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。针对配电网潮流计算的现状进行了全面分析，深入讨论了目前各方法的特点，并从收敛性及其他性能指标进行了比较分析；详细研究了以支路电流为状态量的前推回代法，并以广度优先顺序搜索策略作为理论基础。针对配电网的具体情况，选取10kV的两个配电网子系统进行潮流计算。利用MATLAB6.5进行了基于前推回代法的配电网的潮流计算程序。由计算结果可知，该算法具有一定的优越性。关键词：配电网潮流计算前推回代法IIAbstractDistributionnetworkcomputingflowcalculationisanimportantelementofDistributionnetworkanalysis.Itisimportantevidencetoplantherational，reliabilityandfinanceoftheprogramdesignofdistributionsystemsandmovingmotion.Distributionpowerflowisthereadjustofvoltagemagnitudeandoptimizationofreactivepowerofdistributionsystemsandoperatethebasicofsimulationandanalyzingthechangesofnet.NowadaysmostoftheanalyzingsoftwareofpowersystemisexploitedfromtransportationsystemsandusedNewton—RaphsonandFDLEAnddifferentdistributionsystemshavedifferentfactors，SOitisnotflexibletobeopenedupdirectly.Itisoneofthehotissuesthatthemethodofpowerflowofdistributionsystems.Accordingtolackofthebasicandactionofoperationandmanagementofpowerflowindistributionsystems.Effectivemethodofdistributionsystemsloadflowshowsthetheoreticalmeaningandrealpractice.Thedevelopmentofmethodsforloadflowsolutionofdistributionnetworkatpresenthavebeenfullyanalyzedandevaluatedintheaspectofconvergence.Acurrentflowbasedback/forwardsweepalgorithmisstudiedindetail;thebreath-firstparadigmisasthetheoreticalbasis.Accordingtothespecificsituation,twosub-networksofdistributionnetworkareelectedtocalculatepowerflow.MATLAB6.5accomplishesthepowerflowprogramofdistributionnetwork,whichbasedonback/forwardsweepalgorithm.Theresultsshowthatthisalgorithmhassuperiorityandexploitedsoftwarehaspracticability.KeyWords：distributionsystemspowerflowback/forwardsweepalgorithm0目录内容摘要…………………………………………………………………………………………IAbstract……………………………………………………………………………………………………………01绪论……………………………………………………………………………………………11.1本课题研究的目的和意义………………………………………………………11.2国内外研究现状…………………………………………………………………21.3本人所做的工作…………………………………………………………………………42配电网潮流算法比较研究………………………………………………………………………52．1引言………………………………………………………………………………………52．2配电网特点及对算法的要求……………………………………………………………52.2.1配电网的特点…………………………………………………………………52.2.2配电网潮流算法的要求………………………………………………………62.3配电网潮流计算数学模型……………………………………………………………62.3.1配电网的负荷模型……………………………………………………………62.3.2电力线路的数学模型…………………………………………………………62.3.3变压器的等值电路……………………………………………………………82.4配电网潮流计算常用求解算法………………………………………………………92.4.1Zbus方法…………………………………………………………………92.4.2回路阻抗法……………………………………………………………………102.4.3前推回代法……………………………………………………………………122.4.4牛顿-拉夫逊法…………………………………………………………………122.4.5快速解耦法……………………………………………………………………142.5配电网潮流计算的比较………………………………………………………172.5.1收敛能力………………………………………………………………………172.5.2算法的稳定性…………………………………………………………………172.5.3分支线的处理能力……………………………………………………………182.5.4双电源的处理能力……………………………………………………………183基于前推回代法的配电网潮流计算…………………………………………………………193.1引言…………………………………………………………………………………193.2辐射状配电网的结构特点………………………………………………………223.3基于支路电流的前推回代法…………………………………………………………233.4基于前推回代法的辐射状配电网潮流计算…………………………………………244前推回代法的潮流计算分析…………………………………………………………………284.120节点算例及分析……………………………………………………………………384.238节点算例及其分析…………………………………………………………………314.3结论……………………………………………………………………………………375结论与展望……………………………………………………………………………………36参考文献…………………………………………………………………………………………37致谢…………………………………………………………………………………………381第一章绪论1.1本课题研究的目的和意义随着国民经济的高速发展以及人民生活水平的日益提高，电力的供应和消耗已渗透到社会生产、人民生活的各个角落，社会对电力的需求量也越来越大。同时，产业结构的调整，电力市场的逐步形成以及电价机制的完善，也对电网的经济性和可靠性提出了新的要求。在现代电力系统中，大型的发电厂往往远离负荷中心，发电厂发出的电能，一般要通过高压或超高压输电网络送到负荷中心，然后在负荷中心由电压等级较低的网络把电能分配到不同电压等级的用户。这种在电力网中主要起分配电能作用的网络称为配电网络。按照配电网按所在的地域或服务对象，配电网络可分有城市配电网和农村配电网。向一个城市及其郊区分配和供应电能的电力网叫城市配电网。城市配电网连同为其提供电源的输电线路及变电所，统称为城市电力网，简称城网。供应县(县级市)范围内的农村、乡镇、县城用电的电力网，叫做农村配电网，简称农网。配电网按电压等级分，有高压配电网(35-110KV)、中压配电网(6-10KV)和低压配电网(220-380V)。城网由220KV的送电网，35KV的高压配电网，10KV中压配电网和380/220V低压配电网组成。配电网络通常包括配电变电站、一次配电线路、配电变压器、二次配电线路、继电保护设施等，是连接发、输电系统与用户的重要环节。城市配电网是城市现代化建设的重要基本设施之一，是现代化城市必不可少的能源供应系统。其建设的好坏直接影响到城市经济的发展、人民生活水平的提高、投资环境的优化等。当前，国家正在进行电力系统改革工作，在电力工业中引入竞争机制，开展电力市场建设。对配电网问题进行研究，大幅度提高供电质量和可靠性，对提高电力公司的经济效益与竞争力、降低电网电能损耗、节约能源具有重大的现实意义。伴随着我国经济的全面发展，中低压配电网供电可靠性低、发展滞后的问题日益突出。城市中低压配电网在城市电力销售市场中占据了大半壁江山，但其发展滞后，不能适应城市的需求，成为客户抱怨的主要对象。这些问题主要表现为：一是电网停电次数太多；二是停电时间长；三是报装时间长；四是电压不稳定。配电网潮流计算是配电网分析的一项重要内容，其计算结果反映了通过给定网络结构及运行条件来确定整个网络的运行状态(主要是各节点电压幅值和相角、网络中功率分布及功率损耗等)，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。2鉴于配电网潮流计算的基础地位和作用以及当前缺乏完善、高效的配电网潮流算法，论文选择配电网潮流算法及其软件开发这一方向作为研究课题具有重要的实际意义。1.2国内外研究现状与世界其他发达国家相比，我国的配电系统发展起步较晚，发展水平较低，建设相对落后。城市配电网，特别是老电网，以或多或少滞后于城市的经济发展，成为制约城市发展的瓶颈。配电网结构不合理，电力设备数量多但性能落后、免维护水平低且不适合自动化要求等，导致停电事故频繁发生，可靠性较低，严重影响了人民的生活水平和经济建设的发展。前些年，我国的配电网投资小于输电网投资，与其他发达国家相比，我国的配电网建设相对落后。近年来，国家电力公司已经加快和推进配电网的建设与改造，把重点放在低压配电网。目前，各地区纷纷从现有配电网的状况进行分析，根据需要和可能进行改造，提高供电质量、可靠性和安全性，降低损耗，以适应电力体制改革的要求和城乡发展建设的需要。配电网一般具有闭环结构设计、开环方式运行的特点。它正常运行时呈辐射型树状；其支路参数r/x的比值较大，典型值在1-3之间；三相负荷不对称问题比较突出；节点和支路数目相当大等等。由于上述特征，配电网是具有所谓“病态条件”的系统。目前对配电网潮流算法的研究主要根据配电网的特点，寻找适合于配电网特点的算法。配电网和输电网显著不同的是：馈线与馈线之间除在树根处通过高压输电网相连外，如果联络开关没有合上则馈线之间没