配電網(wǎng)潮流計(jì)算方法

1、配電網(wǎng)潮流計(jì)算方法-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company Onel-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company Onel摘要首先簡單介紹了基于在MALAB中行潮流計(jì)算的原理、意義，然后用具體的 實(shí)例，簡單介紹了如何利用MALAB去進(jìn)行電力系統(tǒng)中的潮流計(jì)算。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算是研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況的一種計(jì)算，它根據(jù)給定 的運(yùn)行條件及系統(tǒng)接線情況確定整個(gè)電力系統(tǒng)各部分的運(yùn)行狀態(tài)：各線的電 壓、各元件中流過的功率、系統(tǒng)的功率損耗等等。牛頓一拉夫遜法在電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的常用算法之一，它收斂性好，迭代 次數(shù)少。本文介紹了電力系統(tǒng)潮流計(jì)算機(jī)輔助分析的基本知識(shí)及潮流計(jì)算牛

2、頓 拉夫遜法，最后介紹了利用MTALAB程序運(yùn)行的結(jié)果。關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)潮流計(jì)算，牛頓一拉夫遜法，MATLABThe AbstractAt first, this paper briefly introduces the theory and the meaning of the load flow calculation based on MALAB, and then it briefly introduces how to apply MALAB to the load flow calculation of the electric system by concrete cases.A

3、 kind of calculation is the load flow of the electric system, which studies the stable operation-condition of the electric system. It confirms the operation-condition of the whole electric system, such as the voltage of every line, the rate of power crossing each component, the rate of power consump

4、tion of the system, according to the given operation-condition and the connected circumstances of the system.Newton-Raphson method is commonly used in the load flow calculation of the electric system for its good stypticity and little iteration. This paper introduces the basic knowledge about the as

5、sistant analysis of the load flow computer of electric system and the Newton-Raphson method. Finally, it introduces the results after making use of MALAB procedure.The key wordThe load flow calculation of the electric system; Newton-Raphson method;MALAB目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Curren

6、t Document 摘要2 HYPERLINK l bookmark7 o Current Document The Abstract3設(shè)計(jì)背景5原始資料：5原始數(shù)據(jù)的輸入6（分析方法）潮流計(jì)算的數(shù)學(xué)模型7程序流程圖7電力線路的數(shù)學(xué)模型及其應(yīng)用8電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型9節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣10潮流計(jì)算節(jié)點(diǎn)的類型10設(shè)計(jì)背景潮流計(jì)算是研究電力系統(tǒng)的一種最基本和最重要的計(jì)算。隨著電子數(shù)字計(jì) 算機(jī)的出現(xiàn)，1956年Ward等人編制了實(shí)際可行的計(jì)算機(jī)潮流計(jì)算程序。這 樣，就為日趨復(fù)雜的大規(guī)模電力系統(tǒng)提供了極其有利的計(jì)算手段。潮流計(jì)算 是研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況的一種計(jì)算，是根據(jù)給定的運(yùn)行的條件及系統(tǒng)接 線情況確

7、定整個(gè)電力系統(tǒng)各個(gè)部分運(yùn)行的狀態(tài)，如各母線的電壓、各元件中流 過的電流、系統(tǒng)的功率損耗等等。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算是計(jì)算系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定和靜 態(tài)穩(wěn)定的基礎(chǔ)。在電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)和現(xiàn)有電力系統(tǒng)運(yùn)行的方式研究中，都需 要利用電力系統(tǒng)潮流計(jì)算來定量的比較供電方案或運(yùn)行方式的合理性、可靠性 和經(jīng)濟(jì)性。實(shí)際電力系統(tǒng)的潮流技術(shù)主要采用牛頓一拉夫遜法。作為一種適用的、有 競爭力的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算方法，則是在應(yīng)用了稀疏矩陣技巧和高斯消元法求 修正方程式以后。牛頓一拉夫遜法是求解非線性代數(shù)方程有效的迭代計(jì)算，本 設(shè)計(jì)就是采用牛頓一拉夫遜法計(jì)算電力系統(tǒng)潮流的。原始資料：、L3、L4對(duì)地電容取，每個(gè)T型臂取。L5對(duì)地電容取0。

8、2.以節(jié)點(diǎn)為平衡節(jié)點(diǎn)計(jì)算。原始數(shù)據(jù)的輸入在這次設(shè)計(jì)中，用到了一個(gè)Excel表格作為原始數(shù)據(jù)輸入界面，通過該界 面，用戶不用依照矩陣的形式，將一連串的數(shù)據(jù)輸入，而是，按照?qǐng)D表的提 示，在圖表中填入要求的電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)、支路的參數(shù)，節(jié)點(diǎn)、支路個(gè)數(shù)以及要 求精度即可。數(shù)據(jù)輸入界面如下圖所示。在此，對(duì)數(shù)據(jù)的輸入有以下幾點(diǎn)說明：在節(jié)點(diǎn)信息里，節(jié)點(diǎn)電壓為迭代計(jì)算時(shí)所設(shè)的初值。在節(jié)點(diǎn)信息里，節(jié)點(diǎn)類型一欄中，“3”表示平衡節(jié)點(diǎn)，“1”表示PQ 節(jié)點(diǎn)，“2”表示PV節(jié)點(diǎn)。KT 一欄要求輸入的是變壓器的變比，非標(biāo)準(zhǔn)變比變壓器，KT=k（k=1），標(biāo)準(zhǔn)變壓器KT=1，若該線路無變壓器，KT=0。輸入變壓器電阻、電抗時(shí)

9、，如無特殊說明，均采用歸算到低壓側(cè)的數(shù) 值，再進(jìn)行計(jì)算。本條程序默認(rèn)節(jié)點(diǎn)數(shù)，支路數(shù)均在在100以下，可以解決絕大部分電力 系統(tǒng)的潮流問題，若遇到超大系統(tǒng)，可對(duì)程序做稍加調(diào)整，仍然適用。 11 A a 11 A a勃至牢tit- 赧亨毛天嗔暗三%.正*： -功率注入功率員荷 有功 曲率荷.5:率節(jié)電由實(shí) J(點(diǎn)壓is部孌西國汕:E. j浙當(dāng)曲df也點(diǎn)壓各節(jié)TYPH 點(diǎn)Ml（T 電爹點(diǎn)類節(jié)點(diǎn)號(hào)對(duì)地參甑41E-D51n A.0.06LQ25Ou 51Q10021O1021Q314Ou Q40. 250.51Q2001. B以1Q1022O523Ou 030-3Ou 51Q300L 6OuS1Q10Z

10、3O734Q. 10. 3501Q4003. TL31010E4Q45:0. )150Z.0515J0001.0501.0503b0|yB100. 031.05160(1D(11.050LC601G010114.(分析方法)潮流計(jì)算的數(shù)學(xué)模型程序流程圖輸入原始數(shù)據(jù)形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣Yz設(shè)節(jié)點(diǎn)電壓e(。)、f(。),； 一1、4.(分析方法)潮流計(jì)算的數(shù)學(xué)模型程序流程圖輸入原始數(shù)據(jù)形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣Yz設(shè)節(jié)點(diǎn)電壓e(。)、f(。),； 一1、2、n，i 豐 s置迭代次數(shù)k=0對(duì)FQ節(jié)點(diǎn)：按(1)、(2)計(jì)算迦、AQk對(duì)PV節(jié)點(diǎn)：按(1)、(3)計(jì)算Ap卜NQk解修正方程式，由A P.k、A Qk、

11、A U -、和J k求各節(jié)點(diǎn)電壓變量 ek、f k ； i = 1，2.， n, i 是Sii計(jì)算平衡節(jié)點(diǎn)功率S s Sii和線路功率停止電力線路的數(shù)學(xué)模型及其應(yīng)用在電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析中的電力線路數(shù)學(xué)模型就是以電阻、電抗、電納、電 導(dǎo)表示的它們的等值電路。式（）式中P為導(dǎo)線材料的電阻率（Qmm2/km）；s為導(dǎo)線的額定截面積（mm2）。式（）X1 = 0.1445lg Dm + 0.0157式（）式中r為導(dǎo)線計(jì)算半徑（mm或cm）；Dm為幾何均距（mm或cm），其單位應(yīng)與r的相同。式（）b1 = 2.|8 x 10 -6 lg Dm式（）r式（）式中b1導(dǎo)線單位長度的電納（S/km）；gj導(dǎo)線單

12、位長度的電導(dǎo)（S/kmgjAPg 三相線路泄漏和電暈損耗功率（kW/km）；U線路線電壓（kV）。按上式求得單位長度導(dǎo)線的電阻、電抗、電納、電導(dǎo)后，就可作最原始的電力 線路等值電路圖，如圖2-J所示。這是單相等值電路。之所以可用單相等值電 路代表三相，一方面由于本文中討論的是三相對(duì)稱運(yùn)行方式，另一方面也因設(shè) 架空線路都已經(jīng)整循環(huán)換位。以單相等值電路代表三相雖已簡化了不少計(jì)算，但由于電力線路的長度往往 有數(shù)十乃至數(shù)百公里，如將每公里的電阻、電抗、電納、電導(dǎo)都繪于圖上，所得的等值電路仍十分復(fù)雜。何況，嚴(yán)格說來，電力線路的參數(shù)并不是均 勻分布的，即使是極短的一段線段，都有相應(yīng)大小的電阻、電抗、電納、

13、電 導(dǎo)。換言之，即使是如此復(fù)雜的等值電路，也不能認(rèn)為精確。但好在電力線路一般都不長，需分析的又往往只是它們的端點(diǎn)狀況一兩端電壓、電流、功率， 通常可不考慮線路的這種分布參數(shù)特性，只是在個(gè)別情況下才要用雙曲函數(shù)研 究具有均勻分布參數(shù)的線路。以下，先討論一般線路的等值電路。1.8+j0.4x二 1.8+j0.4x二 j0.25 土0.25八 1.6+j0.8j0.25Jj0.25J_L0.08+j0.300.06+j0.025_Lj0.250.04+j0.25廠寸0.06+j0.025_Lj0.250.04+j0.25廠寸寸0.1+j0.35-3.7+j1.3zQj 0.03zT U 1 = 1.

14、059 = 0中等長度的線路通常指100km-300km之間的架空線路，這種線路的導(dǎo)納一 般不能略去，常用的是n型等值電路。當(dāng)線路長度為Z (km)時(shí)：R = rl, X = x IG = g l, B = b l11電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型有名制：所有參數(shù)和變量都以有名單位，如Q、S、kV(V)、kA(A)、 MVA(VA )等表示。標(biāo)幺制：所有參數(shù)和變量都以與他們同名基準(zhǔn)值相對(duì)的標(biāo)幺值表示，因此 都沒有單位。J7i， 22 丁對(duì)多電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)，變壓器模型：采用等值變壓器模型時(shí)，所有參數(shù)和變量 可不進(jìn)行歸算。手算時(shí)，都是用r形或t型等值電路模型；計(jì)算機(jī)計(jì)算時(shí)，都 是用等值變壓器或叮型等值電路模型。此

15、外，在制定電力網(wǎng)絡(luò)等值電路模型 時(shí)，有時(shí)還同時(shí)作某些簡化。節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣在電路原理課程中，已導(dǎo)出了運(yùn)用節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的節(jié)點(diǎn)電壓方程IB = YU上式中，IB是節(jié)點(diǎn)注入電流的列向量，可理解為某個(gè)節(jié)點(diǎn)的電源電流與負(fù) 荷電流之和，并規(guī)定電源流向網(wǎng)絡(luò)的注入電流為正。因此，僅有負(fù)荷的負(fù)荷節(jié) 點(diǎn)注入電流就具有負(fù)值。U B是節(jié)點(diǎn)電壓的列向量。因通常以大地作參考節(jié) 點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)中有接地支路時(shí)，節(jié)點(diǎn)電壓通常就指該節(jié)點(diǎn)的對(duì)地電壓；網(wǎng)絡(luò)中沒有 接地支路時(shí)，各節(jié)點(diǎn)電壓可指各該節(jié)點(diǎn)與某一個(gè)被選定參考節(jié)點(diǎn)之間的電壓 差。YB是一個(gè)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，它的階數(shù)n等于網(wǎng)絡(luò)中除參考節(jié)點(diǎn)外的節(jié)點(diǎn)數(shù)。它可展開為Y11Y21YY11Y21Y31Y

16、12Y22Y32Y13Y23Y33Y1nY2nY3n1U2U3Yn1YYn1nnn潮流計(jì)算節(jié)點(diǎn)的類型用一般的電路理論求解網(wǎng)絡(luò)方程，目的是給出電壓源（或電流源）研究網(wǎng) 絡(luò)內(nèi)的電流（或電壓）分布，作為基礎(chǔ)的方程式，一般用線性代數(shù)方程式表示。然 而在電力系統(tǒng)中，給出發(fā)電機(jī)或負(fù)荷連接母線上電壓或電流（都是向量）的情況是 很少的，一般是給出發(fā)電機(jī)母線上發(fā)電機(jī)的有功功率P和母線電壓的幅值U， 給出負(fù)荷母線上負(fù)荷消耗的有功功率P和無功功率Q。主要目的是由這些已知 量去求電力系統(tǒng)內(nèi)的各種電氣量。所以，根據(jù)電力系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)性質(zhì)的不同， 很自然地把節(jié)點(diǎn)分成三類：PQ節(jié)點(diǎn)對(duì)這類節(jié)點(diǎn)，等值負(fù)荷功率匕、2Li和等值電源功率PGi、QGi是給定的， 從而注入功率p.、Q.是給定的，切求的則是節(jié)點(diǎn)電壓的大小u i和相位角5 i。 屬于這一類節(jié)點(diǎn)的有按給定有功無功功率發(fā)電的發(fā)電廠母線和沒有其他電源的 變電所母線。PV節(jié)點(diǎn)對(duì)這類節(jié)點(diǎn)，等值負(fù)荷和等值電源的有功功率匕、匕是給定的，從而注 入有功功率p是給定的。等值負(fù)荷的無功功率QLi和節(jié)點(diǎn)電壓的大小U,也是給 定的。待求的則是等值電源的無功功率Qg，從而注入無功功率Q和