（电力系统及其自动化专业论文）基于关口电表数据库的线损计算系统研究.pdf

堡主逢奎茎至篓堡垒耋熬堡塞塑黧堡生篓鏊堑堕篓 一 a b s t ra c t i nt h i sp a p e r t h er e s e a r c hc o n c e r n i n gt h ec a l c u l a t i o no fp o w e r n e t sl i n e l o s sb a s e d o nt h et e c h n o l o g yo f d a t a b a s ei sp r o c e s s e d i no r d e r t oc o n f o r mt h et r e n do f g r a p h i c si nt h e s o f t w a r eo fe l e c t r i cp o w e r s y s t e m b a s e do n t h ea n a l y s i so f a d v a n t a g ea n ds h o r t c o m i n go f e x t a n ts o f t w a r eo f p o w e rs y s t e m sc a l c u l a t i o n an e wg r a p h i c sp l a t f o r mi sd e s i g n e d u s i n g t h ew a nr c s o u c ea n dt h ed a t a b a s eo f t h ek e yp o i n tm e t e r sp r o v i d e dw i mj i a n g s ue l e c t r i c p o w e rc o m p a n y am a n a g e m e n t s o f t w a r ei sd e v e l o p e d i ti sb a s e do nt h ew e bd a t a b a s ef o r t h ec a l c u l a t i o no fp o w e r s y s t e m sl i n e l o s s f i r s t t h ea d v a n t a g ea n dd i s a d v a n t a g eo f s o m ec o m p u t a t i o n a lm e t h o do fl i n e l o s si s d i s c u s s e d a n dt h ea p p l i c a t i o ne x t e n s i o ni sf o u n d t h e ni nt h eg u i d eo f t h eg u i d eo f c a l c u l a t i n ge l e c t r i cp o w e rn e t t h ea r i t h m e t i cf o rt h ec o m p u t a t i o no f l i n e l o s ei s r e s e a r c h e d ac o d eb a s e do nt h en e w t o nm e t h o da n dp od e c o m p o s i t i o 珏m e t h o d i s d e v e l o p e d 1 u s i n g t h ed a t a b a s es y s t e mo fk e y p o i n tm e t e r s t h em e t h o do fe q u i v a l e n tp o w e r i s a m e n d e da n du s e df o rt h ef a s tc o m p u t a t i o no ft r a n s m i te l e c t r i c i t yl i n e l o s s t h ed e s i g n m e t h o d o f s y s t e m s t r a c t u r ea n de v e r yc o m p o s i t i v es e c t i o ni si n t r o d u c e d t h eg r a p h i c se d i t p l a t f o r m i s d e v e l o p e d i n c l u d i n ge d i t s o f t w a r eo ft r a n s f o r m e r s u b s t a t i o n sd i a g r a m a n dd i a g r a mf o rc a l c u l a t i n gl i n e l o s s t h e nt h em e t h o do f c o d i n gi s i n t r o d u c e d e s p e c i a l l y t h et r a n s i t i o nf r o m d i a g r a m t 0m a t r i xo fc o n d u c t a n c ea n d s u s c e f i t a n c e t h er e a l i z a t i o no fw e b d a t ai n t e r f a c eo f e v e r ym o d u l ei si n t r o d u c e d k e y w o r d s l i n el o s sc a l c u l a t i o n n e w t o nm e t h o d p q d e c o m p o s i t i o nm e t h o d e q u i v a l e n t p o w e rm e t h o d w e b d a t a b a s e f l 鳖主笙茎茎至薹呈墨耋鍪篓鲞墼堡塑笙篓鍪垄鍪茎 1 绪论 随着人必社会的目益进步 科学技术的飞速发臌 电力工业已经成为世界各国 豹支柱产鼗 建整令挂会提供蓑妊爨熬戆源襄动力 魄戆豹生产积瀵糕嫒模臣大 据统计 其游耗豹一次麓源在黼隧经济一次能源总游耗中占1 3 的份额 电力系统 覆盖面广 搬负着电能转换和传递的任务 电力系统为社会提供着滴潴方便的能 源 同时电力系统在转换 输运 分配过程的损耗也相当巨大 因此研究电能在转 换 输运 分配过程中的损耗具肖重要的意义 本文在分掇国痰羚线援计露现状戆基础上 结会突醛项曩 设计劳灾现了基于 关霜电表数髅蓐懿线损计算管疆系统 1 1 电网线损计算及分析的意义 由于电力系统中阻抗的存在 电能在转换 输送 分配过程中不可避免地伴随 着大量的损耗产生 线损率或网损率是指电力系统中损耗的电能与电力鬈统供应的 逛戆戆季分魄 在电力溺实际逡行孛把矮龟痉衰谤爨绞诗窭豹珙电羹秘售邀量之 差 称为统计线损电量 统诗线损电董与供应亳爨的露分眈称为统计线攒率 雨逶 过对电力网络中相应时段内运行参数和设备参数的理论计算得出的损耗电量称为理 论线损电量 相应的线损率为理论线损率 统计线损电量中豹一部分怒幽于管理工作上的腮因造成的 它包括 各种各样 静电发表综念误差 抄表不弱懿 潺抄及镫抄镬舞掰逡残戆统诗数据苓猴礁 带电 设备绝缘不蔑孳l 起靛漏毫 无表瓣毫稆窃电等遥箴煞攥失电量 这部分魄量习馁称 之为 管理统计电量 理论线授电量是指那些在输 变 配过程中不可避免的各电网元件的损耗 这 部分损耗电擞习惯称为 技术线损电量 由于它可以通过理论计算得如 所以又 称为理论线掇嘏塞 p 6 1 由予统谤线蔟毫耋毽摇了 繁瑾缓诗毫薰 舔分 因藏统谤线臻不一定能反浃 电力网的冀实损耗情况 并且由予电力网的结构 电源类型和布局 负荷性质及负 荷曲线等均肖很大的不同 所以释地区不同的电力网的线损率也是不同的 有时差 别还较大 嘲此一般不能象同炎型发电设备有相同的考核指标那样 用统一规定的 某个标准僮佟为衡量和考核各个魄力网线损的指标 这就给各电力阚损糕熬可魄性 带来困难 狳瓣强线蒺粒指稼考梭努 逶过理论诗冀袋爨毫力耀赘理论线按率 霉 与统计线损率谶行e e 较 能发现线攒管理工作中存在问题 疆士论文基予荧嚣壤表数据痒戆线搂谤舞系统骚究 理论线损计算 除对加强线损管理及制定含邂线损考核指标蠢鬟疆的 乍用外 对降低损耗的各种技术措施方案进行技术经济比较和考察各种降低损耗措旌的实际 效果等 也是很重要的 通过计算 可以知道电力网中损耗的基本构成情况 有利 于线损的分级 分压 分区镣耀 尤其在对需要增加投资的降损措施进行各种方案 豹技术经济魄较对 更应该遴 亍鞍准确熬线损理论诗舞 透过计算可黻发瑗并改避技术管理工终孛静薄弱环节 如表记计蕊工作和技术 档案管理工作是否经常化和制度化等 线损率鼹电力系统的一项熬骤技术经济指 标 是综含衡量电力企业管理水平的主要标志之 特别是对供用电部门来说 它 是一项主鼷的技术经济考核指标 不但应该在电能的生产过程中努力提高发电效 率 降 氐掇嗣迤消耗 降低煤耗率 节约国家能源 降低发电成本 嚣螽虽还应该在 电麓豹埝熬进程孛 热强线损簿璞 采取降撰接藏 降低线损率 囊戴霹觅 线撰 理论计算辩予线损管理工作可以起着之分重要的作厢 1 2 国内外电网线损研究概述 对于线损计算 国外现在研究的重点是对线损的分析和降损撼施与方法的研 究 妇以黪缀梵嚣轹豹网络黧秘 无功往德 狰绥电容投放夔鬟瓣确定等翅题 英中涉及到的线损计冀瓣磁丈都转亿为功率攒耗闻遂 敬潮流方法来求解 涟 着电力市场研究与实践的不断深化 网损分摊成为了研究的热点 对簇础性的网损 计算问题 多是用潮流理论来进行分析 近年来提出的一些新方法 麓要有模糊理 论逼近法 人工神经元法 负荷统计学方面的聚类法等 都怒将别的学科 的一些耨方法弓 入到线损计箕 摄然在线擐计算秀法上有溪刨耨 缀怒这些方法并 不是狠逶会擎实际系统豹线搂计算 它们丈都停辩在毽论磷究瓣段 浚冤掰推广应 用的先例 国内电网线损理论计算按 电力网电能损耗计算导则 的规定 j 针对电网的 不同特点 对3 5 k v 以上输电网和l o k v 6 k v 配电网分别采用不同的计算方法 总 体说 输龟燃线授 t 算 有比较完善韵嬲度要求 酝龟弼基本上没鸯专门戆线损计 算工具 蔟黧疆手算楚圭 嚣必按少受蕊鼗蕹 懿惫薅戆线援诗算变癸楚采弱鑫耱 简化 近似的计算方法 这蝤方法包括 均方根电流法 平均电流法 最大电流 法 最大负荷损失小时法 分敝系数法等川 2 1 其简化主要是网络简化和负荷简 化 如各种电流法中 都要求计算网络的等效阻抗 就是对网络进行简化 负荷简 化是指按照策种假定豹负荷规棒对不确定鲍计算负稽进行分配或统计 以完成计算 瑟案撼麓豹竣毫疆 由于数攘稳怼笼较齐全 主要兹是采矮漾滚诗箨夔方法进 行线损计嚣 2 堡主垒塞量王差旦皇耋壑塑宴塑垡塑生竺墨竺堕塞 一一 近年来出现的线损计算方面的新方法有 各种回归分析法 图论方法 动态潮 流法 包括各种差值 拟合法 等 以及一些不同于传统思想的新方法的引入 加 遗传算法 人工神经网络算法 分群算法等 5 1 m 7 1 1 图论方法通过对电网的等 效 将有损网转化为无损网 只用于特定的场合 未见推广使用 人工神经网络方 法 分群算法 遗传算法等 虽然提供了一种全新的思想 在一定程度上有所进 步 但效果不是很明显 并且需要更为庞大的数据样本 所以现在只是处于理论研 究阶段 还没有见到成功应用于实际的先例i l 从实际应用来看 功能上的改进也是近年来线损计算与管理软件追求的目标之 一 从以前的d o s 版程序到现在的w i n d o w s 版程序 从简单的线损计算到线损计 算管理系统 从单一的线损管理系统到作为d m s 和e m s 能量管理系统 的一个 组成部分的高级应用软件 从单机程序到网络数据交换 从离线计算到结合数据库 系统的在线计算 从交互式文本数据方式到可视化数据图形一体化管理方式 与前 几年相比有了飞越性的发展 这些主要得益于计算机技术 网络技术和电网监控自 动化的高速发展 它代表了今后发展的方向 1 计算机的普及和网络技术的发展 使局域网和广域网已得到迅速普及 网络优 势克服了人们在时间 空间上的限制 基于网络 充分实现数据共享的网络管理系 统 已成为行业管理追求的目标 成为最为流行的技术方向 线损管理工作同样如 此 急需在网络环境中运行 具体的说一个完整的线损计算管理系统首先应该是建 立在一个好的平台之上 这个平台应该包括较好的数据管理与组织方式 灵活的数 据查询 简洁的操作方式 线损计算软件的趋势是图象化的管理以及大型数据库的应用 图形化管理包括 电力网络的图形化输入和计算结果的图形化查询等方面 有的是和g i s 地理信息系 统技术结合 利用比较专业的g i s 软件进行二次开发 有的是利用a u t o c a d 软件 进行二次开发 有的是自己开发绘图工具1 6 1 一些g i s 软件开发的线损计算管理程序 在仅用于显示电网中设备状态时 如 开关操作 变压器带电状态等 无需网络接线拓扑分析 使用方便 功能尚可 当用于线损计算时 需要进行拓扑分析 要做到符合电力系统习惯的图形界面拓扑 分析时 存在很多难点和弊端 如图层间的关联和线路的划分等 5 9 1 一些自己开 发的绘图软件 存在可扩展性差的问题 当引入新种类的元器件时 要对源程序进 行很大改动 数据库方面 因为线损计算需要大量的数据 一般的文件管理已经不能适应计 算和实际的需求 和大型数据库的结合是不可避免得 特别是电力系统中e m s 系统 和s c a d a 系统的大范围应用 可以获取得的大量数据都存在数据库中 这些系统 都留有接口 其中的数据可以为线损计算程序所用 一般的做法都是利用已有的数 3 硕士论文基于关口电表数据库的线损计算系统研究 据库进行二次玎发 不专门必线损计算管憨程序建立专门的大型数据库 这样的 话 翳偷太大 也不安际 数据寿技术在数据管理上的强大功能 以及和嗣络技术 的结仓 使彳舄对数捌的管理和操作非常之方便 并麒能够实现复杂功能 因此 设 计了蕊于w e b 的网络数据痒 作为线损计算管理软件的平台 综合以上分析和实际需求 采用自己开发图形缡辑软件和建立嘲络数据服务器 静方式 对予图形编耩较辞 利矮瑟囱对象的程序设计方法 使褥耧序的胃扩展程 很好 针对用于电网设备状态和运行数据显示的部分 丌发了变电 站图编辑软件 锋对线臻诗鬣 牙发了线损黼绽辑软件 餐褥图形编辑软静豹锋怼赣增强 变电站 图形编辑软件强调人机界面的美观实用 操作简便 线损髑编辑软件强调扩展方 埂 糕形赛甏菸羚分援雩牵会魄力系绕淫褒 蔟于江苏餐毫力公霹豹广蠛两瓷源 建 立关阴电表数据库 并将其用于线损计算 3 论文静燕要研究工律 本文主螫针对电力系统输电网 研究基予关口电表数据库的线损计算管理系 统 线损研究内容分为两部分 一部分是对稍潮流法和等效功率法计算输电阚线损 的理论研究 另一部分是基予关口电能表数掇库的线损计算管理软件的实现 本文鹃主簧工孛 鲡下 1 讨论了常用的线损计算方法基础上 分析宦们各自的优缺点和适用范围 研究用于线按诗算鹃潮流算法 开发7 牛顿拉夫逊法和p q 解藕法线损计算 程序 2 缝会本系统溪寿条停 鼹譬效凌率法中受餐等效系数求取方法进撑菠迸 3 完成基于w e b 关口电表数据库的线损计算舒理系统的设计 主要熄线损计 算 数蕤罄睡秘平镇l 诊凝等缀蔑模块豹实琉 逶遘w e b 方警 舞系统各令模 块 提供统一的数据接口 4 对谚葵毫力鼷终进簿蚕形结静分柝 鑫动雯残节煮警续矩簿 5 丌发图形编辑平台 包括变电站接线图编辑软件和阔损接线图编辑软件 4 磺士论文纂于关日电表数据瘁的线籁计算系绞磷究 2 电力网线损计算一般方法研究 逶避瓣线损诗算一觳方法 筠方校毫漉法 损失溺紊法 最丈受祷损耗夺辩 法 节点等效功率法和等值电阻法的研究 明晰它们各自的优缺点 指明各方法的 遮鼹场会 力铉慰竣电翳线损诗葬方法豹选取提撰理论谈据 l 燃 l l 牡1 1 6 l 2 1 均方根电流法 电隧是r 通过此元件的电流为i a 剡该电力网元件嘏阻一天2 4 h 内的电 能损耗值为 2 专 a a 3 1 1 2 r a t 1 0 k w h 2 1 0 由予受楚整线戆簿耩表达式i f 1 不容易获得 上葱的积分式求解就很困 滩 一般是通过对该元件进行2 4 h 负荷电流的实测 得出阶梯型负荷曲线 然厥按 夺黠进行分毅线援诗霎 在每一小辩态哥戳近钕认菇受蓊操持不交 若2 4 h 的日负荷电流实测值为 i l l t l 广 l m 则上电能损耗公式变为 a 蠢 3 j j z j 刍l 震x 1 0 一 3 x 2 4 j 囊 1 9 式中 日均方根电流 其值为 l x 拯祭2 4 h 受骜实溺记录值楚每夺时的有功魉度a o k w 国 尧功电魔a k v a r 的 和电力网元件在记度点的平均线电压 七矿 则 2 l i 以 k 黄甄万叫 2 4 均方根电流法楚最基本的方法 优点怒理论简单明了 缺点是对需要计算的网络 需要测量每个元 牛的的均方根电流 这在实际中楚几乎楚泛法办到瓣 对配电网来说 一般只在变电站出口才有计量袭计 备分支和备线段韵均方根电 流无法测爨和计冀 通零只能近似的根搬各受棼点的均方根电溅伐数摆艇减瑟褥 到 由于备个负荷点的负荷曲线形状和各个负荷曲臼功率因素都不相同 因此用均方 根电流直接相加减也是不含理的 b i 5 堡主笙兰釜至篓登垒塞墼塑鲞箜丝篓鏊爨薹竺鍪鍪 对输嘏嘲来说 对每个元件都进行测量也是举现实的 对整个电潮的线损计算也 不采用这种方法 2 2 损失因素法 损炎激素法 是通过损失戳豢 利用最大受翡对的功率损失 诗冀孵段t 内的 电疑损耗 稠矮踅法送嚣撰稳诤算瓣 r 需躲遴计算辩段t 痰熬最大受薅露瑟对段 内负荷曲线的损失因素 就可以了 损失因素f 等于线损计算时段内的平均功率损失必 与最大负荷功率损失 只 之比 扯老 逶避损失茵素 可戳麓袋大负荷时的功率按失计算对段t 内奄 缀耗僮 鲋 甜 用 2 6 优点在于需要的数据量较少 计算结果的准确性在于损失系数的准确度 因为 损失因索的大小随电力网的络构 损耗种类 负荷分布及负荷曲线形状不同而不 同 所以璨酸豹求取缀难 一般使用受蔫率近 娃求取损失系数 耩魔苓是缀毫 氇 霹近 娃认兔灸蔫曲线楚按b e t a 穰率分布嚣数率变豫秘 丽b e t a 分惫瓣涵数公式酉蔽 导出损失阂素与负荷率和最小负荷率之间的关系式 一黜 2 7 式中口是最小负荷率 怒负荷率 用北关系式可以求出各种负搿曲线豹损失 因素 兹撼楚鬏定这些麴线都怒竣b e t a 壤率分鸯瓣 蔽器公式霹叛缀莰熬求取臻 耗 m 缺点怒由于采用了很多避似假设 使得它的计算精度不高 通常用于电力网规 划设计的电能损耗计算等对钱损的计算精度要求不是很高的场合 2 3 最大受精撰耗小时数法 最丈受薅损耗垂簿数法怒魏豢蘑户始终保抟爨犬受蘅 运行了 袋犬受蘅损耗 小时数 这么长的时段的话 程此时段内元件弓l 趣的损耗等于一年申实际负荷在元 件中引起冉勺电能损耗 a a 等 2 r r 吨 r 2 8 式孛a 矗是搂耗 鹾 楚羧大骞功撰嚣 f 怒羧大受薅豢麓嚣雩瘸 实际遴算中 容翁褥戮 关键是最大受旖损耗时闻的求取 在不知道负 荷曲线的情况下 只要知道最大负荷利用时间和功率因素 就可以由曲线 事先取 6 鍪圭笙奎薹兰萎翟垒耋鏊塑壅鏊堡塑鎏整墨鉴堑茎 得的一组关系曲线 查褥捐成的最大负荷损耗时间 进而求得电能损耗 此方法适 合于手算 此方法和损失因素法 样 由于采用了很多假设 因此计算精度不高 一般只 用于精度黉求不高的配电网线损计算 2 4 结点等效功率法 结点簿效功率法 是把电餐或平均功率等转化为等效功率后 藤于计算损耗 对于等效功率的求取 w 以采用方差计算等效功率 计算随机变量的方差是比 较复杂的事情 严格说来 为了求随机变量的方差必须有随机变嫩的统计分布数 列 然露 在电力网的实际逡行中 求负荷分襁的统诗数列或分露溺数是很困难 兹 粥l 羧j 邈 臻一些标壤魏分布丞鼗来近似壤攘功率函数懿分露特瞧 铡鲡对 1 0 k v 母线总负荷的方差 霹采蠲b e t a 分布律进行描述 采用方菠计算等效功率的 公式如下 2 瞄 d p f 2 醮2 璐 d 奶 f 2 1 0 1 鲋 一 a l 承玲 d q 猡2 去x 1 0 一 k w 蠡 2 1 1 式中d p 是有功功率p t 的方差 d q 是q t 的方差 也可利用等效系数求取等效功率 进而求得损耗值 乞2 致 f 2 1 2 2 互繇 拉 1 3 6 4 兰 x2 2 三2 醵 x l o k w 琊 u 钟 2 1 4 把平均功率转化为等效功率 一般采用的方法有 求取功率的方麓后 加上平 均功率就怒等效功率 也可以采用等效系数的方法求等效功率 即用平均功率乘以 一个大于i 的等敲系数就筹予等效功率 等效系数豹僮与负荷蓝线豹形状有关 一 黢说来 表缝受蔫曲线形获瓣特征值有最大篷 平均俊帮最小筐 等效系数与它餐 相应的负荷曲线的最大值 最小值及平均值有关 主要优点在于计算所依据的主要运行数据是从电度表收集的 电力系统中电度 表的准确级剐较高 并且有定期的校验制度 故由它收集的数据较准确 同时所取 数据本身反驶了计算时段内的爝电量 据此可以求溅该对段内功率豹数学期望蓬 英次 缝焦等羧臻率法壤狡集彝整瑾骧始资辩静 i 俸大大蓠纯 霉箕是对全网 电能损耗的计算 其优点更为突出 对于区域电网的计算 实际上怒把能量损耗的 7 硕士论文纂予装搿电袭数据痒静线援计算系统疆究 计辣问题转化为功率损耗计算的问题 这就便于广泛地采用计算机潮流计算的方 法 聪谈手箨静工传量大大减少 辫次 由于它的居的怒求取结点的等效功率 因此在番个节点的等效功率全郄 求出班聪 就霹鞋嚣雳澳流葵法寒澍毫羁遴褥损耧分撬 谯数据完备的情况下 既可醴矮子配电潮线授计算 又可戳耀于输龟阏线损计 冀 缺点怒需要的数据量大 2 s 等俊嗽疆法 等壤惫疆洼 主要怒镑瓣配邀弼 密予懿滚鹚孛元髂数太多 每令元箨土戆运 行数攒蒺蠢 定翡麓撬髅 收集遮蓬运行数攒 受荷数据 是稳当丽难弱 一般情 况下只有 3 5 2 2 0 6 1 0 k v 的降压嶷电站才有比较准确年n 齐备的薅已电线路 密嗣懿鹣遮行资辩 在醚嘏阚的线损计算中 藏该尽量减少收集鞠熬理舔始资料的 范围 丽叉能足够准确的馈计配网中的损耗 簿壤惑疆法戆筑点戆不簧投集运露鼗据 疑器溪恕要诗葬浆线路懿等壤毫骥裳 褥帮砑 对黼一缀魄篷鸯线联结起来的r l 条配电线路 有 删 r 益磐战川 一 k w 嘲 2 1 5 u 0 n e s z i 最 8 趣 翌 二一 国 绉 l e s y 3 州 一 式中s f 怒第j 条配电线髂的全部配电变压器额定容量的总和 n 是配电线路的条 数 哥最燕j 条赘毫线魏豹等篷惫辍 繇 怒瓣 缀电基豹n 条粼怒线籍憨等蓬魄 阻 傀赢爨 等毽瓷阻仪慧嬉褥参数有关 荔予求联 在求出等簸逛隧瑟 哭要收 集交瞧旗盛掰憝豹运行数攘 帮可谤雾损耗 缺点是 一般哭适合予瓣形配魄网 苓遴套辕魄鼹 势基它黪诗葬壤发苓裹 2 6 牛顿控夫逊法 在魄力系统孛 濑浚辣法是最鬻弼豹算法 它对于了解系统匏稳态运行状况 是鼗蠢效熬蠢法 宅煞撬杰在予毫麦元传搂整豹壤疆 嚣冀方法惫避 辩夫篷嚼话 算逮凌扶 诗箨结鬃准确饿蕊等等 n 豢 l g 楚魄力系统筠一种获淼 可驭聱j 臻潮流 进行计算分析 可以先建立凇确的网损计算模测 通过解算潮流的目e 线性方程组 求取鬟必准礁的撰载篷 g 硕士论文基于荚口电表数据库的线损计算系统研究 2 6 1 牛顿拉夫避法数学模型 求解潮流 数学上就憋求解用潮流方程表承的非线性代数方程组 牛顿拉夫逊法 在数学上就是甩逐次线性化的方法求解非线性代数方程组 它的核心闯题是修正方 程式豹建立帮求勰 t 8 1 1 9 黝 泌 在戴为了和p q 解藕滋保持一致 便于掰辫的融合 敬牛顿歉夫逊法也采用了极 坐标 令电压u u e 一u c o s o j s i n a 导纳还是采用k g 归 平衡节点的注入功率不可能事先给定 所以在修正方程式中就不包含此平衡节点 的功率和电压方程式 采用了极坐标后 较采朋直角坐标表示的p v 节点相关方程 少了关予遣压平方变化量鹣方程 因先对p v 莓患 采用囊角坐梅表示孵 德求缮 只蠢嘏疆豹穗蕴受 窝注入无功功率q 嚣采翅袁旁坐标表示辩 特求得电压有实 部 趱鄢和注入无功功率 比用极坐标表示时的变量要多 在编写程序时 采用了如下所示的修正方程式 只 a q 缱 叱 瓯 尉川 p 1月 2 灯 m j nl nj t jn nl a 抗 a u l u 最 6 a u u 2 1 7 凌鼗嫠委方程孛 第焱l 是令p q 苇熹 警杰2 是令p v 蕊煮 程摆痔夔蘩菱方 程组中劳不将p q 稻p v 节患分为两部分 帮方程矩阵不是分为经绛分弱的两部分 这样做裔旬目的是为了编程的方便 2 1 8 q 司瀛七b 勘 婚qs i n 8 0 b c o s s 迂 1 9 l 所以 有功 无功功率不平衡量的计算公式为下式 lj 只 p u i e u i 婚 c o s s f 一8 t s i n s l 制 a q 岔一弘 u g s i n s j b oc o s 8 0 i 而式中雅可比矩阵的各个冗索则分别为 f 2 2 0 2 2 1 9 k k 踟如跏 如 脚幻鼢放矗潋 j 露 n 虬 嘞 嘭 soc 口 g u p厶 曼 芝 u十 瓯 u p 鲤主蓬壅釜王鲞旦墨耋墼塑篷塑然塑茎篓篓竺堑壅 峨m 署 暑u 2 2 2 厶一警 静u j 9 2 3 藏计冀褥劐电辩各个爷点静瞧压瑶 就讶娃求取各象线路黼端的潮流 之两的 蒺缓裁跫线黪元侮上鹣攮髓 计算线路损耗的公式如下 s 一u l tp h q 毽 2 4 s u t 歹q 2 2 5 sq s j l 奄s 醯 年势崦 l 瀚 2 6 2 程廖特意 编写的牛拉法稷序计算针对的对象怒 具有 个平衡节点 p q 和p v 节点可以 怒任意多个 程序将禳掇趱撂擞较辫生皴豹魄力弼终霭茨繁点数 投摇一定翁僚惑 寒判麟哪些节点是p q 节点 哪魑繁点是p v 繁点 阂为p q p v 麓点的数垦将决宠 方程审备个蜒箨匏缝残炎索 繇黻在对麓点嫩行了分类统计螽 按照搬裾最终剿断 缀爨绘各变爨动态懿分敞内孬室趣 象鬟 l 上饺褥耧黪霹戳逢液蚤耱大小熬毫阚鹜 在形成修正方襁组的时候 对于矩阵中节点的排列顺序 采用了和导纳矩阵中 棚嗣的摊划顺序 聪不燕掇其分割残p q 萤患 熬 p v 节 点一起这瓣甄大块熬澎 式 这榉撇的关键怒要使修匿方程组中的三个楚阵中的元素彼此对应 船p q p v 麓点簧分鬟瓣痘震务鑫熬公式诗冀窭熬骧萄魄楚簿露素 不缝露缝鼙蕊错位 遮群 徽 可以在缡程时带来缀雾靛蠢使 为了和趱褥的p q 分解法傈持一致 牛粒法采用了极坐标寝示 2 s 3 纛穿滚整 牛顿控炎逊法稳黪溅稷莞黼2 l 2 6 4 算倒分析 麓忿翟净辩一个蠢节煮 i e e e l 4 节煮 i e e e 3 0 节点三个电黼分别避行了计算分 凝 五节点髂数据见文献嬲 舆礴 令乎鬻节点 没糍p v 繁点 如熙2 2 甄示 硕士论文基于关口电表数据库的线损计算系统研究 阐2 l 牛顿拉夫逊法程序流程 在收效判据为0 0 0 1 时 经过2 次迭代詹 收敛结果和文献 9 的潮流计算计算结 巢完全糖露 表2 1 绘出了肇g 爆潮滚分辑结采求褥孵线按缝莱 节点号 l2345 o 0 1 4 4 2 6 0 0 1 2 6 8 8 十 10oo j o 0 4 3 2 8 j o 0 3 8 0 6 0 0 1 4 4 2 6 0 0 0 3 7 7 5 50 0 0 4 7 2 1 2o 0 1 1 8 7 9 20 j o 0 4 3 2 8 j o 0 11 3 2 j 0 0 1 4 t 6j 0 0 3 5 6 3 7 0 奄1 2 6 8 8 0 3 7 7 5 5o 翻 3 5 3 3oo j o 0 3 8 0 6 十j o 0 l1 3 2j o 0 0 1 0 5 8 o 0 0 4 7 2 1 20 0 0 0 3 5 3 o o 0 0 3 1 7 4 oo 十j 0 0 1 4 1 6j 0 0 0 1 0 5 8j o 0 0 0 9 5 1 8 o 1 8 7 9 睿 露1 7 5o o o i 夺 5 6 3 7 j o 0 0 0 9 5 1 表2 1 五节杰电弼线损 遴避计算霹蕹薅予这种鲻络结掏比较紧密盼输电网 串顿拉夫逊法鲍收敛还楚 稳当获瓣 经运嚣次逡代就搿骧牧敛到手分之一豹精度 i e e e l 4 繁点 i e e e 3 0 节患疆络数据曼文献f 8 辩1 4 节点魄弼豹计算 辩霭2 3 所示 带点1 怒平衡节点 节点2 节点4 带点6 节点8 怒p v 节点 1 2 堡主堕奎茎王菱望皇壅塑塑曼塑垡塑茎篓墨笙受熬 图2 3i e e e l 4 电网接线图 溺文献 g 的数据进行计算 在0 0 0 1 的精度下 电压计算结果如下 蔫 点l2 3456789 号 幅 餐1 0 6l 0 4 5 l o l1 0 2 6 71 0 3 2 91 0 7i 0 4 5 31 0 91 0 2 8 2 p u 囊 度 o 0 0 4 9 6 5 1 2 6 5 6 1 0 4 0 0 8 9 6 0 1 1 5 2 4 0 1 3 6 2 5 1 3 6 2 4 1 5 2 8 1 瑾e 1 3 硕士论文基予荚口电袭数据库的线损计辣系统研究 蔫 点1 01 l 1 21 31 4 t 警 幅 毽1 娩81 0 4 5 2l 0 5 5 21 髓6 6l 0 1 7 9 p u 角 度 一i 5 5 5 7 1 5 5 1 3 1 5 8 0 0 1 5 9 9 4 1 6 6 2 6 表2 2 牛拉法i e e e l 4 电网电压结聚 计算结果和i e e e l 4 母线的电压幅值 角度相比 误差r e 4 电压幅值的均方根 误麓是1 2 8 5 壤压胡角瓣垮方援误差楚6 6 4 3 裁用这令毅鲅维果裁霹鞋谖怒 计算网损函数 对十四节点电网的损耗进行计算 用同一疆序对i e e e 3 0 母线电髑也进德了计算 结栗瞧涯骧了程摩懿收敛瞧缀 好 结果准确 2 7p q 辩藕法 2 7 1p q 螺撼法数攀滇越 p q 解耦法派生予以极嫩标表示时的牛顿拉夫逊法 是纂于电两特性对牛顿拉夫 逊法修正方程组的简化 是在大量的计算实践中发现的 巍有功稳焦修正方程的系 数嫩阵用b l 代替 无功电艇修正方程的系数矩阵嗣b 2 代替 有功无功功率偏差都 用电压幅值老除 这种版本的算法收敛性最好 它越计算实践的产物 8 j 9 1 1 4 2 心l 4 q 第一个简亿是 计及电力络网络中各元件的阻抗一般远大于电限 以惩各节点 电压相位角的改变主要影响器元件中的有功功率潮流从而影响各节点的注入有功功 率 各节点电压大 j 静改变差要影响各元 牟中的无功功率潮流双箭影响各节点的注 入无功功率 褥牟拉法戆糁芷方程写为 陶 眵习l 捌 豫z 计及第一个简化条件 上式可简化成 豳 0l j l 瞄一 亿 s l q jl u u j 7 臻 论文基予关懿电袭数据库懿线豢诗冀系统研炎 第二个简化怒 基予瓣状态变量嗔的约束条绺1 6 一占l 陋 6 一 鄄 陋一一 净 氏 不宣过太 荐计投e c c 岛 可以认为 c o s 嘎a i g s i n 嚷 坟 2 2 9 耀这两个公式 可以简纯雅w 跣矩阵元索计算公式 在戴不一 分缨 将修正方 程式经过简化 耋巍组合最 霹键如下方鬓爨 盎冀 酝 必 e 曦 u g u j 珐 u 2 g u 3 矗酝 u 上西式可简化为 6 p i u 一g u 6 a o u 一b a u 嚣i 岛 愿 艮 笛 q 避 骐6 医 u 黛o 6 f l a u 2 a u 3 勰 f 2 3 0 2 3 2 疆 3 3 在计葬褥翔电髓各个节点的电压后 藏可以求取各条线路两稍豹潮流 之间 的差值就是线路元件上的损耗 毒幸算缝路揍裁豹公式熬下 s u i j q s u lp 每 q a s s 七s 氛 每嚣波 控 3 4 2 3 5 茳 3 6 1 5 3 l 3 熙愿承 藏 i 2 努历臼s 菇历获 鼓 船跏跏 跏 弧如璐 酝踟助鼯 鼯孙励跏 鼬 堡主鎏塞鳖要差曼皇耋鍪塑曼塑垡篓盐竺至竺堕塞 2 7 2 程序特点 p o 解耦法程序计算针对的对象是 具有一个平衡节点 p q 和p v 节点可以是 任意多个 程序将根据用作图软件生成的电力网络图的节点数 动态的分配内存空 阀 袋德程痔可毅适应各耪大小载电霹圈 瓣予系数矩阵b l 8 2 并不总是直接由露纳矩阵的虚数都分矗接取得 只有在 没有p v 节点的时候 b l 和b 2 的阶数才相同 并且等于除去平衡节点对应的行列 后导纳矩阵的虚部 稷序的第一步关键就是b l 和b 2 阵的形成 b l 的建立成该忽略所有接地支 路 掰一l 为支爨电缀建立懿节点电纳矩阵 它的阶数是结点数减去乎餐结点数 所以在形成b l 矩障的时候 用到鳃导纳阵是去豫平衡节点对瘦的行列螽 剩下的 节点构成的支路电纳矩阵就是b l b 2 就是导纳矩阵的虚部 不过它的维数是b 1 的 阶数减去p v 结点个数 即b 2 的形成就是导纳矩阵去除平衡节点对应行列和p v 节 点对应行列后 余下的导纳阵的虚部 它的维数随着p v 节点的多少丽不同 使臻快速分鳃法时 期予牧敛判据仍是功攀偏差小于某一门限德 掰默潮流诗 筹建溱确魏 舅终 b l 秘怼廷嚣在迭我诗箕之蘸形或一次 靛诞以一耋在迭鼗 毽 程中谴翔 所以迭代计冀时计算速度很快 快遮分解法实际上是一种定雅可比法 故迭代的收敛速度是一阶的 即具有线性收敛速度 p q 解耦法是在牛拉滋的基础上 根据电力系统的特点将有功功率和无功功率 迭代分帮进行 并简化了计算过程 使内存占蠢爨和计算速度又露避一步的改进 它的修爱方程式的系数矩阵是以两争n 阶的对稼矩阵b i b 2 代替2 n 酪豹雅可比 阵 这榉内存占有量仅蹩鲷高瓶消去法求解的簪顿法的一半 箕计算薰也相应地减 少了 b 1 b 2 在迭代过程中维持常数 这样猩求解修正方程式时不必每次都对系数 矩阵作消去运算 p q 解耦法所采取得一系列简化假设只影响了修正方程式的结构 也就是只影响了迭代过稳 丽不影响最终结果 为嚣么抉这癸鳃法鹣羧敛毪妊程 久餐黉避露了各耱各群豹攥涎 诲多年采人 们普遍议为高压输电弼牲 x 在这一稷设成纛孵 快速分解法有缀好的收敛性 毽 人们也发现在某些情况下 不满足r x 时快速分解法也能收敛 大家也努力探求改进s t o t t 的快速分解法 并 试图解释它的收敛机理 假 直收效甚微 最近的理论研究对这 问题作出了比较 满意豹鳃释i 在一定稷度上阐唆 了挟速分解潮流算法盼收敛枫瑾 2 7 3 穗枣滚程 6 硕士论文基于关口屯表数据库的线攒计算系统研究 图2 4 p q 分解法程序流程 1 7 矍圭篷奎茎垩叁登塞耋鍪鲞塞鳖垫塑蔓整至篓至塞 一 2 7 4 黧镌分折 用姥糕弹对一个五节点 i e e e l 4 节煮 i e e e 3 0 爷点曼令电嘲分粥进行了计算 分析 聂节煮麴数据觅交簸翻 氛露一个乎鬻节点 没旨p v 节煮 猩0 0 0 1 的鞲度下 经逡三次遨我裁牧敛了 结聚秘文藏浇静一致 嬲损诗葵缝暴窝2 6 4 繁孛豹诗算续 果楚寇全糨髑静 农程同戆精度鼗求下 这代次数姥孛控法多了 浚 毽计算鼹鬻 时间并没村多 这个结论和p q 法的理论分析是一致的 对i e e e l 4 节点毫网遗弦计算 霖始数据冤文黻 羽 1 4 节患测熊露一令平簿节 点 在计算中设定母线2 3 6 8 所在的节点为p v 节点 其余节点为p q 节点 强牧敛耱度是o o o i 薅 程逮我5 次嚣教效 缤鬃热 v 萤 患l23 456 g 母 幅 德l 0 61 国4 51 o li 0 3 0 l1 0 3 5 2i 0 7l 0 5 6 51 0 9 器 娃 精 嶷 o m o 4 9 5 3 1 2 6 t 8 1 0 4 3 7 8 9 5 5 1 4 9 9 5 1 3 7 0 s 1 3 7 0 5 节 焦夸1 0 l1 21 31 4 母 幅 值1 0 5 0 4 1 0 4 6 4 61 0 5 4 6 51 0 5 6 5 2 1 0 4 9 7 71 0 3 2 0 9 p u 楚 瘦一1 5 3 5 3 1 5 s 强m 1 5 4 1 1 1 5 5 酾一1 5 7 9 8 1 6 5 5 3 表2 3p q 法i e e e l 4 电两激舔缩栗 计算结果和i e e e l 4 母绒的电压幅值 角度棚比 误麓很小 电聪幅值的均方 蔽谈茇是o 5 7 6 壤压禚煮辩埝方壤误差蹩 7 9 7 多 8 堕 迨塞曼羔差里生耋壑壅堕塑篓篓盐簦墨篓翌窒 对i e e e 3 0 节点电网进行计算 原始数据见文献 8 3 0 节点网具有一个平衡节 点 在计算中设定母线2 5 8 1 1 1 3 所在的节点为p v 节点 其余节点为p q 节 点 图2 5i e e 岂3 0 电网接线图 当收鼓精度是0 0 0 1 辩 在迭代4 次后收敛 结果如下 节 点 12345678 号 幅 值 l 0 5t 0 3 3 8l 0 3 2 2 s1 0 2 7 4 61 0 0 5 81 m 3 3 2t 0 0 8 4 l 0 2 3 o u 角 瘦曲 8 0 2 7 3 5 3 4 7 0 2 5 5 6 3 3 3 8 9 8 5 4 6 4 9 s 5 8 薅聒5 6 4 6 6 7 收 节 点9l o l l1 21 31 41 51 6 号 幅 1 0 4 7 1 8 值 l 0 3 7 5 91 0 9 1 31 甜8 7 6l 0 8 8 31 3 6 81 0 2 8 s 9l 0 3 6 7 8 d u 角 氘 培 1 9 1 7 1 0 1 1 5 2石 3 2 1 5 9 3 6 9 8 1 8 0 6 1 0 2 8 3 1 0 38 j 1 9 9 6 2 2 9 硕士论文基于关口电表数据库的线损计算系统研究 市点 1 7 81 92 0 2 l2 22 32 4 号 幅值 1 0 3 1 9 81 0 1 9 i l1 0 1 7 4 41 0 2 1 6 91 0 2 4 5 41 0 2 4 91 0 1 7 41 0 1 0 6 p u 角度 1 0 2 8 0 4 1 0 9 9 3 6 1 1 1 6 3 1 0 9 5 9 2 1 0 5 8 9 1 0 5 8 2 3 1 0 8 1 5一1 1 0 4 4 节点 2 52 62 72 82 93 0 号 幅僦 1 o o l 8 30 9 8 3 5 51 o q 5 1 41 0 2 0 3 7o 9 8 4 9o 9 7 3 2 p u 角度 1 0 8 8 0 3 1 1 3 1 2 8一1 0 5 t 5 9 6 8 9 3 9 t 1 1 9 1 5 1 2 7 0 3 3 颞 表2 4 p q 法i e e e 4 0 电网电压结粜 通过裁文献阍串戆实验结果进纷比对 毫压幅值的均方摄误差是0 6 4 电压 相角的均方根误差怒1 8 0 7 7 可见结果怒可信的 也再次证实了潮流程序程序在 诗舅嬲络结毒句比较紧密的输奄网方藤貔优势 电网潮流计算的理论分析 根据给定网络的结构及运行条件来确定整个电网的 电气状态 如电弼节点的电压揠值翔摆角 鼹络中功率分蠢及功率损耗 势进行越 界检查 对于输电阏来说 用经典的牛拉法 p q 解耦法进行潮流分析 一般能够取 得满意的结果 因为输电阗一般网络结构比较紧凑 满怒上述两秘方法的先决条 件 所以收敛性比较好 输电网由予它不同于配电网的物理特性 使得它的收敛性 要远好于配电网 1 4 3 1 1 i 2 8 对各方法的分析 琢方根电流法楚爱基本的算法 当用它寒诗算线损时 霉要测量密每个元件的 均方根电流 如果可以得到这些数搦 计算结果无疑是准确的 但这对于话已电网来 说楚缀困难瓣 甚至是不 戆骰裂瓣 鼹予测量纹袭比较全豹辏电瓣 餐然需要簸 视每个元件的电流 这对于输电网来说也是很困难的 并鼠它是将网络割裂开来进 行运箕的 在这一点 寒说是很难积潮流法相比 损失因素法的好处在于需要的数据量较少 计算结果的准确性在于损失系数的 准确发 因为损失嚣索的大小随电力弼的结毒奄 撰糍种类 受芬分奄及受赫兹线形 堡圭兰奎篓至茎翌塑篓鍪堡鐾鳖鎏篓茎簦瑟蒸篓窒 一 一 一 状不同两不同 所以准确的求取缀难 一般使用象祷率近 跬求取损失系数 精度不 是很高 适合予手算和精度要求不高的场合 最大负荷损耗小时数法在不知道负荷曲线的情况下 只要知道最大负荷利用时 间和功率因綮 就可以由曲线纛得相应的最大负荷损耗时间 进而求得嗽能损耗 覆这个关系藏线必须事先求褥 势量要手工查询 掰疆我方法一般雳予警黪配溺线 损 它懿嚣舆精度遣是跑较差豹 簸耀于筑翔分橱 节点等效功率法计算所依掇的主要运行数据是扶电度表收集的 使收集和整理 原始资料的工作大大简化 尤篡楚对全网电能损耗的计算 其优点更为突出 对于 区域电网的计算 实际上是把能嫩损耗的计算问题转化为功率损耗计算的问题 这 就便予广泛嫩采羯计算机潮流计算的方法 嚣便手黪的工作量大大减少 它剥用致 电度表获取霉数臻 最终是薅潮浚葵法来遴霞攒裁谤舞 显然雯逶合予瓣络缨狡更 好的输电网 当然对数据齐全网络性好的配电网也邋含 因为是基予潮流髯法的 所以精度较高 上述方法灌本上都是用于估算线损 除了等效功率法外都不适用予输电网 主 要的原因还楚数据不完整的缘故 氆括元件物理参数嬲不齐蚕和运行数攒的缺少 诗莫撬上麓数学蒺羧方法滋纷滋滚诗算 爨患凌予邀秀元舞模型豹壤臻 诗算 方法先避 辩欠电网计算速度侠 计算结果准确经商簿等 f 9 1 阏损也怒漱力系统的 一种状态 w 以利用潮流进行计辣分析 可以先建立准确的网损计算模勰 通过解 算潮流的非线性方程组 求取更为准确的损耗值 把潮流计嚣用于损耗计算 缺点是比其它的方法髓簧更多的数据量 在避行潮 流 爨戳羲 惫要知道全穗各令怒气元嵇戆基本携溪参数 窝荟令苓点豹奄气运露 参数 鬟裔辩遴了电气元舞匏璎参数 才麓得到阻挠或者导纳矩阵 只露躲道了是 够的电气运行参数 才能使得导纳矩阵方程成立 才能进行非线性方程的求解 所 以说二者缺一不可 当一个电阚比较大时 所需数搬擞是成倍的增加的 但是精度 和需要数据爨怒 对矛盾 满足一个方面必将不能很好的满足另一方面 为了追求 精度上的改蛰 必将娃韬毽贯一方鞭秀代徐 瑗在豹辩魄力输电瘸戆蕴按泌缀缀先遴了 元佟穆淫参数秘毫瓣运弦数据都楚 存入数据库中的 基本上都是实时的数据 完全可以取消