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：
（I）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。
图2-1辐射状配电系统
首先要搜索节点矢系，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矢系，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矣系，从而可以形成整体的树状的矢系结构。
为了形成层次矢系，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，形成层次尖系，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
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，形成真正的层次尖系，
确定潮流计算的节点顺序0
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：
li厂Sj/Uj二Pj-jQj/Uj¥
2-丄）
su
式中」是节点j的功率，w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：
m•
Iij（k）二Sj/Uj（k）+?
Ijk（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
其中i为父节点'为子节点，乙为i、j间支刪脾抗。
Uj⑴二Ui（i）-1“（0）
Zij
4）计算各节点的电压幅值修正量：
DUj⑴二uj（i）-u
2-4）
5）计算节点电压修正量的最大
max（dUj
（k））
（S-3）
ra\/习、n仃、xrui
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
7）在得到各个节点的电压电流后，就可以计算线路潮流S:
5u」丄a2-6）
总之，（2-1）~（2-3）式为一组递归方程，对树进行前向遍历，从树
的末梢节点岀发，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。
1
62
101112
13
图2-2节点配电网结构图
表1系统支路参数
支路
R（Q.）
X（Q.）
B/2（TK）（S）
「2
3.367
3.685
0.0
23
2.356
2.541
0.0
3〜4
1.145
1.28
0.0
4.524
5.04
0.0
2R
0.856
1.14
0.0
67
2.745
2.965
0.0
28
3.743
4.251
0.0
«Q
2.237
2.756
0.0
qm
4.14
4.696
0.0
211
1.328
1.763
0.0
1T12
2.436
2.866
0.0
413
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
Pi（MVA）
Qi（MVA）
（kV）
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]二easel13（）；%调用数据文件
NN二size（PQ,1）；%节点数
NB二size（FT,1）；%支路数数
V二PQ（：
1）；%v初始电压相量
maxd=l
k=l
whilemaxd>0.0001
PQ2二PQ；%每一次迭代各节点的注入有功和无功相同
PL二0.0：
fori=l：
NB
kf二FT（i,1）；%前推始节点号
kt二FT（i,2）；%前推终节点号
x二（PQ2（kf,2厂2+PQ2（kf,3厂2）/V（kf）/V（kf）；%计算沿线电流平方A
PQl（i,l）Z2PQ2（kf,2）+RX（i,l）*x；%计算支路首端有功/MW
RX（i,1厂R
%计算沿支路的无功损耗/Mvh
PQ1（i,2）=PQ2（kf,3）+RX（i,2）*x；
RX（i,2）~X
PQ2（kt,2）=PQ2（kt,2）+PQl（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）+PQl（i,2）；%用PQ1去修正支路末端节点的有功Q单位
Mvar
PL二PL+RX（i,l）*x；
end
angle
（1）=0.0；
fori二NB:
-1：
1
kf二FT（i,2）；%回代始节点号
毗二FT（i,1）；%回代终节点号
%计算支路电压损耗的纵
%计算支路电压损耗的横
0/二丄咎*Ttr口々士占草r±3mdv>（PQ1（i,1）*RX（i,1）+PQ1（i,2）*RX（i,2））/V（kf）；
分量dvl
dv2二（PQl（i,l）*RX（i,2）-PQl（i,2）*RX（i,1））/V（kf）；分量dv2
V2（kt）=sqrt（（V（kf）-dvl）2+dv22）；
angle（kt）=angle（kf）+atand（dv2/（V（kf）-dvl））；endmaxd=abs（V2
（2）-V
（2））；
V2（l）二V（l）；
fori二3：
1：
NN
ifabs（V2（i）-V（i））>maxd；
maxd=abs（V2（i）-V（i））；
end
end
maxdk=k+l
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
PL
%网损单位MW
end
clear
2•4输入文件j青单：
function[PQ,FT,RX]=casell3（）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
1211
2
3
1
2
];
RX=[
X
%R
4.14
4.696
5.04
4.524
3.966
3.521
1.28
1.145
2.866
2.436
1.763
1.328
2.965
2.745
1.14
0.856
2.756
2.237
4.251
3.743
2.541
2.356
3.685
3.367
〕；
2.5计算结果清单
maxd=1
k二1
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=2.602le-004k=7
maxd=6.1046e-005
k=8
PQ1=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
0.7278
V=10・4000
9.87959.69919.66529.63779.84929.78729.7326
9.68709.67649.65789.62359.6444
angle=00.30110.40110.42500.44380.34310.39420.3899
0.42660.42090.44980.48230.4452
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MATLAE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MATLAE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：
播內堵给构•附RBZ（的氏次
共風水檢0点4咄狀普点金£
幣鼻节点电匡.IT岀會窝
庄处拐制加电他液的数儘
田公戍UZMW出孑回廉电紀算与珂应的各支陀电渝用•形成鞫堵々终的事支鬲电渝
再當从權节点开的•由己如的隈常贞电区和
阿烙园埒的需支说电屯向后ifIt*D4电压
讣阿线務简扳分布及戋员
图3"程序流程框图
参考文献
[1]何仰赞温增银《电力系统分析》•华中科技大学岀版社.
[2]李维波・《MATLAB在电气工程中应用》•中国电力出版社•2007
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