电力系统分析潮流计算
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电力系统分析潮流计算报告
目录
一.配电网概述 (3)
1.1 配电网的分类 (3)
1.2 配电网运行的特点及要求 (3)
1.3 配电网潮流计算的意义 (4)
二.计算原理及计算流程 (4)
2.1 前推回代法计算原理 (4)
2.2 前推回代法计算流程 (7)
2.3主程序清单: (9)
2.4 输入文件清单: (11)
2.5计算结果清单: (12)
三.前推回代法计算流程图 (13)
参考文献 (14)
一.配电网概述
1.1 配电网的分类
在电力网中重要起分配电能作用的网络就称为配电网;
配电网按电压等级来分类,可分为高压配电网(35—110KV),中压配电网(6—10KV,苏州有20KV的),低压配电网(220/380V);
在负载率较大的特大型城市,220KV电网也有配电功能。
按供电区的功能来分类,可分为城市配电网,农村配电网和工厂配电网等。
在城市电网系统中,主网是指110KV及其以上电压等级的电网,主要起连接区域高压(220KV及以上)电网的作用。
配电网是指35KV及其以下电压等级的电网,作用是给城市里各个配电站和各类用电负荷供给电源。
从投资角度看,我国与国外先进国家的发电、输电、配电投资比率差异很大,国外基本上是电网投资大于电厂投资,输电投资小于配电投资。我国刚从重发电轻供电状态中转变过来,而在供电投资中,输电投资大于配电投资。从我国城网改造之后,将逐渐从输电投资转入配电建设为主。
本文是基于前推回代法的配电网潮流分析计算的研究,研究是是以根节点为10kV的电压等级的配电网。
1.2 配电网运行的特点及要求
配电系统相对于输电系统来说,由于电压等级低、供电范围小,但与用户直接相连,是供电部门对用户服务的窗口,因而决定了配电网运行有如下特点和基本要求:
(1) 10kV中压配电网在运行中,负荷节点数多,一般无表计实时记录负荷,无法应用现在传统潮流程序进行配电网的计算分析,要求建立新的数学模型和计算方法。
(2)随着铁道电气化和用户电子设备的大量使用,配电网运行中有大量的谐波源、三相电压不平衡、电压闪变等污染,要求准确测量与计算配电网中的谐波分布,从而采取有效措施抑制配电网运行中的谐波危害。
(3)由于环保条件日趋严格的制约,要求配电网运行能制定不影响城市绿化、防火、防爆、防噪音等技术和组织措施,以便减少配电网运行对环境的污染。
(4)随着用户对供电可靠性和电压质量指标的提高,还靠人工操作已无法适应,要求现代配电网运行不断提高自动化、智能水平。
由于“电能”作为商品将进入市场竞争,要求各电力公司采用需求侧管理和用户电力技术,以降低配电网运行的线损和年运行费用,提高运行的经济性,从而降低配电成本,并积极协助用户搞好优化用电计划、节约用电,推行战略节电和战略负荷开拓等积极措施,进一步提高对用户的服务质量和降低供电企业的成本,达到双方受益的目的。
1.3 配电网潮流计算的意义
配电网潮流计算是配电网网络分析的基础,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电网的潮流数据。由于配电网结构特点都是开环运行的,配电网呈辐射状,配电线路的电阻电抗比(R/X)较大,利用常规方法进行潮流计算会导致算法不收敛,而前推回代法是线性收敛的,解决了潮流计算收敛难的问题。近年来,开发配电管理系统(DMS)成为人们研究的热点。而配电网潮流计算作为 DMS的高级应用软件之一,更是整个问题研究和分析的基础。
二.计算原理及计算流程
2.1 前推回代法计算原理
前推回代法已知配电网的始端电压和末端负荷,以馈线为基本计算单位。最初假设全网电压都为额定电压,根据负荷功率由末端向始端逐段推
算,仅计算各元件中的功率损耗而不计算节点电压,求得各支路上的电流和功率损耗,并据此获得始端功率,这是回代过程;再根据给定的始端电压和求得的始端功率,由始端向末端逐段推算电压降落,求得各节点电压,这是前推过程。如此重复上述过程,直至各个节点的功率偏差满足允许条件为止。
图2-1所示的网络结构即为典型的辐射状配电网结构。
图2-1 辐射状配电系统
首先要搜索节点关系,确定拓扑结构表。为了配合算法和避免复杂的网络编号,采用以下原始数据输入结构,不用形成节点导纳矩阵,就可以自动搜索节点关系,确定网络的拓扑结构。
节点结构体:
{节点号节点有功节点无功}
支路结构体:
{支路首端节点号支路末端节点号支路电阻支路电抗}
根据线路首末节点,就可以确定每个节点连接的节点及其关系,从而可以形成整体的树状的关系结构。为了形成层次关系,确定节点计算顺序,要利用网络拓扑结构,经过多次按层遍历的广度优先搜索,形成层次关系,确定前推后代潮流算法的节点计算顺序。具体方法如下:
搜索末梢节点作为第一层节点;
搜索末梢节点的父节点作为第二层节点;
继续搜索第二层节点的父节点作为第三层节点,这样反的搜索下去,直到搜索到某层节点的父节点全部是根节点时停止搜索;
删除在后面层次中有重复的前面层次中的节点,形成真正的层次关系,确定潮流计算的节点顺序。
前推回代法基于支路电流进行,首先假定各节点的电压幅值为1,幅角为0,具体计算步骤为:
1)从第一层节点开始,根据基尔霍夫电流定律,求支路上的电流:
//j j j j j
S U P jQ U ij
I (2-1)
式中,
j
S 是节点 j 的功率,
j
U 是节点 j 的电压。
2)从第二层开始逐层计算非末梢节点的注入电流,根据基尔霍夫电流定律应等于(3-1)式与该节点流出电流之和:
1
()/()
()
m jk
k k k k ij j j I S U I
(2-2)
3)由步骤1)和2)可求出所有支路的支电流,再利用已知的根节点电压,从根节点向后顺次求得各个负荷节点的电压
(1)(1)(0)j ij ij
i U I Z U (2-3)
其中i 为父节点,j 为子节点,Z 为i 、j 间支路的阻抗。 4)计算各节点的电压幅值修正量:
(1)(1)(0)
j j j U U U (2-4)
5)计算节点电压修正量的最大值max(
())
k j U ;
6)判别收敛条件:
max(
())
k j U (2-5)