基于前推回代法的配电网潮流计算

哈尔滨理工大学毕业设计（论文）任务书学生姓名：学号：学院：电气与电子工程学院专业：电气工程及其自动化任务起止时间：2013 年2月25 日至2013年 6 月20 日毕业设计（论文）题目：基于前推回代法的配电网潮流计算毕业设计工作内容：1、查阅国内外相关参考文献，要求阅读20篇以上文献，了解当今电力系统的发展状况，及目前研究的热点问题；2、复习并熟练掌握电力系统潮流计算步骤及计算过程；3、自学前推回代法潮流计算的基本原理及过程；4、熟悉C语言，编写配电网潮流计算程序；5、通过实际算例验证所编写程序的可靠性和准确性；6、撰写论文，准备答辩。

资料：1、王守相，王成山．现代配电系统分析[M]．北京：高等教育出版社，2007．2、刘健，毕鹏翔，董海鹏．复杂配电网简化分析与优化[M]．北京：中国电力出版社，2002．3、何仰赞，温增银．电力系统分析(上册)(第三版)[M] ．武汉：华中科技大学出版社，2002．4、李光琦．电力系统暂态分析[M]．北京：中国电力出版社，1998．指导教师意见：签名：年月日系主任意见：签名：年月日教务处制表基于前推回带法的配电网潮流计算的研究摘要电力系统的潮流计算在电力系统稳态分析和电力系统设计中有很重要的作用，潮流计算也是电力系统暂态分析的基础。

潮流计算是根据给定的系统运行条件来计算系统各个部分的运行状况，主要包括电压和功率的计算。

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比较多，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。

基于前推回代法的配电网潮流改进算法【摘要】前推回代算法是对辐射型配电网络进行潮流计算的有效算法。

针对以往前推回代法需对网络进行复杂的节点支路编号，导致计算复杂。

本文在配电网独特的辐射状拓扑结构基础上，通过对节点电压、功率进行简单的代数迭代计算，形成了一种实用的配电网潮流改进算法。

经分析表明，该算法不涉及节点导纳矩阵的计算、无需复杂的拓扑编号。

文末算例表明了算法编程简单，结果精确。

【关键词】潮流计算;配电网;前推回代配电网潮流计算是配电网的基础，它根据给定的网络结构及运行条件来确定整个网络的电气状态、经济运行、无功优化和故障处理。

稳态运行的配电网拓扑结构多成辐射状，配电网具有R/X较高且PQ节点数量较多，PV节点数量较少的特点。

上述特点造成雅克比矩阵对角元素破坏，条件过多以至于牛顿法无法收敛到真解;快速解耦法仅仅适用于XR的条件下，与配电网特征不符。

如今国内外很多学者提出了适合于配电网潮流计算的方法，其中主要有前推回代法[1]、ZBUS[2]法、回路阻抗法[3]等。

其中前推回代法以其简单、灵活、方便等优点[4]，在配电网潮流计算中得到了广泛的应用。

本文主要采用前推回代法进行计算，并对其做了一定的改进使其更具有实用性。

本方法直接利用阻抗参数进行电压和功率分布计算，计算过程为纯代数计算，不涉及复杂的电导矩阵运算同时能考虑到线路损耗。

通过计算过程和算例分析可以看出本方法的优点。

图1 典型配电网络结构图Fig.1 Typical structure of distributed grid1.典型配电网前推回代法计算步骤为说明实现方法的优越性，如图1所示的典型配电网络结构图来阐述本文的计算步骤。

该配电网络可理解为单一配电母线上每一个节点只有一个注入电流和三个输出电流（线路阻抗，接地电抗和负载）。

如图一所示，该配电网共有i个节点，i-1条支路。

在根节点电压和符合功率已知的情况下可以求出全网节点电压和功率分布。

点，双馈式电机一般则等效为PQ 节点。

燃料电池通常在系统中等效为PV 节点；微型燃气轮机则根据对励磁控制方式的不同分为两种，当控制励磁方式为电压控制时可以看作为PV 节点；当控制方式为功率因数时等效为PQ 节点[4-10]。

2 改进的前推回代法潮流计算2.1 PV 节点的无功修正计算对于PV 节点的处理，文章采取对PV 节点进行无功功率修正的方法，取无功功率初值为：0min max ()/2Q Q Q =+（1）式中：Q max 为无功功率的上限；Q min 为无功功率的下限。

设U 0为PV 节点的额定电压，则节点电压的差值△U =U 0-U 。

可得不同迭代次数的无功功率：1()T T T T Q Q Q Q f U +=+∆=+∆ （2）式中：T 为迭代次数；△Q 为无功功率的修正值。

当配电网络的末端有n 个PV 节点时，设PV 节点处和使用电流逆变器的微型燃气轮机。

修正节点的无功功率由注入电流值、有功功率及上一次迭代电压值得出，如下：1T Q +=（9）式中：P 为节点注入的有功；f k 以及e k 为节点电压在第k 次迭代的实部以及虚部；I 为注入电流值；Q T +1为分布式电源在第k +1次迭代的无功功率值。

2.3 PQ（V）节点的无功修正计算感应异步电机具有恒速、恒频的特性，因此可以看作具有电压静特性的PQ（V）节点。

设各个符号意义表示如下：U 为发电机端电压，kV ；I s 为定子电流，A ；I r 为转子电流，A ；I m 为励磁电流，A ；s 为转差率；R e 为机械负载等效电阻，Ω；X σ为漏磁抗，Ω；X m 为励磁电抗，Ω；R 为转子电阻，Ω。

可以推导功率因数角正切公式以及感应电机输出电磁功率公式，分别为：()22tan m m R X X X s RX sσσδ++=（10）7步，若不满足则进行第8步。

（7）判断所有非PV节点的电压是否收敛，判断条件为该次计算得出的电压幅值上一次迭代得出的电压幅值之差，取绝对值看是否满足收敛精度。

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基于前推回代法和牛顿拉夫逊法的配电网潮流计算彭穗;何朋亮;刘志伟;欧阳文建;刘文峰【摘要】In allusion to the disadvantage of high requirement for initial value of Newton-Raphson method when flow calculation is carried on,and combining the open-loop radial structure features of power distribution network this paper proposes the flow calculation of power distribution network based on forward-backward sweep method and Newton-Raphson method.In this method,the first iteration result of forward-backward sweep method is taken as the initial value of Newton-Raphson method,which can meet the Newton-Raphson method’s requirements of initial value with a good convergence speed.Cases show that the flow calculation of power distribution network based on forward-backward sweep method and Newton-Raphson method has fewer iteration numbers and good convergence.%针对牛顿拉夫逊法计算潮流时对节点电压初值的要求高的缺点，结合配电网为放射状网络的特征，提出基于前推回代法和牛顿拉夫逊法的配电网潮流计算，利用前推回代法第一次迭代的结果作为牛顿拉夫逊法的初值，能够满足牛顿拉夫逊法对初值的要求，且具有良好的收敛速度。

基于改进前推回代的含分布式电源配电网潮流计算方法DOI :10.19557/ki.1001-9944.2021.06.002陈慧娜,杨军,高梦妍,赵通,李依霖(北京石油化工学院电气工程及其自动化系,北京102600)摘要:分布式电源接入配电网增加了潮流分布方向的不确定性及电压水平的不稳定性,使得传统的前推回代法不再适用。

该文主要对不同类型的分布式电源建立节点模型,并对前推回代方法进行改进,实现了含分布式电源的配电网潮流计算优化求解。

并在仿真环境中针对不同类型节点、不同接入位置以及不同参数设置等多种情况进行仿真分析,通过与不含分布式电源情况对比,明显降低了配电网有功损耗和无功损耗,并且节点电压也得到了提高,验证了该文所述方法的可行性与有效性。

关键词:分布式电源;配电网;潮流计算;前推回代法中图分类号:TM744文献标识码:A文章编号:1001⁃9944(2021)06⁃0006⁃06Power Flow Calculation Method for Distribution Network with Distributed Gen ⁃eration Based on Improved Forward and Back GenerationCHEN Hui ⁃na ,YANG Jun ,GAO Meng ⁃yan ,ZHAO Tong ,LI Yi ⁃lin(Department of Electrical Engineering and Automation ,Beijing Institute of Petrochemical Technology ,Beijing 102600,China )Abstract :The access of distributed power sources to the distribution network increases the instability of power flow distribution and voltage levels ,making the traditional forward ⁃backward method no longer applicable.This paper es ⁃tablishes node models for different types of distributed power sources ,and improves the forward ⁃backward method to realize the optimal solution of power flow calculation for distribution networks with distributed power sources.In the simulation environment ,simulation analysis is carried out for different types of nodes ,different access locations anddifferent parameters ,etc.,which verifies the feasibility and effectiveness of the method described in this article.Key words :distributed power generation ;distribution network ;power flow calculation ;forward ⁃backward method 收稿日期:2021-01-25;修订日期:2021-04-12基金项目:国家级大学生创新创业训练计划项目(2020J00006)作者简介:陈慧娜(2000—),女,本科,研究方向为电气工程及其自动化;杨军(1985—),男,博士,高级工程师,研究方向为配用电自动化;高梦妍(2001—),女,本科,研究方向为电气工程及其自动化;赵通(2000—),男,本科,研究方向为电气工程及其自动化;李依霖(1998—),女,本科,研究方向为电气工程及其自动化。

基于前推回代法的配电网潮流计算设计哈尔滨理工大学毕业设计（论文）任务书基于前推回带法的配电网潮流计算的研究摘要电力系统的潮流计算在电力系统稳态分析和电力系统设计中有很重要的作用，潮流计算也是电力系统暂态分析的基础。

潮流计算是根据给定的系统运行条件来计算系统各个部分的运行状况，主要包括电压和功率的计算。

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比较多，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。

经过C语言编程，运行算例表明，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：电力系统；配电网；潮流计算；前推回代法- IV -Study on distribution network power flowcalculationAbstractPower flow calculation has a very important role in power system steady-state analysis and power system design, and it is also the basis of transient analysis in power system. Flow calculation is based on given conditions of the power system and calculates the operational status of every part of the system, including voltage and power.With the development and application of the power electronics installations, the pollution of the harmonics becomes more and more serious in the network. The reactive source is used widely in many fields. Many kinds of methods based on the active filter to restrain the harmonics and to compensate the reactive power are taken into this field. And the detection of harmonics and reactive current is very crucial to harmonic restraint and reactive compensation. This thesis starts with the definition of the Fryze time-domain theory and the instantaneous reactive power theory, and the methods for harmonics detecting and reactive current based on these theories is also discussed respectively in this thesis. Thereafter , taking the three-phase three-wire symmetrical circuits as research object, using the software which named PSCAD/EMTDC, simulation model through which we can make computer simulation is built based on Fryze theory and instantaneous reactive power theory. From the interrelated wave we got from simulation, the fundamental reactive current we got from calculation and generalized instantaneous reactive current we got from detection. Those theories have the advantage of their own in detecting the harmonic- IV -result of the research indicates that Fryze theory has specific physical meanings, easily to be realized and calculated, but it need a longer delay time. Instantaneous reactive power theory has the advantage of a shorter delay time, much more exactly in detecting the harmonic and reactive current.Keywords:Power systems；fryze theory；instantaneous reactive power theory；harmonic；reactive current- IV -目录摘要 (I)Abstract .............................................................................................................. I I 第1章绪论.. (1)1.1 配电网潮流计算研究目的及意义 (1)1.2 潮流计算问题的发展及配电网潮流计算的现状 (2)1.3 本文主要内容 (4)第2章配电网潮流计算方法 (5)2.1 配电网特点及对算法的要求 (5)2.1.1配电网的分类 (5)2.1.2配电网的特点 (5)2.1.3配电网潮流算法的要求 (6)2.2 电力网数学模型 (6)2.2.1 输电线路的数学模型 (7)2.2.2 变压器的等值电路 (8)2.3配电网潮流计算概述 (9)2.3.1 潮流计算的概述 (10)2.3.2配电网潮流计算的概念 (10)2.3.3 配电网潮流计算的特点 (10)2.4 配电网潮流常用求解算法 (11)2.4.1 主干馈线节点功率计算 (11)2.4.2 主干馈线节点电压计算 (13)第3章配电网潮流计算前推回代法编程 (16)3.1程序流程图 (16)3.2程序编译 (17)第4章配电网潮流计算程序仿真 (19)4.1算例分析 (19)4.2程序运行 (20)结论 (25)致谢 (26)参考文献 (27)附录A英文文献 (28)附录B中文译文 (36)- IV -第1章绪论电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种计算，它根据给定的运行条件以及系统的界限情况确定整个电力系统各个部分的运行状态：各母线的电压。