配电网潮流计算方法分析与实现

东南大学成贤学院毕业设计报告I毕业设计报告(论文)题目:配电网潮流计算方法分析与实现所属系电子工程系专业电气工程及其自动化学号01506419姓名刘坚圣指导教师刘海涛起讫日期2010.3--------2010.6设计地点东南大学成贤学院东南大学成贤学院毕业设计报告II毕业设计报告（论文）诚信承诺本人承诺所呈交的毕业设计报告（论文）及取得的成果是在导师指导下完成，引用他人成果的部分均已列出参考文献。如论文涉及任何知识产权纠纷，本人将承担一切责任。学生签名：日期：摘要东南大学成贤学院毕业设计报告III配电网潮流计算是配电管理系统高级应用软件功能组成之一。本课题在分析配电网元件模型的基础上，建立了配电网潮流计算的数学模型。由于配电网的结构和参数与输电网有很大的区别，因此配电网的潮流计算必须采用相适应的算法。配电网的结构特点呈辐射状，在正常运行时是开环的；配电网的另一个特点是配电线路的总长度较输电线路要长且分支较多，配电线路的线径比输电网细导致配电网的R/X较大，且线路的充电电容可以忽略。配电网的潮流计算采用的方法是前推回代法，文中对前推回代法的基本原理、收敛性及计算速度等进行了理论分析比较。仿真算例表明，前推回代法具有编程简单、计算速度快、收敛性好的特点，此方法是配电网潮流计算的有效算法，具有很强的实用性。关键词配电网，潮流计算，前推回代法东南大学成贤学院毕业设计报告IV东南大学成贤学院毕业设计报告VAbstractFlowsolutionofdistributionnetworksisoneofsoftwareinDMS.Becauseofthedifferentstructuresbetweentransmissionnetworksanddistributionnetworks,thecorrespondingmethodsinflowsolutionofdistributionnetworksmustbeapplied.Distributionsnetworkisradialshapeandintheconditionofregularisannular.Anothercharacteristicofdistributionnetworksiscabinetministerofdistributionlongthantransmissionnetworks.Thelinediameterofdistributionnetworksisthinthantransmissionnetworks,itcauseR/Xislargeofdistributionnetworksandtheline’scapacitancecanneglect.Loadflowcalculationofdistributionsnetworkuseback/forwardsweep.Ithassomepeculiaritiessuchassimpleproceduresandgoodrestrainandsoon.Thismethodofdistributionnetworkisaneffectivemethodofcalculatingthetrend,withsomepracticality.Keywords:distributionnetwork，loadflowcalculation，back/forwardsweep东南大学成贤学院毕业设计报告VI目录摘要……………………………………………………………………………………………IIIAbstract………………………………………………………………………………………IV1绪论…………………………………………………………………………………………11.1配电网的分类………………………………………………………………………11.2配电网运行的特点及要求…………………………………………………………11.3配电网潮流计算的意义……………………………………………………………11.4配电网潮流计算的研究现状………………………………………………………21.5Matlab运用简介……………………………………………………………………21.6本课题要完成的工作………………………………………………………………42电力网基本元件模型………………………………………………………………………52.1线路模型……………………………………………………………………………52.2变压器的模型………………………………………………………………………82.3负荷的模型…………………………………………………………………………132.4电力系统节点分类…………………………………………………………………142.5小结…………………………………………………………………………………153配电网潮流计算的介绍与分析……………………………………………………………163.1配电网潮流计算的概述……………………………………………………………163.2配电网潮流计算的基本要求………………………………………………………163.3配电网潮流计算的特点……………………………………………………………173.4配电网潮流计算的方法……………………………………………………………173.5辐射状配电网潮流计算方法比较…………………………………………………213.6小结…………………………………………………………………………………264基于前推回代法的配电网潮流计算实例分析……………………………………………274.1配电网前推回代的基本算法………………………………………………………274.2基于支路电流的前推回代法………………………………………………………304.3基于支路电流的前推回代法求解步骤……………………………………………314.4基于支路电流的前推回代法德流程图……………………………………………344.5算例分析……………………………………………………………………………354.6小结…………………………………………………………………………………425结论…………………………………………………………………………………………43致谢……………………………………………………………………………………………44参考文献（Referevces）……………………………………………………………………45附录1：外文资料翻译………………………………………………………………………附录2：源程序………………………………………………………………………………东南大学成贤学院毕业设计报告11绪论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的成本，达到双方受益的目的。1.3配电网潮流计算的意义东南大学成贤学院毕业设计报告2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。1.4配电网潮流计算的研究现状配电网潮流计算是电网经济运行、系统分析的重要基础。配电网不仅呈辐射状运行结构,而且分支多，各馈线之间基本没有联系，与输电网络结构有明显差异，正常运行的配电网具有辐射状网络结构、负荷节点数量很多、线路R／X较大等特点，所以传统的潮流计算方法如：牛顿法、PQ分解法等在配电网潮流计算中不再适用。近年来，许多学者对配电网潮流计算展开大量的研究，并出现了许多计算配电网潮流的算法，主要有：回路阻抗法，改进牛顿法，快速解耦法，前推回代法等。虽然有些学者为使快速解偶法能在配电网得以继续应用而做了一些有益的尝试，如应用补偿技术处理R／X较大的线路，但这些方法都使算法复杂化，丧失了快速解偶算法原有的计算量小，收敛可靠的特点。潮流算法多种多样，但一般要满足四个基本要求：I.可靠收敛，II.计算速度快，III.使用方便灵活，IV.内存占用量少。他们也是对潮流算法进行评价的主要依据。前推回代法在配电网潮流计算中简单实用，所有的数据都是以矢量形式存储，因此节省了大量的计算机内存，对于任何种类的配电网只要有合理的R／X值，此方法均可保证收敛。算法的稳定性也是评价配电网潮流算法的重要指标。一般情况下，算法的收敛阶数越高，算法的稳定性越差，前推回代法的收敛阶数为一阶，因此它也具有较好的稳定性。比较而言，前推回代法充分利用了网络呈辐射状的结构特点，数据处理简单，计算效率高，具有较好的收敛性，被公认是求解辐射状配电网潮流问题的最佳算法之一。1.5Matlab运用的简介1.5.1Matlab简介目前电子计算机已广泛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。现有很多潮流计算方法。对潮流计算方法有五方面的要求：（1）计算速度快（2）内存需要少（3）计算结果有良好的可靠性和可信性（4）适应性好，亦即能处理变压器变比调整、系统元件的不同描述和与其它程序配合的能力强（5）简单。MATLAB是一种交互式、面向对象的程序设计语言，广泛应用于工业界与学术界，主要用于矩阵运算，同时在数值分析、自动控制模拟、数字信号处理、动态分析、绘图等方面也具有强大的功能。MATLAB程序设计语言结构完整，且具有优良的移植性，它的基本数据元素是不需要定义的数组。它可以高效率地解决工业计算问题，特别是关于矩阵和矢量的计算。MATLAB与C语言和FORTRAN语言相比更容易被掌握。通过M语言，可以用类似数学公式的方式来编写算法，大大降低了程序所需的难度并