配电网潮流计算

1、摘要配电网潮流计算是配电管理系统的应用功能之一。 本设计在分析配电网组件模型的基础上，建立了配电网潮流计算的数学模型。 由于配电网的结构参数与电网有很大差异，配电网潮流计算采用自适应算法。 配电网的结构特征是放射状、正常运行时开环的配电网的另一个特征是配电线全长比输电线长、分支多、配电线线径比输电线细、配电网的R/X大，并且线路充电容量可忽略。 配电网潮流计算采用的方法是递归代数法，本文根据对递归代数法的基本原理、收敛性和计算速度等进行了理论分析的比较仿真和算例，递归代数法具有编程简单、计算速度快、收敛性好的特征，该方法是配电网潮流计算的有效算法关键词配电网、潮流计算、正向回归法Abstrac

2、tfrorsolutionofdistributionsensisofsofsofsofsofsofsoftwindefthedifferent tworks thecorrespesdoningservicesinfordistributions distributionsnetworkisradialshapeandintheconditionofcreg ularisannular.anothercharacteristicofdistributionnetworksiscabinetmin hantransmissionnetworks.thelinediameter ofdistri

3、butionnetworksisthinthantransmissionnetworks it causer/xiscleareofdistribuleofdistributionsnetworksandthelinescatterancecanneglect.loadflowcalculationofastributionsnetworkuseback forward sweep.itheshosemepecilityitschusithasssimpilecurdersandgoodrestrain和so.thismetofdistributionnetworkisaeffectiveme

4、 todkeywords :分布式网络，加载流计算，后向/前向sweep1 .电力系统潮流概要1.1配电网的分类在电网中起到分配重要电力作用的网络称为配电网。 配电网按电压等级分为高压配电网(35110KV )、中压配电网(610KV )、低压配电网(220-380V )。按电力供应区的功能分为城市配电网、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以上的电压水平的电网，主要用于连接地区高压(220KV以上)的电网。 所谓配电网，是35KV以下电压水平的电网，起到为城市各配电站和各种电力负载供电的作用。从投资角度来看，我国和外国发达国家的发电、输电、配电投资比例差异很大，外国

5、基本上电网投资比发电站投资大，输电投资比配电投资小。 我国从重视发电而忽视电力供给的状态转变了，但在电力供给投资中，电力供给投资大于配电投资。 改造我国城市网后，主要从输电投资转变为配电建设。本设计是基于前馈法的配电网潮流分析计算的研究，研究是一种以根节点为10kV电压电平的配电网。1.2配电网潮流计算的目的和意义电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的基本计算，是电力系统规划和运行不可缺少的重要组成部分。 潮流计算是电力系统分析中最基本、最重要的计算，可以说是电力系统安全、经济分析和实时控制的基础。 潮流计算的任务是根据给定的运行条件和网络结构确定系统整体的运行状态，如母线上的电压(振幅

6、和相位角)、网络中的功率分布和功率损耗等。 即潮流计算是电力系统电力分布和电压分布的计算，其具体任务是制定系统计划和电气设备检查计划，确定电力系统中变压器抽头位置和系统中枢点和电压控制点的电压曲线，进行事故运行方式的分析，为电力系统的短路和稳定计算提供数据，继电器保护和自动装置的调整和电力系统设计潮流计算的目的是分析现有电力系统的正常运行状态，提出必要的改进措施，并为新系统和扩展系统的分析和计算奠定了基础。配电网潮流计算是配电网经济运行、系统分析等的重要基础，但配电网和输电网有明显差异，配电网具有环路结构，因此通常以开环方式运行。 通常，当呈放射状、支路的比率大、分支线多的配电线中的R/X比变

7、大时，输电网中常用的潮流计算算法，例如以往的牛顿法或快速分解法，如果应用于配电网潮流计算则病态地不收敛，因此，研究应用配电网的潮流算法目前，输电系统潮流计算方法已经成熟、广泛应用。 但是，随着电力系统规模的扩大，潮流计算方程式的次数越来越高，对这个规模的方程式采用什么样的数学方法都不能保证正确答案，因此成为电力系统研究者持续寻求新、更可靠的潮流计算方法的原动力。随着现代电力系统的大系统、强非线性和多因素特征日益突出，其计算量和计算复杂度急剧增加。 旧计算机软件在处理潮流计算时，其速度已经不能满足大电网模拟和实时控制的模拟要求，高效潮流问题相关软件的研究已经成为大规模电力系统模拟计算的关键。 1

8、.3配电网运行的特征和要求虽然配电系统相对于输电系统，电压水平低，电力供给范围小，但配电网是直接连接用户，电力供给部门为用户提供服务的窗口，因此决定配电网的运行有以下特征和基本要求(1)10kV中压配电网在运行中负荷节点数多，一般没有时钟的实时记录负荷，无法应用目前的传统潮流程序进行配电网的计算分析，因此要求建立新的数学模型和计算方法。(2)随着铁路电气化和用户电子设备的大量使用，配电网运行中存在很多高次谐波源、三相电压不平衡、电压闪烁等污染，要求正确测量和计算配电网高次谐波分布，采取有效措施抑制配电网运行中的高次谐波危害。(3)由于环境保护条件日趋严峻，为了防止配电网运行影响城市绿化、防火、

9、防爆、噪音防止等技术和组织措施，要求减少配电网运行对环境的污染。(4)随着用户供电可靠性和电压质量指标的提高，人工操作不能适应，现代配电网的运行要求不断自动化、智能水平的提高。1.4 MATLAB的运用概要1.4.1MATLAB的介绍目前电子计算机应用于电力系统的分析计算，潮流计算是其基本应用软件之一。 目前有很多潮流计算方法。 潮流计算方法有五个要求： (1)计算速度快，(2)内存需要少，(3)计算结果可靠，(4)适应性好，变压器的变化调整，系统部件的记述和其他程序的配合能力也很强，(5)简单。 MATLAB是一种交互式、面向对象的编程语言，广泛应用于工业界和学界，主要用于矩阵运算，在数值分

10、析、自动控制仿真、数字信号处理、动态分析、绘画等方面具有强大的功能。MATLAB程序的设计结构完整，具有良好的可移植性，其基本数据是不需要定义的数组。 能有效地解决产业计算问题，特别是矩阵和矢量的计算。 MATLAB比c语言更容易掌握。 使用MATLAB语言，可以用数学公式这样的方法写算法，大大降低程序所需的难易度，节省时间，把主要精力集中在算法的构想上。 MATLAB还可以包括信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、模糊逻辑和仿真不同领域、不同级别的用户通过学习和应用各自的工具，可以更简单地进行计算、分析和设计。 在MATLAB设计中，原始数据的格式是重要的一环，与程序的易用性和灵活性直接相

11、关。 原始数据输入格式的设计主要从利用者的观点出发，原则简单，容易修正。1.4.2 MATLAB矩阵运算矩阵是MATLAB数据存储的基本单元，矩阵的运算是MATLAB语言的核心，在MATLAB语言系统中大部分的运算都基于矩阵的操作。 矩阵的基本数学运算包括矩阵四则运算、与常数的运算、逆运算、行列式运算、特征值运算等基本函数运算，在此进行简单介绍。(1)四则运算矩阵的加、减、乘法运算符分别为“，*”，使用方法与数字运算大致相同，但为了满足其数学要求，用MATLAB除矩阵有两种形式。 在传统的MATLAB算法中，右除法先计算矩阵的逆乘法，而左除法不计算逆矩阵而直接进行除法。 通常，右除速度稍快，但

12、左除避免了由被除矩阵的特异性引起的故障。 在MATLAB中两者的差异不太大。(2)与常数的运算常数和矩阵的运算与矩阵的各元素进行运算。 但是请注意，除以数时，常数通常只能除数。(3)基本函数运算矩阵的函数运算是矩阵运算中最实用的部分，常用的主要如下求det(a )矩阵a的行列式eig(a )求矩阵a的特征量。求inv(a )或a (-1 )矩阵a的逆矩阵rank(a )求矩阵a的等级。求trace(a )矩阵a的轨迹(对角线要素之和)在进行工程计算时，遇到了矩阵的对应元素之间的运算。 该运算与上述数学运算不同，因为有差异，所以称为数组运算。(4)基本数学运算数组的加法、减法和矩阵的加法、减法完

13、全相同。 乘法除法有差异，数组的乘法除法是指两个维数组的相应元素之间的乘法除法，运算符是“. *”和“. /”或“.”。 上述常数和矩阵的除法只能除去常数。 数组运算有“对应关系”的规定，数组和常数的除法没有限制。另外，矩阵的矩阵运算有应的运算(运算符为. )、指数运算(exp )、对数运算(log )、平方根运算(sqrt )等。 按照“对应于元素”的规定，数组的运算是对数组内的每个元素进行的。 矩阵的幂运算与矩阵的幂运算有很大不同。(5)逻辑关系运算逻辑运算是MATLAB中数组运算特有的运算形式，也是在所有高级语言中普遍应用的运算。2 .配电网的网络模型配电网有很多零件，如变压器、线路、电

14、容器、调节相机等。图2.1电力线的单相等效电路图2.1元件模型2.1.1电力线的数学模型电力系统中的线路模型是用电阻、电抗、导纳、电导表示的等效电路。遵循公式r1=sx1=0.1445logDmr 0.0157B1=7.58日志dmr 10-6g1=PgU210-3求出单位长度导线的电阻、电抗、导纳、电导，最原始的电力线等值电路如图2.1所示。 这是单相等效电路。 之所以用单相值电路代表三相，是因为本设计研究了三相对称运行方式，另一方面因为设置了架空线路而进行了全循环移位。虽然以单相等效电路代表的三相简化了许多计算，但由于电力线路的长度通常为几十至几百公里，所以将每公里的电阻、电抗、电容、电导

15、率绘制在图表上，得到的等效电路依然复杂。 更严格地说，电力线路的参数均匀分布，即使是极短的线路，也具有相应大小的电阻、电抗、电导、电导。 也就是说，这样复杂的等值电路也不能被认为是正确的。 但是，幸运的是，电力线并不长。 应该分析的通常只是两端的电压、电流、功率。 通常，不考虑线路的这样的分布参数，只在个别的情况下需要使用双曲函数进行研究，是具有均匀分布参数特性的线路。 首先，研究一般线路的等效电路。 一般线路是指长度在中等以下的线路。 对于架空线路，长约为300km的电缆线路，约为100km。 线路长度不超过这些数值的情况下，不考虑这些分布参数的特性，只需简单地汇总线路参数的电路显示即可。在以下的讨论中，r()x()g(s )、B(S )分别表示所有线路的总电阻、电抗、电导、导纳。 显然，在线路长度为l(km )的情况下R=r1l； X=x1lG=g1l； B=b1l (2.1)通