基于BPA的C县电网无功优化分析毕业设计.doc

目录基于BPA的C县电网无功优化分析毕业设计摘 要I第1章 绪 论11.1 引言11.2 选题的意义31.3 国内外发展概况3第2章 PSD-BPA潮流程序简介52.1 PSD-BPA潮流程序概述52.2 PSD-BPA潮流程序的基本功能和特点52.3 PSD-BPA潮流程序输入、输出数据的说明及注意事项72.4 PSD-BPA潮流程序的常见节点及控制语句82.5 PSD-BPA潮流程序网络数据的修改102.6 PSD-Clique 地理接线图简介122.7 利用PSD-BPA进行无功优化分析的步骤132.8 本章小结21第3章 基于PSD-BPA的C县电网潮流计算233.1 概述233.2 原始数据的收集与整理233.3 C县电网的无功优化潮流程序及地理接线图313.4 潮流计算结果分析333.5 潮流计算结果对C县电网规划与运行的作用333.6 基于PSD-BPA的C县电网无功优化分析的意义333.7 本章小结34第4章 C县电网的电能质量分析及相关措施364.1 概述364.2 电能质量问题的简介364.3 电能质量的概念、定义及分类374.4 表征电能质量的相关参数384.5 电能质量中关于电压质量的相关问题424.6 电压质量中关于电压暂降问题的简介444.7 电压暂降的危害及相关国际标准464.8 电能质量的检测方法474.9 应对电压暂降的相关措施484.10 结语494.11 提高电能质量的目的504.12 本章小结50第5章 基于PSD-BPA的C县电网无功优化分析525.1 概述525.2 无功优化535.3 无功优化的依据和原则575.4 无功优化的补偿方案585.5 C县电网的无功优化分析605.6 本章小结61第6章 结论与展望626.1 结论626.2 展望63参考文献64附录 A C县电网无功优化潮流程序66附录 B 不同电压等级输电线路参数计算程序79致谢80- 59 -第1章 绪论第1章 绪 论1.1 引言一百多年以前，人类发明了电力技术并建立起了电力工业，人类历史因电力技术的产生而从蒸汽时代进入到电气时代。电力技术与电力工业的出现及发展彻底改变了人们的生产与生活面貌，促使经济以前所未有的速度发展。电力技术的广泛应用和电力需求的不断增加，促使电力技术和电力工业进一步向高电压等级、大机组、大电网方向发展。电能是最方便、最清洁的二次能源，是现代人类社会利用能源的主要形式。由发电、变电、输电、配电及用电等环节组成了电能的生产与消费系统，该系统将自然界的一次能源经发电机等设备转化为电能，然后再经输电、变电、配电系统将电能传输至负荷中心，电能最后通过各种设备转换成动力、热、光等不同形式的能量，服务于经济建设和人民的生活。电能生产、输送、消费的特点主要有1-2：1、 电能与国民经济各个部门之间的关系都很密切。2、 电能不能大量储存。3、 生产、输送、消费电能各个环节所组成的统一整体不可分割。4、 电能生产、输送、消费工况的改变十分迅速。5、 对电能质量的要求颇为严格。6、 电力系统的暂态过程非常的短暂。我国的电源建设在“有序开发水电，优化发展煤电，因地制宜发展新能源发电，开发与节约并重”方针的指导下，得到了长足的发展。在这种方针的指导下，我国的电网开始由小变大，由弱变强，电网的电压等级也由低变高。为了更合理地配置资源，因地制宜，我国制定了西电东送、全国联网、电力市场、特高压输电等重要的战略性任务。目前，我国的电力工业已取得巨大的成就，中国也成为世界上最大的电力系统。电力系统的主体结构由电源、电网和负荷三个部分组成。为保证电力系统安全稳定且经济地运行，须在各个不同的层面上根据不同的要求配置相应的自动控制装置和通信系统，以组成信息与控制子系统。该系统使得电力系统变得更具有可观测性及可实时控制性。只有这样才可以保证正常的电能生产与消费过程以及事故的紧急处理。现代电力工业是在将水能或热能转变为电能的技术发明和科技进步的基础上发展起来的。规模巨大、运行方式多变、结构复杂、扰动随机性强、非线性因素众多等是现代电力系统所具有的基本特征。除此之外，由于现代电力系统供电功率相比以前来说大了很多，所以对现代电力系统的正常运行我们又提出了以下的要求：1、 保证可靠地持续供电。2、 保证良好的电能质量。3、 保证系统运行的经济性。电力系统的运行与控制要同时兼顾以上的要求。电力系统本身是一个非常复杂的大系统，涉及到各种不同特性的元件，系统中所有相互独立的元件通过电力网络紧密联系在一起。同时，由于不同特性的元件相互连接在一起有一个优化组合的问题，所以我们应该尽可能的使用特性相同或相似的元件构成网络，以使电力网络的拓扑结构变得简单，运行变的安全、经济、可靠，这也是对电力系统运行的基本要求。伴随着计算机技术迅猛发展和广泛应用的影响，电力系统的分析和计算由主要依靠经验操控逐渐转变成依靠现有的计算机软件进行实时的分析和计算的另一种新局面，这对于需要实时控制的电力系统来说无疑是一种很大的进步。由于基于计算机的电力系统分析软件的应用，电力系统的控制与运行分析也变得越来越简单。所以运用电力系统分析软件进行电力系统的分析与计算已经成为一种趋势。随着社会和科技的发展，电力系统的规模变得越来越庞大，系统结构变得越来越复杂，瞬时的电压波动也可能产生很严重的后果；由于系统的电压水平与系统无功功率电源的分布和无功功率负荷的补偿量有关。因此，进行电力系统的无功优化分析有利于电力系统的安全、可靠和经济的运行。本论文讨论的主要内容是基于BPA的C县电网无功优化分析，通过本论文我们引入了一种进行电力系统无功优化分析的新方法。同时本论文也简要介绍了利用PSD-BPA进行电力系统无功优化分析的步骤和注意事项，希望能够对想学习PSD-BPA软件的有关人士有所帮助。1.2 选题的意义随着现代社会的快速发展，如何减少能源资源的消耗，提高能源资源的有效利用率，是摆在人们面前的现实问题。要想解决这一现实问题，我们必须要能够找到一种实现能源高效利用的方法，这对于构建资源节约型社会具有不可替代带的作用。为了顺应时代的潮流和现代电力系统发展的需要，实现减少能源消耗、提高电能质量。我们必须对电力系统进行优化分析。电力系统的电能质量包括电压质量、频率质量和波形质量等，其中电压质量是我们关注的重点。因为各种各样的电气设备都是按照额定电压设计的，如果电压偏低或者偏高都会影响设备的正常工作；轻则引起电气设备不正常工作，重则可能造成设备的损坏和工作人员的人身伤害。所以保证良好的电能质量首先要保证良好的电压质量。在电力系统稳态分析课程中我们了解到，电压质量的好坏与电力系统的无功功率分布情况有关；而只有在无功功率最优分布的情况下，我们才能保证良好的电能质量。无功功率的最优分布可以采用“等网损微增率准则”，也可以采用其它的方法。在本论文中，我们采用中国电力科学研究院自主研发的PSD-BPA软件进行电力系统的无功功率优化分析，其中，我们以2015年C县电网的地理接线图为优化分析的依据，利用PSD-BPA对C县电网进行了优化分析，并得出了一些建设性的建议；这对C县2015年的电网规划起到了一定的积极作用。1.3 国内外发展概况近年来，随着经济的发展、社会的进步、科技和信息化水平的提高以及全球资源和环境问题的日益突出，依靠现代信息、通信和控制技术，积极发展智能电网，适应未来可持续发展的要求，已经成为国际电力发展的现实选择。在智能电网这股强大的冲击波作用下，电力系统对电网电能质量特别是电压质量的提高提出了更高的要求；而电压质量的好坏与电网的无功功率流动情况关系密切。因此，我们应该首先来分析电网的无功优化问题，然后再在无功功率合理分布的情况下，讨论怎么样去提高电压质量。在电力系统无功优化方面，国内外学者己做了大量工作，归纳起来主要有两个方面：一是使优化中所建立的数学模型尽量反映实际情况，即目标函数和多种约束条件接近电力系统运行情况；二是针对大规模优化问题在求解过程中遇到的求解时间长、易产生局部最优解和“维数灾”等问题进行改进，提出了线形规划法、非线形规划法、Tabu搜索法、灵敏度分析以及近年来提出的模拟退火算法、遗传算法、神经网络法等算法。在电力系统中，无功补偿的原则是“就地补偿” ，即在配电网的末端进行补偿，以减少无功流动引起的损耗，但实现起来有困难。目前的状况是在配网高压侧(即110kV或35kV变电站)集中补偿居多，中压侧分散补偿很少，因此在 10kV配电线路末端实施无功补偿己经日益迫切。但配网中节点很多，分布多呈辐射状，这种多节点、多约束的无功优化规划给大规模的计算带来了困难。因此，研究进行电力系统无功优化分析的新方法不仅是一种电力系统发展的趋势，更是电力系统为提高电网电压质量的必然要求。在本文中，我们采用中国电力科学研究院自主研发的电力系统无功优化分析软件PSD-BPA对C县电网的无功功率进行优化分析；由于PSD-BPA软件是目前比较主流的无功优化分析软件，在我国的绝大部分电网已经开始使用；但是由于这种软件的普及面还不是很广泛，所以利用PSD-BPA软件对C县电网进行无功优化分析，一方面顺应了电力系统发展的要求，另一方面也有利于PSD-BPA软件的推广。第2章 PSD-BPA潮流程序简介 第2章 PSD-BPA潮流程序简介2.1 PSD-BPA潮流程序概述PSD-BPA潮流程序是“ PSD电力系统软件工具”的重要组成部分，在实际的应用过程中得到了不断发展完善和提高，对于指导全国联网和区域电网的规划、设计、科研及生产运行发挥了不可替代的作用。根据中国电力科学研究院近年来指导全国联网运行、规划、试验及调试等相关的研究项目实际经验，对 PSD-BPA 潮流程序进行了大量的完善和新功能的开发工作。本软件目前已经广泛应用于实际工程项目，如国家电网公司系统运行方式跟踪计算、全国联网、2003 年南方电网事故分析等等。2.2 PSD-BPA潮流程序的基本功能和特点2.2.1 程序规模对于不同的PSD-BPA版本来说，程序的规模也是不同的，现分别叙述如下：(1) 5000节点版本1)5000个节点，除此之外，还有用于网络化简的节点150个节点。2)11100条支路，其中包括220台带负荷调压（LTC）变压器和50台移相器。3)8条两端直流线路和25条多端直流线路。4) 80 个功率交换区域，所有的区域总共包括200个分区，各区域之间有 150 条功率交换联络线。(2) 10000节点版本1)10000个节点，除此之外，还有用于网络化简的300个节点。2)15200条支路，其中包括 300 台带负荷调压（LTC）变压器和70台移相器。3)40条两端直流线路和25条多端直流线路。4)120个功率交换区域，所有的区域总共包括300个分区，各区域之间有 140条功率交换联络线。2.2.2 程序的基本功能（1） 基本功能既可以进行交流系统的潮流计算，也可以进行双端或多端的交直流混合系统的潮流计算。（2） 节点电压控制功能由于PSD-BPA潮流程序包括节点类型很多，包括无源节点、一般的PQ节点、发电机节点和平衡节点等，所以PSD-BPA潮流程序的节点电压控制功能比较的完善，特别适用于对多种节点同时存在的系统进行无功优化分析。通过调节发电机的有功和无功出力、设备补偿设备等手段，都可以调节系统的电压水平，以使系统在最优状态运行。（3） 联络线功率的控制通过发电机自动控制功能，控制联络线的交换功率为给定数值。（4） 灵敏度的分析能够根据扰动量的大小，给出功角和电压灵敏度以及线路功率、线路损耗、网损等灵敏度分析报告。（5） 确定系统的极限输送功率通过调节发电机的有功和无功出力确保系统的发电机出力随着负荷的变化而成比例的变化，以预测网络的复合增长和减少。（6） 灵活多样的分析报告PSD-BPA潮流程序可以输出20多种分析报告，以供用户的查看和参考，对电力系统的正常运行和优化分析具有非常重要的作用。（7） 强大的检错功能PSD-BPA潮流程序包含900多种错误信息检查功能，能够及时的找出错误，并显示出错误信息，以便于广大电力用户能够及时的发现和处理系统故障。2.2.3 程序的基本特点PSD-BPA潮流程序的基本特点如下：（1）简洁而直观的程序编制界面，使人有一种舒心的感觉。（2）输入数据格式简单，除了位置需要对应之外，并无其它特殊的要求，对于刚开始学习电网无功优化的初学者来说提供能够了很大的方便。（3）输出详细而简洁的结果列表，对于工程技术人员进行最优潮流的求解和电网的优化分析以及近期规划具有不可替代的作用。（4）在编制潮流程序时，为了使我们的程序让别人能够更好地理解，我们通常需要加注释语句，这对刚开始学习潮流程序的人士来说具有非常重要的作用。而PSD-BPA潮流程序提供了良好的注释语句添加功能，对于编制潮流程序提供了很大的方便。2.3 PSD-BPA潮流程序输入、输出数据的说明及注意事项2.3.1 输入数据的说明及注意事项（1）在输入原始数据之前，我们必须对原始数据进行处理，以获得进行潮流计算所需要的数据文件。（2）在输入处理过的数据文件之前，我们需要先输入潮流程序的控制语句，以使我们编制的潮流程序能够正常的运行。（3）在输入B卡、L卡和T卡数据之前，我们最好先用注释语句说明一下，以便于以后我们对程序的检错和相关网络数据的修改和处理。（4）输入数据完成以后，在程序的最后我们一定要加上“END”语句，以表示程序结束，使程序能够正常的运行。2.3.2 输出数据的说明及注意事项（1）在经过处理的原始数据输入完成之后，我们开始运行程序，如果有错误存在，我们可以在PSD-BPA的结果输出界面查看可能存在的错误，不断的进行修改网络数据，直到我们编织的潮流程序收敛为止。（2）通常我们设定潮流程序的最大迭代次数为30次，所以如果程序在迭代30次之后还没有收敛，那么我们就应该查找我们程序中仍然存在的隐藏的错误。但是，还有一点需要说明，虽然我们的程序可能在迭代10次以后仍然显示收敛，但是我们通常认为迭代次数超过10次程序就不在收敛了，这个问题应该引起大家的注意。（3）在输出结果收敛以后，我们开始画地理接线线图，通过地理接线图，我们查看是否有功率倒流和电压越限的情况存在，如果有这种情况的出现，我们就要试着调整发电机的有功和无功出力，以使系统处于最优运行状态。2.4 PSD-BPA潮流程序的常见节点及控制语句2.4.1 程序的常见节点（1）无源节点无源节点是指注入有功功率和无功功率均为0的节点，通常填入B卡。表 31表示无源节点输入数据的格式：表 21 无源节点输入数据的格式17 1415 1819 20B 节点号基准电压分区名（2）一般的PQ节点一般的PQ节点是指发电机节点和负荷节点，通常填入B卡。下表2表示一般PQ节点输入数据的格式：表5 一般PQ节点输入数据的格式17 1415 1819 20 21 2526 30 31 3435 38B节点号基准电压分区名有功负荷无功负荷并联电抗器（3）发电机节点发电机节点是指网络中发电机所处位置代表的节点类型，通常填入B卡。表 32表示发电机节点输入数据的格式：表 22 发电机节点输入数据的格式17 1415 1819 2039 4243 4748 5253 57B节点号基准电压分区名Pmax(MW)出力PQmax(MVAR)Qmin（4）一般的PV节点一般我们把电厂的相关节点设为PV节点，通常填入BE卡，即BQ卡。表 33表示一般的PV节点输入数据的格式：表 23 一般的PV节点输入数据的格式1 27 1415 1819 2039 4243 4748 5253 5758 61BE节点号基准电压分区名Pmax(MW)出力PQmax(MVAR)QminV（标幺值）（5）节点节点是指系统中的平衡节点，每个系统必须有一个平衡节点且只有一个平衡节点，平衡节点的作用在于平衡系统的有功和无功功率，以使系统处于良好的运行状态，通常填入BS卡。表 34表示节点输入数据的格式：表 24 节点就输入数据的格式1 27 1415 18 19 2039 42 48 5253 5758 6162 65BS节点号基准电压分区名Pmax(MW)Qmax(MVAR)QminV（标幺值）（角度）2.4.2 程序的常用控制语句（1）潮流文件开始控制语句：“(POWERFLOW，CASEID=方式名，PROJECT=工程名)”。（2）计算方法和最大迭代次数控制语句：“/SOL_ITER，DECOUPLED=PQ法次数， NEWTON=牛拉法次数”。（3）计算结果输出控制语句：“/P_OUTPUT_LIST，”。（4）计算结果输出顺序控制语句：“/RPT_SORT = ”。（5）计算结果分析列表控制语句：“/P_ANALYSIS, LEVEL = ？”。（6）潮流计算结果二进制文件名控制语句：“/NEW_BASE，FILE=文件名”。（7）潮流图和地理接线图结果文件控制语句：“/PF_MAP，FILE=文件名”。（8）网络数据控制语句：“/NETWORK_DATA”。（9）潮流文件结束控制语句：“(END)”。（10）修改网络数据的控制语句：“/CHANGES，FILE=*”.当取“FILE*”或略去该项时，修改记录必须紧跟在该语句后输入。当取“FILE（文件名）”时，将所有记录装入一个文件，由该语句去调用。这一语句在作业联算（用 NEXTCASE语句）和合并网络等计算中特别有用。2.5 PSD-BPA潮流程序网络数据的修改PSD-BPA潮流程序网络数据的修改是指在网络原有数据的基础上，对部分节点或者线路的相关参数进行一定的修正，以求能够得到更为合理网络潮流分布。对网路数据的修改通常包括以下情况：（1） 增加新的数据：修改码=空白。（2） 删除数据：修改码=D。（3） 修正数据：修改码=M。（4） 恢复数据：修改码=R。算例：(POWERFLOW，CASEID=IEEE91,PROJECT=IEEE_9BUS_TEST_SYSTEM)/OLD_BASE，FILE = IEEE90.BSE 上句为指定老库文件 /P_INPUT_LIST，ZONES=ALL/P_OUTPUT_LIST，ZONES=ALL/CHANGESB 节点1 230.01L 节点1 230. 母线1 230. 0.001上两句为增加节点线路B M 母线A 230.01 50.L M 母线A 230. 母线B 230. 0.00上两句为修改参数(NEXTCASE，CASEID=IEEE92，PROJECT=IEEE_9BUS_TEST_SYSTEM)上句为进行下一个作业/P_INPUT_LIST，ZONES=ALL/P_OUTPUT_LIST，ZONES=ALL/CHANGESB D 节点1 230.上句为删除节点(NEXTCASE，CASEID=IEEE93，PROJECT=IEEE_9BUS_TEST_SYSTEM)上句为进行下一个作业/P_INPUT_LIST，ZONES=ALL/P_OUTPUT_LIST，ZONES=ALL/CHANGESB R 节点1 230.上句为恢复节点数据(END)上句为潮流程序结束语句在本实例中，我们首先指定一个老库文件，然后在此文件的基础上进行了一下工作：首先我们增加了一个节点“节点1 230.”和节点1与网络相连的线路；将节点“母线A 230.”的并联无功负荷改为 50Mvar；将线路“母线A 230. 母线B 230.”的电阻改为 0。接下来，我们使用NEXTCASE语句指示下一个新作业的开始，即删除前一个部分中新增的节点，删除节点的同时程序自动将与之相连的线路。最后，我们继续使用 NEXTCASE 语句开始另外一个新的作业；恢复前一个作业中删除的节点。在本算例中，我们相当于进行了3个潮流的计算，最终的输出结果也是 3 组结果。2.6 PSD-Clique 地理接线图简介PSD-Clique 地理接线图是为了方便检查我们所编制的潮流程序是否正确以及以形象而直观的图形来展示我们所编制的潮流程序的功率流向和电压质量是否满足要求而设计的，对于我们程序的调试和改错具有不可替代的作用，在实际的应用中得到了广泛的认可与赞同。2.6.1 PSD-Clique 地理接线图的特点（1）应用程序界面简洁而直观，操作方便、灵活、图形编辑能力较强、输入输出功能较全。（2）不同节点用不同的符号表示，画面简洁、明了；图形输出结果比较直观。（3）在打开地理接线图的同时只要对源文件进行扫描，软件就会自动将所要绘制的图形的相关数据自动装入，极大地方便了用户。（4）可以利用地理接线图显示网络潮流和各个节点的相关数据，比如：站数据、节点电压等等。2.6.2 PSD-Clique 地理接线图输入输出相关文件*.dat：潮流计算数据文件*.map：潮流图的潮流计算二进制结果文件*.dxt：地理接线图格式潮流图存储文件1.2以后的版本程序只需要装入潮流计算数据文件名即可，由专用控制语句自动提取*.map文件。2.6.3 PSD-Clique 地理接线图相关注意事项（1）装入结果文件装入结果文件（*.MAP），如果该文件不存在，则自动取用存储在*.DXT 文件中的上次 MAP 文件对应的潮流结果。（2）加入节点在加入节点时，我们首先应该讲与此节点有关的数据全部加入，其次，我们应该选择正确的节点类型，因为只有在节点类型正确的情况下，我们的潮流流向才能正确。（3）变压器中性点的处理对于变压器的中性点，我们要视情况而定，有时需要加入相关数据，有时可以不加入相关的数据。2.7 利用PSD-BPA进行无功优化分析的步骤潮流计算是电力网络设计及运行中最基本的计算。通过给定电网结构、参数、发电机、负荷等元件的运行条件进行潮流计算，可以得到系统的各母线电压、线路潮流分布及功率损耗等结果。根据计算结果，可以检查系统中各元件是否过负荷，各节点电压是否满足运行要求，功率分布及功率损耗是否合理，并为精确短路计算及稳定计算提供初值等。接下来，我们给出利用PSD-BPA进行电网无功优化分析的步骤，并对其中的某些步骤做一定的说明，希望能对学习PSD-BPA软件的工作人员提供一定的方便。2.7.1 建立基础数据库进行潮流计算，首先需要收集、整理电网基础数据，以便建立PSD-BPA潮流计算文件。下面3个表格列出了潮流计算的核心基础数据库。表 25 电厂基础数据表名称（kV）（kV）机组/主变编号装变容量（MW/MVA）%或厂用负荷P+jQ机组A电厂15220#113016.610+j60.88表 26 变电站基础数据表名称主变编号容量(MVA)阻抗值无功配置(kW)(kW)(kW)%B站#118013302048001707780.9表 27 线路基础数据表电压(kV）线路名称导线规格长度（km）基础参数R（）X（）B（）220C线路LGJQ-630280.023.0313.765这些数据有些可以从设备的铭牌得到，有些需要从运行部门的运行数据中得到。收集完这些数据后，我们需要将其转化为标幺值才能参与运算。2.7.2 确定计算原则（1）计算水平年及运行方式可以选择现状年份或规划年份作为计算水平年。工程计算中一般选择规划中的某个年份进行计算。对有代表性的：正常最大、最小运行方式及检修运行方式和事故运行方式的设计水平年进行潮流计算。（2）计算网络确定计算用的网络拓扑结构，我们可以使用现状年份的实际电力网络为计算对象，也可以采用规划年份的电力网络为计算对象；一般情况下，我们以规划年份的电力网络为计算对象。（3）计算节点类型潮流计算中，系统的节点因给定变量的不同而分为三类：第一类称PQ节点。其注入给定有功功率P、无功功率Q，待求电压幅值V和相角。所以只需填写P和Q。属于这一类节点的有已知有功、无功功率发电的发电厂母线和没有电源的变电站母线。第二类称PV节点。给定注入功率P和电压幅值V，无功功率Q和电压相角为待求量。所以需填写P和V。备有无功储备的发电厂和有无功 电源的变电站母线也可选作PV节点。第三类为平衡节点，又称缓冲节点。计算时，一个系统一般只设一个平衡节点。给定其电压幅值V和相角。故需填写V和。该节点代求的有功功率P、无功功率Q由整个网络的功率平衡决定。担负系统调频任务的发电厂母线往往被选作平衡节点。地区电网可选择与上一级电网联络的母线作为平衡节点。进行潮流计算时，平衡节点是必不可少的；PQ节点是大量的；PV节点较少，甚至可能没有。确定电力网络各个节点的类型对我于我们的潮流计算结果正确与否来说是非常重要的。因此，确定电力网络的节点类型也是电力系统潮流计算的一项重要的工作。2.7.3 机组出力及计算负荷发电厂机组实际最大出力一般根据其额定有功功率、额定功率因数、厂用负荷、备用容量等因素确定。工程计算可根据运行方式的不同而灵活调整机组出力。2.7.4 建立PSD-BPA潮流计算数据文件PSD-BPA潮流程序采用P-Q分解法和牛顿-拉夫逊法相结合的方法。先采用P-Q分解法进行初始迭代，然后再转入牛顿-拉夫逊法求解潮流。程序计算是在数据文件(后缀DAT，以下简称DAT文件)的基础上进行。下面简单介绍DAT文件核心数据填写的要点及方法。（1） 控制语句的填写建立DAT文件首先进行控制语句的填写。控制语句的填写方式将直接影响到计算输出结果。下面我们列出最常用的几个控制语句：/P_OUTPUT_LIST,ZONES=ALL(输出选项，将输出全部分区的潮流计算结果)。/P_ANALYSIS_RPT,LEVEL=4(潮流结果分析报告输出选择，这里按第4级输出模式，即输出全部分析报告)。/NEW_BASE,FILE=007.BSE(生成新库文件007.BSE)。/PF_MAP,FILE=007.MAP(生成作绘制单线图格式及地理接线图格式潮流图用的绘图文件007.MAP)。SOL_ITER,DECOUPLED=2，NEWTON=15(指定求解算法和迭代次数:P-Q分解法迭代次数为2次，牛顿-拉夫逊法最大迭代次数15次)。（2） 平衡节点的填写方式对于平衡节点的选择，我们在实际应用中一般选择电力网络中的电压等级最高的那个节点为平衡节点，并且每一个系统只有一个平衡节点。下面我们就平衡节点数据的填写方式列出下表。表 28 平衡节点的填写方式填写方式BS500A站525.01999.999.1.0备注卡片类型节点名称基准电压（kV）分区名称实际有功出力（MW）最大无功出力(Mvar)所安排电压的标幺值在表 28中，实际有功出力与最大无功出力，一般填写“999.”表示不作限制，程序会将计算结果返回一个值给该节点。如果最大无功出力处不填写数据，程序就会认为无功最大出力为0而导致计算出错。一般将平衡节点电压作为基准参考值，相角为，表示不填的值。（3）PV节点填写方式对于PV节点，当选择电厂为PV节点时，我们一般填写BQ卡；而当选择变电站为PV节点时，我们一般填写BE卡。所以PV节点的填写方式比较的多，我们在填写PV节点前确定PV节点到底是电厂节点还是变电站节点。下面我们就PV节点的填写方式列出下表。表 29 PV节点填写方式（填BE卡）填写方式BEA500站525.01780.999.1.00备注卡片类型节点名称基准电压（kV）分区名称实际有功出力（MW）最大无功出力（Mvar）所安排的电压标幺值表 210 PV节点填写方式（填BQ卡）填写方式BQAB站20.01171.90.1.05备注卡片类型节点名称基准电压（kV）分区名称实际有功出力（MW）最大无功出力（Mvar）所安排的电压标幺值在以上两表中，填写实际有功出力与最大无功出力时，需要根据电厂机组或变电站的实际情况填写，不能超过实际装机容量。一般填写扣除厂用负荷后的数据。另外，变电站作为PV节点时，填写最大有功出力时，可填“999.”表示不作限制，程序会根据计算平衡情况返回一个值给该节点。如返回值不合理，则需对填写的最大无功出力值进行修正。（4）PQ节点填写方式对于PQ节点我们一般选择按给定有功功率、无功功率发电的发电厂母线和没有其它电源的变电所母线。下面我们就三绕组变压器PQ节点的填写方式列出下表。表 211 三绕组变压器PQ节点的填写方式填写方式BA220站(高压侧)230.01254.651.7BA2201l0(中压侧)115.01BA2201051(低压侧)10.501BA22001（中点）1.001备注卡片类型节点名称基准电压（kV）分区名称恒定有功负荷（MW）恒定无功负荷（Mvar）中点是由于程序计算需要而增设的母线节点，是实际不存在的虚拟母线，只在填写三绕组变压器卡片时才用到它。其基准电压可以为任意值，一般填1.0。(5)变压器填写方式在潮流计算中，电力网络的拓扑结构中含有很多的变电站节点；在这些变电站节点中，有些是升压变电站，有些是降压变电站。除此之外，在不同的变电站中所使用的变压器型号也是不同的，有些是双绕组变压器，有些是三绕组变压器。下面我们就变压器的填写方式列出下表。表 212 双绕组变压器填写方式填写方式TA电厂20.B电厂230.0.058320.230.备注卡片类型节点名1基准电压（kV）节点名2基准电压（kV）阻抗标幺值节点2的分接头电压（kV）节点1分接头电压（kV）表 213 三绕组变压器的填写方式填写方式TA220站230.A220011.00.0583220.1.0TA220110115.A220011.00.0001115.1.0TA220105110.5A220011.00.087510.51.0备注卡片类型节点名1基准电压（kV）节点名2基准电压（kV）阻抗标幺值节点1分接头电压（kV）节点2的分接头电压（kV）通过以上两表我们可以看出，对于双绕组变压器，我们只需要填写一个卡片即可模拟双绕组变压器的等值参数。而对于三绕组变压器而言，我们需要填写三个卡片，也就是将三绕组变压器先化为三个双绕组变压器后再填写卡片；分接头电压一般填写变压器主抽头电压，可根据计算结果分析需要调压时，再调整该抽头电压值作进一步计算。（5） 对称线路数据填写方式对于单回线路来说，我们只需要填写一个卡片，并联回路标志可以填1，也可以不填。对于双回并联线路，我们需要填写两个L卡，并且在并联回路标志处分别填写1和2。下面我们就给出对称线路数据填写方式。表 214 对称线路数据填写方式填写方式LN220站230.F220站230.10.00170.01050.0010LN220站230.F220站230.20.00170.01050.0010备注卡片类型节点名1基准电压（kV）节点名2基准电压（kV）回路标志R标幺值X标幺值B/2标幺值2.7.5 潮流结果及分析建立了潮流计算文件之后，我们即可进行电力网络的潮流计算。潮流计算是对实际电网潮流状态的仿真计算。如输入电网参数及运行方式符合实际，那么潮流计算应能正常收敛，且计算得到的电网潮流状态应和实际电网状态基本相符。如在潮流计算时，出现不收敛，原因可能是所输入的潮流数据不正确或不合理，需要进行进一步的分析与处理。（1）潮流计算结果不收敛时，我们可从以下几个方面进行适当的调整，以使潮流计算结果尽快收敛：1)如出现填写数据错误，节点名称不对应、网络拓扑关系不健全等错误，程序会返回出错提示。根据这些检错信息进行修正DAT文件数据，使DAT文件回复正确。2)查看平衡节点及PV节点数据是否合理，查看系统发电与负荷是否基本平衡。必要时对平衡节点及PV节点数据进行修正。3)分析网络中是否存在与系统联系薄弱，同时又带重负荷的节点；核对网络相关数据，如线路参数、变压器阻抗和变比、发电出力和负荷等，确认无误。4)分析网络特点，可将有一定功率储备的发电厂和有一定无功电源的变电站母线设为PV节点。全网PV节点应尽量按地域均匀分布。邻近地域设多个PV节点时，应注意各母线的电压幅值应设置合理，否则也影响潮流计算的收敛性。5)更换计算方法，加大迭代次数上限。经过上述调整措施，一般可使潮流计算收敛。（2）潮流结果分析潮流计算结果收敛后，我们还需要分析潮流计算结果是否符合实际情况，主要是看电压质量是否满足要求。1)变电站的500kV母线电压允许偏差值，在正常运行方式时，最高运行电压不得超过系统额定电压的+l0，即550kV；最低运行电压不应影响电力系统同步稳定、电压稳定、厂用电的正常使用及下一级电压调节 。2)发电厂和变电站的22OkV母线，正常运行方式时，电压允许偏差为系统额 定电压的0+10(即22O242kV)；事故运行方式时为系统额定电压的-5+l0(即209242kV)。电压偏移超过允许范围时，电压调整的措施有：电压中枢点调压。调整平衡节点、PV节点电压上下限值至规程规定范围之内；利用变压器分接头调压。电压偏高时，将变压器分接头电压调小；电压偏低时，将将变压器分接头电压调大；调整网络的无功功率分布调压。可将有一定功率储备的发电厂选作PV节点，并调整其无功出力；另一方面是调整负荷节点无功补偿容量。电压调整的目的是使所有母线电压均在允许变化范围内。2.7.6 潮流计算结果对电网规划和运行的作用在我们得到了潮流计算结果之后，我们可以根据潮流数据分析该网络的特点，对电网规划、运行提出合理建议。1)在电网规划阶段，通过潮流计算，提出合理的电源容量及分布、合理的网架结构和无功补偿配置，以满足规划水平年的各种运行方式下正常潮流需求和稳定的电压等要求。2)在编制各年度运行方式时，可以用典型方式进行潮流计算，以发现电网中薄弱环节，供调度员日常调度控制参考。并对相关部门提出改进网架结构，加快基建进度的建议。3）计划检修及特殊运行方式下的潮流计算，则用于日运行方式的编制，指导发电厂开机方式，提供有功、无功及负荷调整方案，满足设备热稳定要求及用户电压质量的要求等。4）对网络进行N-1静态安全计算和分析，以检查网络过负荷承受能力做出预备方案。2.8 本章小结在本章中，我们大致介绍了有关电力系统分析软件工具PSD-BPA的相关知识。由于我们后面对C县电网的无功优化分析就是使用PSD-BPA软件进行的；因此，我们有必要首先了解一下有关PSD-BPA软件的使用方法等一系列问题。电力系统分析软件工具PSD-BPA是电力系统中广泛应用的软件之一。在本文中，我们首先对PSD-BPA潮流程序进行了一个大致的介绍，包括程序的规模、基本功能和基本特点等。接下来我们大致介绍了PSD-BPA潮流程序输入输出数据的格式及相关注意事项。要想用好PSD-BPA潮流程序，我们应该而且必须深刻掌握PSD-BPA的控制语句以及常见的节点类型的分类方法和相应数据卡片的填写格式。由于本论文的主要任务是基于BPA的C县电网无功优化分析，而我们所掌握的资料仅是C县2015年电网规划地理接线图。除此之外，在我们对潮流计算结果进行分析时，我们需要使用PSD-BPA绘制C县电网的地理接线图，并用其来检查潮流计算结果是否正确。所以，在本章中，我们还提及了利用BPA绘制电网地理接线图的相关知识，包括地理接线图的特点、输入输出的相关文件以及作图时的相关注意事项。在进行电网无功优化分析时，我们需要按照一定的步骤来进行，因此，在本章中，我们还介绍了利用PSD-BPA进行电网无功优化分析的相应步骤。这对后面我们利用PSD-BPA进行C县电网的无功优化分析具有非常重要的作用。通过按照本章给出的进行无功优化的相关步骤进行无功优化分析，不仅可以节省大量的时间，而且还能够保证潮流计算结果的快速收敛性与准确性。对于我们接下来对C县电网的无功优化分析提供了很大的帮助。第3章 基于PSD-BPA的C县电网潮流计算3.1 概述县级电网作为配电网的重要组成部分，其潮流计算结果不仅可以用来分析系统的安全经济运行方式，也可以用来寻找无功功率的最优分布方案，对电网的正常运行起到不可替代的作用。同时，由于潮流计算的结果对于指导电网的调度中心进行实时的调度工作具有一定的积极意义。所以，进行电力网络的潮流计算不仅可以保证电力网络的正常运行，而且还对电力系统调度中心的正常工作具有很重要的作用。因此，进行电力网络的潮流计算已经成为电力系统正常运行中不可缺少的工作之一。在本章中，我们以C县电网2015年的地理接线图为依据，对C县电网进行了无功优化分析的潮流计算。具体我们给出了对C县电网进行潮流计算的步骤和相关的数据表格，这对于准确而快速的完成C县电网的潮流计算具有一定的积极意义。同时也为有关人士进行县级电网的无功优化分析提供了一个可供参考的步骤。本次C县电网的潮流计算结果不仅可以用于2015年C县电网的规划，也可以用于确定C县电网的安全经济运行方式，对于C县电网的正常运行和远期规划都具有不可替代的作用，下面我们来具体完成相关的步骤。3.2 原始数据的收集与整理由C县2015年电网规划地理接线图我们得知，该电力网络拓扑结构中有一个火电厂和一个水电厂；输电线路有三个电压等级，分别是220kV、110kV和35kV。对于不同电压等级的输电线路参数的计算，我们是利用附录B中的MATLAB程序完成的。下面我们就相关数据的收集与整理过程分别介绍如下：3.2.1 电厂相关数据（1）对于火电厂A来说，有两台发电机和两台双绕组变压器，Error! Reference source not found.示出了A电厂的相关数据。表 31 火电厂A的相关数据名称(kV)(kV)机组/主变编号装变容量(MW/MVA)绕组漏抗节点1分接头电压（kV）节点2分接头电压（kV）火电厂A10.523017000.020310.5230火电厂A10.523027000.020310.5230（2）对于水电厂B来说，