智能配电网分析4

1、智能配电网分析（4）配电网潮流计算2016 4. 1 概述概述4.1.3 配电系统潮流计算的意义：l 是配电系统分析的一项重要内容；l 是定量分析配电系统规划设计和运行方式的重要依据： 合理性 可靠性 经济性4.1.2 配电系统潮流计算的含义: 根据给定网络的结构和运行条件，确定整个网络的电气状态主要是各结点电压幅值和相角、网络中功率分布及功率损耗等。4. 1 概述概述4.1.3 配电系统潮流计算的面临的问题： （与传统潮流计算相比）：l 三相不对称只算单相潮流的方法不宜采用；l R/X的值较大PQ分解法失效；l 辐射状结构牛顿法的收敛性问题。与之对应有：l 三相潮流计算；l 潮流解存在，且唯

2、一。4. 2 辐射状配电系统潮流的解辐射状配电系统潮流的解在运行特性上，配电系统与输电系统的不同：（1）电源点上：配电系统多数情况下只有一个电源为系统的负荷提供电能；（2）网络结构上：配电系统多为辐射状，而输电系统一般为环网； （3）在潮流解上：辐射状配电网的潮流解存在且唯一，而环网结构输电网络的潮流解可能存在多个； 对于辐射型配电网络，可以证明其潮流方程存在且仅存在一个电压接近1.0p.u.的可行解。 证明过程：P53-564. 3 配电网潮流算法的分类配电网潮流算法的分类4.3.1算法分类算法分类 根据采用系统状态量的不同，分：（1）结点（节点）法（2）支路法 根据系统计算采用的分量不同，

3、分：（1）相分量法；（2）序分量法；（3）混合法（相分量法+序分量法）；4. 3 配电网潮流算法的分类配电网潮流算法的分类1）节点法（1）以节点电流和功率注入为已知；（2）节点电压为系统状态量待求；如：高斯法，牛顿法（PQ分解法）2）支路法以支路电流或功率为系统状态量待求如：前推回推法，回路阻抗法4. 3 配电网潮流算法的分类配电网潮流算法的分类3）相分量法（1）系统元件均用相参数表示，即33的矩阵；（2）系统状态量（如节点电压、注入电流和功率），均由3维子向量表示，对应于a、b、c相的复量；4）序分量法（1）将系统分为各个量分解为正、负、零序分量；（2）系统元件用序参数表示，即33的矩阵；（

4、2）系统状态量（如节点电压、注入电流和功率），均由3维子向量表示，对应于正、负、零序的复量；4. 3 配电网潮流算法的分类配电网潮流算法的分类4.3.2 配网潮流算法算法运用配网潮流算法算法运用 1）对于三相参数对称的元件，其相分量的阻抗矩阵： 如果通过三相平衡电流，利用ia+ib+ic=0，有：三相关系解耦，其中，Z1 =Zs - Zm为正序阻抗。4. 3 配电网潮流算法的分类配电网潮流算法的分类 如果通过不三相平衡电流，则将三相量变换成对称分量：其中，三序分量关系解耦。4. 3 配电网潮流算法的分类配电网潮流算法的分类 对于三相阻抗不等但无耦合的元件，如配电负荷，采用相量法处理比较容易、直

5、观。如果采用序量法，经对称分量变换后三序分量相互耦合，如：经对称分量变换为： 其中，221111131sambncZZZaaZZaaZ000000aabcbcZZZZ120smmmsmmmsZZZZZZZZZZ4. 3 配电网潮流算法的分类配电网潮流算法的分类总结总结： （1）相分量法处理三相不对称负荷容易；但当流经系统的三相电流不平衡时，系统中对称元件的三相电流电压之间的关系不能解耦； （2）序分量法能将系统中对称部分的等值电路的三相电流和三相电压关系解耦，但处理不对称负荷困难； （3）混合法将配电网络分为对称部分和不对称部分，将三相负荷不对称较严重的部分看作网络的不对称部分。对对称部分采用

6、序分量法，对不对称部分采用相分量法。4. 4 配电系统基本潮流算法配电系统基本潮流算法4.4.1 基本算法基本算法1.前推回推法： 是求解辐射状配电网络潮流的有效方法。回推过程回推过程：先计算各负荷结点的注入电流或功率流，并从末梢结点开始，通过对支路电流或功率流的求和，计算各条支路始端的电流或功率流，同时可能修正结点电压；前推过程前推过程：计算利用已设定的源结点电压作为边界条件计算各支路电压降落和末端电压，同时可能修正支路电流或功率流； 不断重复前推前推和回推回推两个步骤，直到收敛求解出系统的状态变量（馈线上各个母线的电压和电流或功率）。4. 4 配电系统基本潮流算法配电系统基本潮流算法4.4

7、.1 基本算法基本算法前推回推法支路k 可以是配电线路、开关或变压器，其三相导纳矩阵为：4. 4 配电系统基本潮流算法配电系统基本潮流算法4.4.1 基本算法基本算法前推回推法支路k的网络方程（2端口）：4. 4 配电系统基本潮流算法配电系统基本潮流算法4.4.1 基本算法基本算法前推回推法回推过程：前推过程：令 ： 回推: 前推： 函数 fk，gk 互逆环路处理：补偿方法，P611,kkkkUIUI 1,kkkkUIUI4. 4 配电系统基本潮流算法配电系统基本潮流算法4.4.1 基本算法基本算法2.改进牛顿法 传统牛顿法是将非线性方程F ( X ) = 0用泰勒展开，略去二次及以上高阶项后

8、成为修正方程并解，其格式为：对应于潮流方程于节点i 有:写出矩阵形式：4. 4 配电系统基本潮流算法配电系统基本潮流算法4.4.1 基本算法基本算法改进牛顿法针对配电系统的特点，对牛顿法进行改进，先假设：（1）相邻节点的电压差很小；（2）没有接地支路（所有并联支路均利用节点电压转换为节点电流或功率注入）。 (sincos)cos,iijijijijijijijijijjPHUUGBUU Bji ,(sincos)cosiiiijijijijijijijijj i j ij i j iiPHUUGBUU B (cossin)cos,iijjijijijijijijijijiPNUUUGBUU G

9、ijU 2,(cossin)2cosiiiiijijijijijiiiijijijj i j ij i j iiPNUUUGBU GUU GU 4. 4 配电系统基本潮流算法配电系统基本潮流算法4.4.1 基本算法基本算法改进牛顿法 (cossin)cos,iijijijijijijijijijjQKUUGBUU Gji,(cossin)cosiiiijijijijijijijijj i j ij i j iiQKUUGBUU G (sincos)cos,iijjijijijijijijijijiQLUUUGBUU BijU 2,(sincos)2cosiiiiijijijijijiiiiji

10、jijj i j ij i j iiPLUUUGBU BUU BU 4. 4 配电系统基本潮流算法配电系统基本潮流算法4.4.1 基本算法基本算法改进牛顿法H，N，K，L都与结点导纳矩阵具有相同的对称稀疏特性，并可写为下面形式： An-1为不考虑源节点的节点-支路关联矩阵； DB和DG为对角阵，对角元素分别为：Ui Uj Bjicosji和Ui Uj Gjicosji 牛顿修正方程可以写成：4. 4 配电系统基本潮流算法配电系统基本潮流算法4.4.1 基本算法基本算法改进牛顿法 定义： 则 继续写成： 回推过程 前推过程4. 4 配电系统基本潮流算法配电系统基本潮流算法4.4.1 基本算法基本

11、算法3.回路阻抗法将各结点的负荷用恒定阻抗表示，从馈线根结点到每一个负荷结点形成一条回路，以回路电流为变量，根据基尔霍夫电压定律，可列出回路电流方程式组： 采用三角分解法求解上式， 求出回路电流各个负荷节点的负荷电流。4. 4 配电系统基本潮流算法配电系统基本潮流算法4.4.1 基本算法基本算法4.隐式Zbus高斯法 一般方程：将配电系统的源节点与其它节点分离： 已知： 和 （系统不含功率恒定成分），求 ，即：如含功率恒定成分，则电流是电压的函数，有：高斯迭代： Zbus= 隐式：因子表一种运算记录表格1U2I2U4. 4 配电系统基本潮流算法配电系统基本潮流算法4.4.2 潮流算法编号方案的

12、比较与选择潮流算法编号方案的比较与选择 不同类型的潮流分析方法适宜采用不同的结点编号方案。1.适于节点法潮流分析的编号方案 目标目标：导纳矩阵LU分解时注入元素最少（数目为0）； 条件条件：遵循父在子前（或父在子后）的排列规律所形成的结点导纳矩阵的因子表与结点导纳矩阵具有相同的稀疏结构，故根据结点导纳矩阵可以直接由写出因子表。 常用的方法常用的方法（保证父节点在子节点之后）：（1）基于节点分层法的广度优先搜索逆序编号（2）深度优先搜索的前序遍历顺序编号。 因子表采用高斯消去法解线性方程组AX=B的过程中对常数项B全部运算的一种记录表格。 4. 4 配电系统基本潮流算法配电系统基本潮流算法 基于

13、节点分层法的广度优先搜索逆序编号 节点导纳矩阵结构形式 删除根节点后辐射状配电网络的特点：（1）对角线元素不为零；（2）上三角部分每行只有一个非零元素，对应于该行所在节点的父节点（根节点除外）；（3）下三角非零元素对应于该行所在节点的子节点（可以多个）。4. 4 配电系统基本潮流算法配电系统基本潮流算法 对节点导纳矩阵进行因子分解，得上三角阵： 节点导纳矩阵结构形式 因子分解后的上三角阵因子分解后的上三角阵的特点：（1）每行都仅有两个非零元素；（2）与节点导纳矩阵的上三角部分具有相同的稀疏结构说明：节点导纳矩阵按行消去过程中形成的上三角矩阵不产生注入元素。4. 4 配电系统基本潮流算法配电系统基本潮流算法2.适于支路法潮流分析的编号方案 1）适于前推回推类潮流的编号方案 （1）节点分层编号方案 简单直观，编程方便 （2）分支线分层编号方案 降低方程（变量）维度（支路数小于母线数） 2）适于回路阻抗法潮流的编号方案 将负荷用阻抗表示，从根节点到每一负荷节点负荷节点形成一条回路，写回流电流方程：示例：P75（1）回路编号与节点编号对应（2）常用方案：广度优先搜索编号，深度优先搜索的前序遍历编号 4. 5 计及分布式发电的配电系统潮流算法计及分布式发电