电力系统分析潮流计算讲解

1、电力系统分析潮流计算报告目录一配电网概述 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 4.二计算原理及计算流程 4.2.1 前推回代法计算原理 4.2.2 前推回代法计算流程 7.2.3 主程序清单： 9.2.4 输入文件清单： 1.12.5 计算结果清单： 1.2.三前推回代法计算流程图 1.3参考文献 1.4.一配电网概述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(35 110KV)，中压配电网( 6 10KV，苏州有 20KV的)，低压配电网( 220/380V )；在

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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。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

7、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

8、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 )Iij = Sj/Uj= Pj- jQj/UjSU式中， Sj是节点 j 的功率， Uj 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）= Sj/Uj（k）+? Ijk（k）k=1 （ 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)

9、其中 i 为父节点，为子节点， Z 为 i 、 j 间支路的阻抗。U j(1)=Ui(1)- Iij (0) Zij4）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：max(DU j (k)；DUj(1)= Uj(1)- Uj(0)max( D U (k)0.0001PQ2=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:NBkf=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);%计算沿线电流平方 APQ1(i,1)=PQ2(kf,2)+

10、RX(i,1)*x; % 计 算 支 路 首 端 有 功 /MW RX(i,1)RPQ1(i,2)=PQ2(kf,3)+RX(i,2)*x;% 计算 沿支路 的无功 损耗 /MvarRX(i,2)XPQ2(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 MWPQ2(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 MvarPL=PL+RX(i,1)*x;endangle(1)=0.0;for i=NB:-1:1kf=FT(i,2);%回代始节点号kt=FT(i,1);%回代终节点号%计算支路电

11、压损耗的纵%计算支路电压损耗的横%计算支路末端电压 /kV%计算支路dv1=(PQ1(i,1)*RX(i,1)+PQ1(i,2)*RX(i,2)/V(kf);分量 dv1dv2=(PQ1(i,1)*RX(i,2)-PQ1(i,2)*RX(i,1)/V(kf); 分量 dv2V2(kt)=sqrt(V(kf)-dv1)2+dv22); angle(kt)=angle(kf)+atand(dv2/(V(kf)-dv1); end maxd=abs(V2(2)-V(2);V2(1)=V(1);for i=3:1:NNif abs(V2(i)-V(i)maxd;maxd=abs(V2(i)-V(i);

12、endendmaxdk=k+1PQ1%潮流分布 即支路首端潮流 MVAV=V2% 节点电压模计算结果 kV10angle%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 0.03420.030110.0 0.06930.064210.0 0.08450.076310.0 0.02950.026110.0 0.04740.040910.0 0.11760.095710.0 0.09460.085710.0 0.09160.085910.0 0.027

13、10.022910.0 0.06960.064310.0 0.06760.057910.0 0.02980.0242FT=%首端 末端10 35 413 44 312 11113628221X11769832;RX= % R4.144.5243.5211.1452.4361.3282.7450.8562.2373.7432.3563.367 ;4.6965.043.9661.282.8661.7632.9651.142.7564.2512.5413.6852.5 计算结果清单maxd =1k = 1maxd =0.1780k =2maxd =0.1787k =3maxd =0.1793k =4

14、12maxd =0.1226k =5maxd =0.0010k =6maxd =2.6021e-004 k =7maxd =6.1046e-005k =8PQ1 =0.02720.02300.02960.02620.02990.02430.14440.12730.06780.05810.13790.12310.11830.09640.16610.13790.09200.08640.18910.17500.38520.34450.81160.7278V =10.40009.8795 9.6991 9.6652 9.6377 9.8492 9.7872 9.73269.6870 9.6764 9.6578 9.6235 9.6444angle =00.3011 0.4011 0.4250 0.4438 0.3431 0.3942 0.38990.4266 0.4