第九章配电网高级应用软件

1、配电网自动化技术(jsh)机电与自动化学院(xuyun) 何朝阳共六十七页9.1 配电网高级应用软件简介9.2 配电网网络拓扑分析9.2.1 概述9.2.2 配电网拓扑结构9.2.3 配电网拓扑描述(mio sh)9.2.4 配电网拓扑分析算法9.3 配电网线损计算9.3.1 线损的基本概念9.3.2 配电网理论线损计算方法9.3.3 配电网线损三相潮流法计算第九章 配电网(dinwng)高级应用软件共六十七页简 介 配电网高级应用软件是建立在一定的数据源基础之上的：1）由SCADA采集来的测量数据，即系统运行的实时数据和历史数据。2）由人工输入(shr)的系统静态数据，如系统的线路参数、变压

2、器参数等。3）计划参数，主要是未来时刻的计划运行参数，如预测的负荷及检修停电安排等。第九章 配电网(dinwng)高级应用软件共六十七页简 介有了以上的数据源，高级应用软件就可以辅助配网运行人员对系统进行各种分析。配电网高级应用软件包含的内容有： 网络(wnglu)建模、网络(wnglu)接线分析、动态网络(wnglu)着色、配电网潮流计算、短路电流计算、网络(wnglu)重构、负荷预测等。 第九章 配电网(dinwng)高级应用软件共六十七页1. 网络(wnglu)建模网络建模用于建立和维护配电网数据库，通过在数据库中定义配电网设备铭牌参数及其各设备之间的连接关系，建立整个配电网的设备连接关

3、系及各设备的数学模型。配电网的拓扑(tu p)模型可以分为静态拓扑(tu p)模型和动态拓扑(tu p)模型。 第九章 配电网高级应用软件共六十七页1. 网络(wnglu)建模网络建模的主要功能有：1）定义配电网中的各种元件，如母线、馈线段、分支线、变压器、电容器、负荷等。2）定义各元件间的连接关系，以提供网络分析功能所需的基本拓扑信息。3）根据定义的元件自动生成相应元件参数表，以便参数录入。4）网络建模提供静态分析和动态分析的全套元件参数。5）从实时库中获取数据。6）维护数据库间的关系和自动校核输入(shr)的数据。7）根据数据库和开关的实时状态建立母线模型。8）支持各种电压等级的模型。第九

4、章 配电网高级应用软件共六十七页2. 状态(zhungti)估计在实时情况下，不可能对网络的所有运行状态量进行监测；此外，获取的测量数据也不可避免地存在测量误差。状态估计基于网络的拓扑模型，利用SCADA采集(cij)的实时信息，确定配电网的接线方式和运行状态，估计出各母线的电压幅值和相角及元件的功率，检测、辨识不良数据，补充不足测点。 第九章 配电网高级应用软件共六十七页3. 配电网重构配电网重构的目标是在满足网络约束和辐射状网络结构的前提下，通过开关操作改变负荷的供电路径，以便使网损最小，或解除(jich)支路过载和电压越限，或平衡馈线负荷。 第九章 配电网(dinwng)高级应用软件共六

5、十七页3. 配电网重构配电网重构的用途有以下几个方面：1）用于配电网规划和配电网改造。2）正常运行状态下的网络重构可以降低网损，平衡负荷(fh)，提高系统运行的经济性与供电可靠性。3）故障情况下的网络重构可用于配电网事故后的供电恢复。第九章 配电网(dinwng)高级应用软件共六十七页4. 配电网线损计算(j sun)与分析1）输入功能：包括图形输入、数据输入、网络拓扑分析和自动生成数据库、自动检错、与GIS接口(ji ku)等。2）计算功能：包括采用前推回代法计算配电网潮流、用不同方式采集运行数据以提高计算正确性、自动适应运行方式的变化等。3）输出功能：计算结果以表格、分层图形、棒图、曲线等

6、方式输出。4）分析功能：通过多种分析确认计算结果的真实性和可靠性。第九章 配电网高级应用软件共六十七页5. 负荷(fh)预测负荷(fh)预测功能一般针对全网或某个区域内的总负荷(fh)进行。应考虑带气象修正功能的负荷预测模型，负荷预测可以预测未来1天1周的每小时、每15min的系统负荷值，然后利用可自动校正的负荷分配系数把该预测值分配到各变电站、馈线及负荷点。 配电负荷预测可能要考虑分类预测。负荷分类指负荷中可分离出来的最小可统计用电负荷类别。典型的负荷分类比如电冰箱、烹饪、荧光灯、电热器、电弧、泵等。 第九章 配电网高级应用软件共六十七页9.2 配电网网络拓扑分析(fnx)配电网拓扑分析(又

7、称配电网接线分析或配电网拓扑辨识)是指运用图论等方面的知识对配电网的几何结构和性质进行分析和研究，以反映配电网上各元件(包括节点、线路、负荷等)的连接情况和带电状态；最终根据各个元件之间的连接关系以及各个开关的实时(sh sh)开合状态，动态生成能够正确描述网络结构并可为计算机分析所利用的数学模型。 第九章 配电网高级应用软件共六十七页配电系统拓扑(tu p)分析以从同一变电站引出的所有馈线作为一个完整的分析对象，而以馈线作为基本的分析单元。 对辐射状结构方式可以用一个树结构来表示。对于环网设计而开环运行的结构方式，在正常运行时也可视为一个树结构，只是在开关倒换操作的短时间内变成一个弱环网络。

8、 第九章 配电网(dinwng)高级应用软件共六十七页1. 配电弱环网的拓扑(tu p)描述在配电网拓扑分析时，通常将配电系统的各种设备抽象为节点或支路，整个配电网由节点和支路组成。这样，以节点作为图的顶点，支路作为图的边，就构成了一个称之为图的数据结构。 配电系统中的任何设备都可以抽象成一个多端口电路，端子之间的连接描述(mio sh)了设备之间的拓扑关系。 第九章 配电网高级应用软件共六十七页1. 配电弱环网的拓扑(tu p)描述-邻接矩阵 邻接矩阵是用一个二维数组来存放图的顶点间关系的数据。但一般的图并非任意(rny)两个顶点都相邻接，因此邻接矩阵中会有许多零元素。 第九章 配电网高级应

9、用软件共六十七页1. 配电弱环网的拓扑描述(mio sh)-邻接表矩阵对图的每个顶点建立一个单链表，n个顶点建立n个单链表。第i个单链表中的节点包含顶点及其所有邻接顶点，它相比(xin b)于邻接矩阵而言只考虑了非零元素。 第九章 配电网高级应用软件共六十七页第九章 配电网(dinwng)高级应用软件1. 配电弱环网的拓扑描述(mio sh)-节点支路关联矩阵 1）节点i与支路j相连，且该支路方向离开该节点时，aij=1。2）节点i与支路j相连，且该支路方向指向该节点时， aij=-1 3）节点i与支路j不直接相连时， aij=0 。共六十七页2. 配电辐射网的拓扑描述-节点(ji din)支

10、路关联矩阵 不计接地支路时，辐射网（又称树状网）的节点数等于其支路数加1，其节点-支路关联矩阵为一个长方阵，使用不便。为此，在根节点前增加一个零阻抗的虚拟支路，且此支路不设始端节点，这样，网络中的节点数即等于支路数，就可以(ky)按一定规律形成易于处理的节点支路关联方阵。第九章 配电网高级应用软件共六十七页2. 配电辐射网的拓扑描述(mio sh)-节点支路关联矩阵树状网新增支路时，所增支路必须是由已编号(bin ho)节点发出的，可直接将它编为最后一个支路，其末端节点编为最后一个节点 。若要删除一个支路，则将它所在行和列消去即可。第九章 配电网高级应用软件共六十七页2. 配电(pi din)

11、辐射网的拓扑描述-树存储结构 树的双亲(shungqn)（父节点及子节点）表示 要特别考虑根节点的存储 第九章 配电网高级应用软件共六十七页2. 配电辐射网的拓扑描述-树存储(cn ch)结构树的孩子(hi zi)表示 第九章 配电网高级应用软件共六十七页2. 配电辐射网的拓扑描述-树存储(cn ch)结构孩子(hi zi)兄弟表示法又称二叉树表示法 链表中节点的两个链表域分别指向其孩子节点和兄弟节点 第九章 配电网高级应用软件共六十七页配电网拓扑(tu p)分析算法 为了获得配电系统的各节点和支路的连接信息，需要对配电网进行(jnxng)遍历，即要求能够从源节点开始到末端节点或从末端节点开始

12、到源节点搜索所有的节点、支路或分支线。 遍历的目的主要是为了检测孤立子网络的存在，同时对节点和支路进行编号，最终建立反映配电系统元件连接关系的数据结构，以存储系统的连接和编号信息。 图和树的遍历搜索的方法可以分为广度优先搜索算法和深度优先搜索算法。第九章 配电网高级应用软件共六十七页第九章 配电网(dinwng)高级应用软件树的深度(shnd)优先搜索算法 遍历算法节点顺序前序遍历1-2-3-4-5-6-7-8中序遍历5-4-3-8-2-6-7-1后序遍历7-6-5-4-8-3-2-1共六十七页树的广度优先(yuxin)搜索算法-节点（支路）分层法 按照(nzho)节点（或支路）距离根节点的远

13、近，对节点（或支路）进行分层。即按照从节点（或支路）到根节点的路径上所经历的节点（或支路）数目对节点（或支路）进行分层。一般在定义节点的层次为从该节点到根节点的路径上所经过的节点数目后，可以将支路的层次直接定义为该支路的出端节点所在的层次。第九章 配电网高级应用软件共六十七页树的广度(gungd)优先搜索算法-分支线分层法 按照分支线距离根节点的远近，对分支线进行分层。即按照从分支线的末端(m dun)到源节点所经历的分支数目对分支线进行分层。 第九章 配电网高级应用软件共六十七页9.3 配电网线损计算(j sun)基本概念给定时间段内，电网中所有元件产生的电能损耗称为线损电量，简称线损。线损

14、按其特点可分为三大类： （1）可变损耗 1）与电网中的负荷电流有关(yugun)且随其大小而变化的损耗。2）包括导线损耗、变压器绕组的铜损、电流表和电能表电流线圈的损耗等。 第九章 配电网高级应用软件共六十七页9.3 配电网线损计算(j sun)基本概念（2）固定损耗 1）所谓固定损耗是指与电网(dinwng)中的负荷电流无关且不随其变化的一种损耗。2）包括变压器的铁损、电容器的介质损耗、电压表和电能表电压线圈中的损耗、电晕损耗等。 第九章 配电网高级应用软件共六十七页9.3 配电网线损计算(j sun)基本概念（3）不明损耗 1）所谓不明损耗是指实际线损与理论线损之差的一种损耗。2）该种损耗

15、变化不定、数量不明、难以用仪表和计算方法确定，只能由月末的电量统计确定，其中包括用户违章用电和窃电的损失、漏电(lu din)损失、抄表以及电费核收中差错所造成的损失、计量表计误差所形成的损失等。第九章 配电网高级应用软件共六十七页9.3 配电网线损计算(j sun)基本概念在线损电量管理工作中，线损又可分为技术线损电量、管理线损电量、统计线损电量。 技术线损电量又称为理论线损电量。因为(yn wi)这种电量损失可以通过技术措施予以降低所以称为技术线损电量，也可通过计算得出所以也称为理论线损电量。 第九章 配电网高级应用软件共六十七页9.3 配电网线损计算(j sun)基本概念管理线损电量是与

16、网络维护管理水平有直接关系的一种电量损失，可以通过用电管理予以降低。其中包括：1）各种( zhn)计量电能表的综合误差，抄表不同期、漏抄、错抄、错算所产生的误差。2）电气设备绝缘不良所引起的漏电、无表用电和窃电所引起的损失电量。第九章 配电网高级应用软件共六十七页9.3 配电网线损计算(j sun)基本概念统计(tngj)线损（也称实际线损）电量是指用电能表计量的总供电量和总售电量相减而得出的损失电量。线损率是指电网中的线损电量占电网供电量的百分比。线损率也有实际线损率和理论线损率之分。 实际线损率实际线损电量/供电量 100%（供电量售电量）/供电量 100% 理论线损率理论线损电量/供电量

17、 100%（可变损耗+固定损耗）/供电量 100% 第九章 配电网高级应用软件共六十七页9.3 配电网线损计算(j sun)基本概念配电网线损理论计算的范围主要包括以下三项内容：除公变外的配电变压器；电力电容器；配电线路和电缆。 理论线损计算的条件： （1）计量表计齐全，线路出口应装设多功能电能表等，每台配电变压器应装设电能总表。 （2）绘制网络接线图。网络接线图上应有导线型号配置、连接情况以及各台配电变压器的挂接地点、接线方式。 （3）线路结构参数和运行参数齐全。线路的运行参数有导线型号及长度，配电变压器型号、容量(rngling)及台数；运行参数有：有功供电量、无功供电量、运行时间、各台配

18、变总表抄见电量等。第九章 配电网高级应用软件共六十七页配电网线损三相(sn xin)潮流法计算 实际运行的配电线路的三相(sn xin)负荷一般是不平衡的，如果输送同样功率，其线路损耗将大于三相(sn xin)负荷平衡情况下的线路损耗，并且可能带来一定的危害。配电系统中存在大量不对称负荷以及单相、两相和三相线路混合供电模式的采用，使得配电网的三相电压、电流不再对称。对称模型不易考虑三相变压器移相问题。若不考虑配电网不平衡运行情况，会使配电网的理论计算结果与网络实际情况不同，无法满足工程实际需要。 第九章 配电网高级应用软件共六十七页配电网线损三相潮流(choli)法计算充分利用FTU、TTU上

19、传的三相运行数据以及从变电站自动化系统获取的馈线出口三相电参数数据。对配电网馈线进行合理的数学建模，为进行离线或者在线三相潮流实时计算提供条件，并为实现准确快速计算配网各线路以及配变的三相线损分布状况(zhungkung)提供了可能。 第九章 配电网高级应用软件共六十七页选取基于节点（支路）分层的广度(gungd)优先搜索法，从树的第一层根节点开始，按节点的层次从小到大的顺序逐层遍历，将遍历的各个节点由小到大编号，只有当上层的所有节点都编号完毕，才对下层的节点进行编号，在同一层中，按随机顺序对节点逐个编号，支路的序号则为该支路的尾节点的序号。第九章 配电网(dinwng)高级应用软件共六十七页

20、配电网三相网络(wnglu)模型 （1）网络模型配电变压器低压侧的量测点位于低压并联补偿电容器和低压负荷并联节点沿潮流方向的上方，因而(yn r)潮流计算不再考虑并联电容器的影响，即可把配电变压器低压侧负荷作为三相不对称的PQ节点。 第九章 配电网高级应用软件共六十七页（2） 线路模型r为线路单位(dnwi)等值电阻（/km），x为线路单位等值电抗（/km），g为线路单位等值电导（S/km），b为线路单位等值电纳（S/km）。第九章 配电网(dinwng)高级应用软件共六十七页忽略(hl)了对地导纳，只计及导线的阻抗，计算线损时可不考虑互阻抗。 三相(sn xin)馈线的串联等值阻抗 三相线路

21、任一支路阻抗 第九章 配电网高级应用软件共六十七页（3） 变压器模型(mxng)配电变压器大多为三相双绕组变压器，变压器在结构上是对称的，采用型等值电路(dinl)，可以用单相模型表示。 第九章 配电网高级应用软件共六十七页采用(ciyng)三相潮流计算线损的方法与步骤 前推回代法分为前推和回代两个过程。1、在前推过程中，首先根据配变监测终端量测的节点各相负荷的有功、无功功率计算支路电流。1）终端如果安装在配变的高压侧，则直接利用采集上来的三相有功、无功功率计算负荷支路电流，2）终端如果安装在配变的低压侧，则还要考虑配变的接线方式、损耗及移相等对计算负荷支路电流的影响；2、从各负荷支路开始向潮

22、流的前方直到(zhdo)源点根据基尔霍夫电流定律计算各支路的电流分布；最后求出源点流出的三相电流。第九章 配电网高级应用软件共六十七页在回代过程中，由已知电源电压和所求得的三相电流，从源点向各负荷节点根据基尔霍夫电压定律计算系统(xtng)所有节点的三相电压。每次迭代须对负荷电流做修正，即按求得的各负荷节点电压修正配电变压器的损耗，由修正后的变压器损耗和测量的负荷功率修正负荷支路电流。经过反复迭代和修正，直到两次迭代的各节点三相电压差均小于设定误差。最后，利用前推回代潮流计算收敛后的电流、电压值和等值线路的阻抗、配电变压器的阻抗和导纳值算出相应的各支路损耗和各变压器损耗值。 第九章 配电网(d

23、inwng)高级应用软件共六十七页计算(j sun)步骤及相关公式（1）节点和支路编号根据基于节点（支路）分层的广度优先搜索法对网络进行节点和支路编号。（2）设置电压初值以源点电压 作为参考(cnko)向量对馈线上的其他节点电压赋初值 。 第九章 配电网高级应用软件共六十七页（3）计算网络三相等值参数(cnsh)根据配电网线路及变压器模型计算线路中各支路的三相阻抗和变压器归算到高压侧的等值阻抗和导纳。当配变终端装设在变压器的高压侧时，即不用计及该变压器的损耗，其等值阻抗和导纳可视为零。当配变终端装设在变压器的低压侧时，则要考虑该变压器的损耗。 第九章 配电网(dinwng)高级应用软件共六十七

24、页（4）计算(j sun)负荷电流1）变压器电阻损耗（kW）2）变压器电抗损耗（kvar）第九章 配电网(dinwng)高级应用软件共六十七页3）变压器电压降落(jinglu)电压降落纵分量电压降落横分量第九章 配电网(dinwng)高级应用软件共六十七页变压器型等值电路(dinl)电源端的电压幅值为变压器型等值电路电源端和负荷端电压间的相位角为第九章 配电网(dinwng)高级应用软件共六十七页4） 变压器电导损耗(snho)5） 变压器电纳损耗6） 变压器总注入功率第九章 配电网(dinwng)高级应用软件共六十七页7） 计算(j sun)变压器型等值电路电源端电流 配电变压器Dyn0接线

25、共六十七页根据能量守恒，可得配变高压绕组(roz)电流为第九章 配电网(dinwng)高级应用软件共六十七页配变高压侧负荷(fh)电流为第九章 配电网(dinwng)高级应用软件共六十七页 配电(pi din)变压器Yyn0接线第九章 配电网(dinwng)高级应用软件共六十七页配变高压绕组(roz)电流为第九章 配电网(dinwng)高级应用软件共六十七页（5）前推过程(guchng)第九章 配电网(dinwng)高级应用软件共六十七页第九章 配电网(dinwng)高级应用软件（6）回代过程(guchng)共六十七页（7）收敛判定当线路上每个节点前后相邻两次迭代计算出的电压相减得到的差值小于

26、规定(gudng)的误差时收敛，即 第九章 配电网(dinwng)高级应用软件共六十七页（8） 支路损耗根据各支路电流计算各支路能量(nngling)损耗为所有支路总损耗为第九章 配电网(dinwng)高级应用软件共六十七页（9）变压器损耗由各节点(ji din)电压可计算各台变压器的损耗为所有变压器总损耗为 第九章 配电网(dinwng)高级应用软件共六十七页（10） 馈线(ku xin)总损耗第九章 配电网(dinwng)高级应用软件共六十七页5. 工程(gngchng)实例第九章 配电网(dinwng)高级应用软件共六十七页第九章 配电网(dinwng)高级应用软件5. 工程(gngch

27、ng)实例首节点尾节点导线型号长度/km单位电阻/（/km)单位电抗/（/km)12JKLGJ/Q-10kV-2400.0840.1250.425JKLGJ/Q-10kV-2400.0180.1250.467JKLGJ/Q-10kV-2400.0090.1250.459JKLGJ/Q-10kV-2400.1010.1250.4911JKLGJ/Q-10kV-2400.0310.1250.41112JKLGJ/Q-10kV-2400.0190.1250.41215JKLGJ/Q-10kV-2400.0480.1250.41516JKLGJ/Q-10kV-2400.0480.1250.41617L

28、J2400.0540.1320.3051718LJ2400.0380.1320.305表9-1 架空线路参数共六十七页第九章 配电网(dinwng)高级应用软件5. 工程(gngchng)实例首节点尾节点电缆型号长度/km单位电阻/（/km)单位电抗/（/km)01YJV22-8.7/15kV-3*300MM22.0470.06010.089823YJV22-10kV-3*50MM20.1130.3870.11934YJV22-10kV-3*50MM20.1130.3870.11956YJV22-10kV-3*50MM20.0320.3870.11978YJV22-10kV-3*50MM20.

29、0850.3870.119910YJV22-10kV-3*50MM20.0370.3870.1191113YJV22-10kV-3*50MM20.0520.3870.1191214YJV22-10kV-3*120MM20.1030.1530.1021719YJV22-10kV-3*120MM20.0450.2680.113表9-2 电缆线路参数共六十七页第九章 配电网(dinwng)高级应用软件节点变压器名称型号联结组标号短路损耗/kW短路电压百分比/%空载损耗/kW空载电流百分比/%终端安装处4日祥#1变S9-315/10Y,yn03.6540.671.106菲宝织造变S9-200/10Y,

30、yn02.640.481.3125大堡村7#变S9-315/10Y,yn03.6540.671.1124大堡村13#变S11-M-315/10Y,yn03.6540.481.118建邦1#变S9-100/10Y,yn01.540.291.6110凯欣1#变S9-315/10Y,yn03.6540.671.1113宏升1#变S11-M-315/10Y,yn03.6540.481.1114豪宝14#变S9-M-315/10Y,yn03.6540.671.1120贝瑞特服装5#变S9-315/10Y,yn03.6540.671.1121贝瑞特服装6#变S9-315/10Y,yn03.6540.671.1122艺彩布业1#变S9-315/10Y,yn03.6540.671.1123艺彩布业2#变S9-315/10Y,yn03.6540.671.11表9-3 变压器参数(cnsh)共六十