電網(wǎng)絡(luò)理論 07 輻射網(wǎng)與少環(huán)網(wǎng)

1、研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論電話箱：電氣工程學院 初 壯第7章 輻射網(wǎng)與少環(huán)網(wǎng)研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論主要內(nèi)容第一節(jié) 概述第二節(jié) 輻射網(wǎng)的前推回代法第三節(jié) 輻射網(wǎng)潮流的牛頓法第四節(jié) 弱環(huán)網(wǎng)的補償計算研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論第一節(jié) 概述 輻射網(wǎng)與少環(huán)網(wǎng) 輻射網(wǎng)的逆流編號法研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論一、輻射網(wǎng)與少環(huán)網(wǎng) 輻射網(wǎng)(Radial Network) 不考慮接地阻抗支路，無回路和單電源的網(wǎng)絡(luò) 少環(huán)網(wǎng)、弱環(huán)網(wǎng)(Weakly-meshed Network) 不考慮接地阻抗支路，仍有少量回路的網(wǎng)絡(luò) “閉環(huán)設(shè)計、開環(huán)運行”配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點 典型的輻射網(wǎng)絡(luò)或弱環(huán)網(wǎng)研究生課程電網(wǎng)絡(luò)

2、理論輻射網(wǎng)特點 結(jié)構(gòu)簡單 保護裝置的整定較為容易 單電源供電方式，可靠性低 電流/功率具有單向流動性 可形成簡捷的輻射網(wǎng)潮流計算方法，如前推回代法 三相負荷不平衡（但三相線路對稱） 可用對稱分量法 三相線路不對稱 相分量法研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論少環(huán)網(wǎng)特點 屬于有備用電源的供電方式 聯(lián)絡(luò)開關(guān)一般處于斷開狀態(tài) 兩側(cè)都相當于一條饋線的末端 計算方法 一般的網(wǎng)絡(luò)計算方法 基于輻射網(wǎng)的少環(huán)網(wǎng)算法 將所有回路斷開，使少環(huán)網(wǎng)變?yōu)檩椛渚W(wǎng) 采用補償方式得到少環(huán)網(wǎng)的計算結(jié)果研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論二、輻射網(wǎng)絡(luò)的逆流法節(jié)點編號 逆流編號法 將任意一個末端節(jié)點定義為節(jié)點 nk (k = 1) 自節(jié)點 nk 開始逆流而上進行

3、節(jié)點編號，節(jié)點編碼依次遞增 若在某節(jié)點遇到?jīng)]有編號的節(jié)點，則考察其順流方向有無尚未編號的節(jié)點：將尚未編號的末端節(jié)點編號nk+1 繼續(xù)編號只全部節(jié)點都被編號 研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論例0n1n2n3n4n5n6n7n8n9n10n0n1n2n3n4n5n6n7n8n9n10n研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論第二節(jié) 輻射網(wǎng)的前推回代法 電流源輻射網(wǎng)絡(luò) 功率源輻射網(wǎng)絡(luò)研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論一、電流源輻射網(wǎng)絡(luò)的前推回代法 節(jié)點負荷 電流形式 數(shù)學模型 線性方程組 前推回代法 基于節(jié)點逆流編號的高斯消去法研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論前推（逆流過程） 按逆流編號從節(jié)點 n1 開始消去節(jié)點 ni 將被消去節(jié)點 ni 的注入電流轉(zhuǎn)移到

4、父節(jié)點 節(jié)點 ni-1 消去后，節(jié)點 ni 所有饋出支路被移去 等效注入電流為 表示節(jié)點 nj 是節(jié)點 ni 的從屬節(jié)點1n inniijj iJJJji1,2,1,inn研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論回代（順流過程） 按逆流編號反順序從節(jié)點 nn （根節(jié)點的子節(jié)點）開始按公式 順流計算電壓 是節(jié)點 nj 父節(jié)點 ni 的節(jié)點電壓 1n innbbnbiiiiif if iUUZ IUZ J nf iU,1,1in n 研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論8n0n1n2n3n4n5n6n7n9n10nnY逆流編號方式下的逆流過程和順流過程與直接計算節(jié)點方程nnnY U = J消去過程和回代過程分別相同電流源輻射網(wǎng)的前推

5、回代法就是基于節(jié)點逆流編號的高斯消去法研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論111221222332333104448555665666776777884878889989991010 310 9101010 001000nYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYY研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論二、功率源輻射網(wǎng)絡(luò)的前推回代法 功率源輻射網(wǎng)絡(luò)計算 輻射網(wǎng)潮流計算 潮流方程 表示與節(jié)點電壓和節(jié)點注入功率有關(guān)的節(jié)點注入電流向量 節(jié)點電流是節(jié)點復(fù)功率的共軛、節(jié)點電壓的共軛的函數(shù) 電流源形式的網(wǎng)絡(luò)方程電流為常數(shù)nnnnnY U = JU ,S nnnJU ,S1,2,nnniiiniSJUinU研究生課程電網(wǎng)

6、絡(luò)理論 潮流迭代計算流程 1、設(shè)定根節(jié)點電壓幅值. 2、設(shè)定節(jié)點電壓初值，一般可設(shè) 3、迭代次數(shù)置零 ，設(shè)定收斂判定值 . 4、計算節(jié)點注入電流 5、逆流消去節(jié)點，得到本次迭代支路電流： 001.0,01,2,nniiUin0k 11,2,nn kiin kiSJinU1n inniijj iJJJ1,2,1,inn研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論 潮流迭代計算流程續(xù) 6、順流回代，得到第 k 次迭代的節(jié)點電壓向量 7、計算電壓變化量 8、如果 計算結(jié)束，否則 ，轉(zhuǎn)入步驟4.1knU 111,2,n kn kn kiiin kn kn kiiiUUUin maxn kiiU maxn kiik 研究生課程

7、電網(wǎng)絡(luò)理論第三節(jié) 輻射網(wǎng)潮流的牛頓法研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論第四節(jié) 少環(huán)網(wǎng)的補償計算 端口短路電流的計算 少環(huán)網(wǎng)潮流計算研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論一、端口短路電流的計算 多端口網(wǎng)絡(luò)的端口電壓方程 為端口阻抗矩陣 為端口電壓向量 為端口電流向量 為端口電壓源向量 即ppppUZ IEpZpUpIpE111121112212212212pppppppppppppppppppppppppppUZZZIEUZZZIEUZZZIE 研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論 所有端口都短路時，端口電壓為零 即 為所有端口都短路時的端口短路電流向量 所有端口都開路時，端口電流為零 端口短路電流為ppppU0Z IE0pppp U0Z I

8、EppU0IpppI0EUpppp U0EIZ研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論二、少環(huán)網(wǎng)潮流計算 潮流計算時端口電壓方程為 端口短路時 有 端口開路時 有環(huán)路端口電壓、電流：pppppUZ IEIpU0ppppZ IEU00pI0ppppI0EI0UpU0閉環(huán)pI0開環(huán)研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論 由輻射網(wǎng)變?yōu)樯侪h(huán)網(wǎng)，則系統(tǒng)狀態(tài) 通過迭代完成 初值計算 1.計算端口電流初值 pU0閉環(huán)pI0開環(huán) 00pppppp Z IEEEI0研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論 010pppppIEEIU研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論將 疊加到端口回路的支路上，據(jù)此計算得到端口電壓源向量的初值(0)pI(1)pE(0)(1)(0)()pppppIEEIU其中， 是端口電流 作用下的端口電壓源向量。(0)()ppEI(0)pI(0)piI(0)11(0)22(0)33pbbipbbipbbiIIIIIIIII研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論2.迭代公式確定初值后，可以采用迭代方式得到端口短路情況下的電壓源向量()ppEU = 0迭代計算公式：( )( )kkppp ZIE( )( )(1)kkkpppEEE其中：( )(1)( )kkkIII(1)( )(1)()|kpkkppppIEEIU研究生課程電網(wǎng)絡(luò)理論按照上述公式逐步逼近(0)ppEU收斂條件：( )maxkpiI端口短路解IB端口開路解0A 非線性多口網(wǎng)絡(luò)解