电力系统分析潮流计算.docx

1、电力系统分析潮流计算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（35110KV），中压配电网（610KV，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

2、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

3、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

4、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(RX)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 D

5、MS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关系，确定拓扑结构表。

6、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

7、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、

8、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

9、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（.）X（.）B/2(TK) （S）123.3673.6850.0232.3562.5410.0341.1451.280.0454.5245.040.0260.8561.140.0672.7452.9650.0283.7434.2510.0892.2372.7560.03104.144.6960.03

10、111.3281.7630.011122.4362.8660.04133.5213.9660.0表2 系统负荷参数节点编号节点类型节点初始电压（kV）Pi（MVA）Qi（MVA）1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10.00.069

11、60.064312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=1while maxd0.0001 PQ2=PQ; %每一次迭代各节点的注入有功和无功相同 PL=0.0;for i=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

12、流平方A PQ1(i,1)=PQ2(kf,2)+RX(i,1)*x; %计算支路首端有功/MW RX(i,1)R PQ1(i,2)=PQ2(kf,3)+RX(i,2)*x; %计算沿支路的无功损耗/Mvar RX(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;endangle(1)=0.0;for i=NB:-1:1 kf=FT(i,2); %回代始节点号 kt=FT(i,1

13、); %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+dv22); %计算支路末端电压/kV angle(kt)=angle(kf)+atand(dv2/(V(kf)-dv1); %计算支路endmaxd=abs(V2(2)-V(2);V2(1)=V(1);for i=3:1:NN if abs(V2(i)-V(i)maxd; m

14、axd=abs(V2(i)-V(i); end endmaxdk=k+1PQ1 %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10.4 0 010.0 0.0342 0.030110.0 0.0693 0.064210.0 0.0845 0.076310.0 0.0295 0.026110.0 0.0474 0.040910.0 0.1176 0.095710.0 0.0946 0.085710.

15、0 0.0916 0.085910.0 0.0271 0.022910.0 0.0696 0.064310.0 0.0676 0.057910.0 0.0298 0.0242;FT=%首端 末端 10 35 413 44 312 1111 37 66 29 88 23 22 1;RX=% R X 4.14 4.6964.524 5.043.521 3.9661.145 1.282.436 2.8661.328 1.7632.745 2.9650.856 1.142.237 2.7563.743 4.2512.356 2.5413.367 3.685;2.5计算结果清单：maxd =1k = 1

16、maxd =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.

17、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 0.4250 0.4438 0.3431 0.3942 0.3899 0.4266 0.4209 0.4498 0.4823 0.4452PL =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：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