复杂配电网潮流算法研究

I内容摘要配电网的潮流计算是配电网络分析的一项重要内容，它根据给定网络的结构和运行条件来确定整个网络的电气状态(主要是各节点的电压幅值和相角，网络中的功率分布及功率损耗等)并进行越界检查，它是对配电系统规划设计和运行方式的合理性，可靠性及经济性进行定量分析的重要依据。配电网潮流计算还是配电系统的电压/无功优化调度，操作模拟和接线变化分析等的基础。当前已有的电网分析软件大多是针对输电网开发出来的，利用的是牛顿一拉夫逊法和快速解耦法，而配电网络有许多不同于输电网络的特点，如：线路长且分支线多，线径小，使R》X；网络的PQ节点多，PV节点少；多个平衡点等，现有的电网分析方法直接应用到配电网是不合适的。有关配电网的潮流算法的研究是目前的热门研究课题之一。鉴于配电潮流计算在配电网运行与管理系统中的基础地位和作用以及当前缺乏完善，本课题的研究具有重要的理论意义和实用价值。本文首先发展了前人的工作，提出了两种配电网络重构方法，即以提高供电电压质量为目标的配电网络重构方法和以负荷均衡化为目标的配电网络重构方法。提出的方法只需利用有限的量测信息，从而使缺少量测信息的配电系统实现配电网络重构成为可能。本文在前人的基础上，首先探讨分析了几种基本的潮流算法，比较现有各种潮流算法的优缺点，提出了一种既能提高运算速度，又能可靠收敛的潮流计算方法，并且用该方法解决了多平衡节点潮流计算的问题。Ybus算法是一阶收敛方法，算法的稳定性好，可求解多回路电网，但是处理多电源能力差。牛顿一拉夫逊法是二阶方法，是当前广泛采用的计算潮流分布的方法，但其收敛受初值的影响较大，当电网的末端电压低于一定值时，牛顿一拉夫逊法开始发散。本文提出的方法的大体思路是先利用改进的Yhus法迭代出合适的初值，再利用基于节点注入电流模型的牛顿一拉夫逊法进行精确计算。这种方法不但改进了配电网潮流计算初值选取的问题，又提高了潮流计算的速度，而且可以解决多平衡节点潮流计算的问题，可以说是一举三得。本文使用MATLAB软件对所提出的方法进行了实例验证，结果表明算法基本可行。II关键词：配电网潮流计算速度性收敛性多平衡节点MATLABIIIAbstractDistributionnetworkcomputingflowcalculationiSanimportantelementofDistributionnetworkanalysis.Accordingtosomeknownoperatingconditions(nodeloadorvoltage)，itdeterminetheoperationalstatusoftheentirenetwork(suchasthepowerdistributionnetworkanddepletion，andthebusbarvoltageworthofKok)，andmakecross-borderchecks.Itisimportantevidencetoplantherational，reliabilityandfinanceoftheprogramdesignofdistributionsystemsandmovingmotion.Distributionpowerflowisthereadjustofvoltagemagnitudeandoptmizationofreactivepowerofdistributionsystemsandoperatethebasicofsimulationandanalyzingthechangesofnet.NowadaysmostoftheanalyzingsoftwareofpowersystemisexploitedfromtransportationsystemsandusedNewton—RaphsonandFDLEAnddifferentdistributionsystemsshavedifferentfactors，SOitisunflxabletobeopenedupdirectly.Itisoneofthehotissuesthatthemethodofpowerflowofdistributionsystems.Accordingtolackofthebasicandactionofoperationandmanagementofpowerflowindistributionsystems.Effectivemehtodofdistributionsystemsloadflowshowsthetheoreticalmeaningandrealpractice.Idiscussseveralbasicmethodfordistributionsystemsandcomparethemeritsanddemeritsofeach，andthenputforwardamethodwhichcanraisethecourtingspeedandreliableandalsocansolvetheproblemforthesystemwithmulti—balancenode.Ybusmethodisakindofoncestepconvergencewhichhasthegoodstablemanandcouldsolvethenetworkwithmulti-loop。Butthebadabilityofdealingwithmulti-powersupply.Newton—Raphsonisatwicestepconvergencemethodwhichiswidelyusedbutitsbigeffectintheinitialvalue.Whenthevoltageofthelastnodeislowerthansomecertainofnetword，Newton—Raphsonbeginstoopen.ThemaintrainofthethoughtofminefirstusedthesuitableinitialvalueofimprovingYbusandthenaccuratecountingtheNewton—Raphsonwhichbasedonthecurrentinjection.Itnotonlycanimprovetheproblemofselectinginitialvalueofdistributionsystemsandraisethecountingspeedandsolvetheproblemofmulti—balancenetwork.ThepaperhasimprovedtheexamplesofMATLABandshownitisfeasible.KeyWords：distributionsystemspowerflowthecountingspeedtrustniessconvergenceMulti-balanceablenodeMATLAB目录内容摘要…………………………………………………………………………………………IAbstract…………………………………………………………………………………………II1绪论……………………………………………………………………………………………11．1引言………………………………………………………………………………………11．2配电网潮流的研究现状和存在的问题…………………………………………………11．2．1潮流计算的研究现状…………………………………………………………21．2．2配电网潮流存在的问题………………………………………………………31．3本人所做的工作…………………………………………………………………………42配电网潮流算法比较研究………………………………………………………………………52．1引言………………………………………………………………………………………52．1．1潮流计算的概念和意义………………………………………………………52．1．2复杂配电网的特点……………………………………………………………52．1．3配电网潮流计算的意义………………………………………………………62．2配电网各类潮流算法介绍………………………………………………………………62．2．1母线类算法……………………………………………………………………62．2．2支路类算法……………………………………………………………………72．2．3牛顿一拉夫逊法和快速解耦法………………………………………………112．3配电网潮流算法的比较………………………………………………………………152．3．1分支线的处理能力……………………………………………………………152．3．2双电源的处理能力……………………………………………………………162．3．3收敛阶数………………………………………………………………………162．3．4算法的稳定性…………………………………………………………………173本文所提出的算法及其分析…………………………………………………………………183．1算法的基本原理………………………………………………………………………183．2算例及其分析…………………………………………………………………………224多平衡节点配电网的潮流计算………………………………………………………………284．1多平衡节点网络的处理与求解方法…………………………………………………284．2算例及其分析…………………………………………………………………………295结论与展望……………………………………………………………………………………31参考文献…………………………………………………………………………………………32致谢…………………………………………………………………………………………35附录1实现本文算法的MATLAB语言程序……………………………………………………36附录2实现多平衡节点潮流算法的MATLAB语言程序………………………………………4011绪论1．1引言潮流计算作为电力系统中应用最为广泛、最基本和最重要的电气计算，是研究电力系统最基本的手段。电力系统潮流计算的任务是根据给定的网络结构及其运行条件，求出整个网络的运行状态，其中包括各母线的电压、网络中的功率分布以及功率损耗等等。早在20世纪70年代许多专家学者就研究出了有效的算法来分析电力系统潮流问题。潮流计算的结果，无论是对于现有系统运行方式的分析研究，还是对规划中供电方案的分析比较，都是必不可少的。它为判别这些运行方式及规划设计方案的合理性、安全可靠性及经济性提供了定量分析的依据。此外，在进行电力系统的静态及暂态稳定计算时，要利用潮流计算的结果作为其计算的基础；一些故障分析以及优化计算也需要有相应的潮流计算作配合。对于一个潮流算法，其基本要求可归纳成以下四个方面：计算速度快，计算机内存占用量少，算法的收敛可靠性高，程序设计方便以及算法扩充移植的通用灵活性强。配电网潮流计算是配电自动化软件的重要组成模块之一，它是配电网分析的基础，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网潮流计算数据，准确、快速的潮流计算是配电网分析的有效保证。当前已有的电网分析软件大多是针对输电网开发出来的，而配电网络有许多不同于输电网络的特点，如：线路长且分支多，线径小，使RX；网络的PQ节点多，Pv节点少；有多个平衡节点，且正常运行时是丌环的，只有在倒换负荷或发生故障时才可能出现短时环网或双电源运行；另外配电网通常以三相不对称状态运行。针对配电网的特点，其评价标准还需考虑以下几个方面：分支线的处理能力；双电源和多回路的处理能力；收敛速度：算法的稳定性。1．2配电网潮流的研究现状和存在的问题21．2．1潮流计算的研究现状潮流计算作为电力系统研究的基本工具，随着时代的发展、理论水平的提高和计算机技术的不断进步，各种潮流算法也在日益更新和完善。最早的潮流计算方法是手算，后