前推回代法潮流计算理论

含分布式电源的配电网潮流计算一、本文概述随着可再生能源的快速发展和广泛应用，分布式电源（Distributed Generation，DG）在配电网中的渗透率逐年提高。

分布式电源包括风力发电、光伏发电、微型燃气轮机等，它们具有位置灵活、规模适中、与环境兼容性强等特点，是智能电网的重要组成部分。

然而，分布式电源的接入对配电网的潮流分布、电压质量、系统稳定性等方面都产生了显著影响。

因此，准确进行含分布式电源的配电网潮流计算，对于保障配电网安全、经济运行具有重要意义。

本文旨在探讨含分布式电源的配电网潮流计算方法。

本文将对分布式电源的类型、特性及其在配电网中的应用进行简要介绍。

将重点分析分布式电源接入对配电网潮流计算的影响，包括电源位置、容量、出力特性等因素。

在此基础上，本文将提出一种适用于含分布式电源的配电网潮流计算模型和方法，并对其准确性、有效性进行验证。

本文还将对含分布式电源的配电网潮流计算在实际工程中的应用前景进行讨论。

通过本文的研究，旨在为配电网规划、运行和管理人员提供一套有效的潮流计算工具和方法，以应对分布式电源大量接入带来的挑战。

本文的研究成果也有助于推动智能电网、可再生能源等领域的技术进步和应用发展。

二、分布式电源建模在配电网潮流计算中，分布式电源（Distributed Generation，DG）的建模是至关重要的一步。

分布式电源通常包括风能、太阳能、小水电、生物质能等多种类型，它们的接入位置和容量对配电网的潮流分布、电压质量、系统稳定性等方面都有显著影响。

建模过程中，首先需要明确分布式电源的类型和特性。

例如，对于光伏电源，其输出功率受到光照强度、温度等自然条件的影响，具有随机性和波动性；而对于风力发电，其输出功率则受到风速、风向、湍流强度等因素的影响，同样具有不确定性。

因此，在建模时需要考虑这些不确定性因素，以更准确地描述分布式电源的实际运行状况。

需要根据分布式电源的具体接入方式和位置，建立相应的数学模型。

前推回代法前推回代法配电网的始端电压和末端负荷，以馈线为根本计算单位。

最初假设全网电压都为额定电压，根据负荷功率由末端j向始端k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3-1所示的网络结构即为典型的辐射状配电网结构[31]。

首先要搜索节点关系，确定拓扑结构表。

为了配合算法和防止复杂的网络编号，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，经过屡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：（1）搜索末梢节点作为第一层节点；（2）搜索末梢节点的父节点作为第二层节点；（3）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；（4）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 〔3-1〕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 〔3-2〕 3〕由步骤1〕和2〕可求出所有支路的支电流，再利用的根节点电压，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 〔3-3〕其中i 为父节点，j 为子节点，Z 为i 、j 间支路的阻抗。

摘要潮流计算是电力系统的各种计算的基础，同时它又是研究电力系统的一项重要分析功能，是进行故障计算，继电保护鉴定，安全分析的工具。

电力系统潮流计算是计算系统动态稳定和静态稳定的基础。

在电力系统规划设计和现有电力系统运行方式的研究中，都需要利用电力系统潮流计算来定量的比较供电方案或运行方式的合理性、可靠性和经济性。

潮流计算的目的在于:确定是电力系统的运行方式；检查系统中的各元件是否过压或过载；为电力系统继电保护的整定提供依据;为电力系统的稳定计算提供初值，为电力系统规划和经济运行提供分析的基础。

因此,电力系统潮流计算是电力系统中一项最基本的计算，既具有一定的独立性，又是研究其他问题的基础。

传统的潮流计算程序缺乏图形用户界面,结果显示不直观，难于与其他分析功能集成。

本文以潮流计算软件的开发设计为重点，在数学模型与计算方法的基础上,利用MATELAB语言进行软件编写，和进行了数据测试工作，结果较为准确，收敛效果较好,并且程序设计方法是结构化程序设计方法，该方法基于功能分解，把整个软件工程看作是一个个对象的组合，由于对某个特定问题域来说，该对象组成基本不变，因此，这种基于对象分解方法设计的软件结构上比较稳定，易于维护和扩充。

设计主要采用牛顿—拉扶逊法为算法背景.本软件的主要特点是:（1）操作简单;(2）图形界面直观;（3）运行稳定。

计算准确；关键词：潮流计算；牛顿—拉扶逊法； MATLAB;第一章电力系统潮流计算的概述1。

1电力系统叙述电力工业发展初期，电能是直接在用户附近的发电站（或称发电厂）中生产的，各发电站孤立运行。

随着工农业生产和城市的发展,电能的需要量迅速增加，而热能资源（如煤田）和水能资源丰富的地区又往往远离用电比较集中的城市和工矿区，为了解决这个矛盾，就需要在动力资源丰富的地区建立大型发电站,然后将电能远距离输送给电力用户。

同时，为了提高供电可靠性以及资源利用的综合经济性，又把许多分散的各种形式的发电站，通过送电线路和变电所联系起来。

摘要配电网潮流计算是配电管理系统应用软件功能组成之一。

本设计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。

由于配电网的结构参数与输电网有很大的区别，因此配电网的潮流计算采用相适应的算法。

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并且分支较多，配电线路的线径比输电网的细以至于配电网的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仿真和算例表明，前推回代法具有编程简单、计算速度快、收敛性好的特点，这个方法是配电网潮流计算的有效算法，具有很强的实用性。

关键词配电网，潮流计算，前推回代法AbstractFlow solution of distribution networks is one of software in DMS. Because of the different structures between transmission networks and distribution networks, the corresponding methods in flow solution of distribution networks must be applied. Distributions network is radial shape and in the condition of regular is annular. Another characteristic of distribution networks is cabinet minister of distribution long than transmission networks. The line diameter of distribution networks is thin than transmission networks, it cause R/X is large of distribution networks and the line’s capacitance can neglect. Load flow calculation of distributions network use back/ forward sweep. It has some peculiarities such as simple procedures and good restrain and so on. This method of distribution network is an effective method of calculating the trend, with some practicality.Key words :distribution network，load flow calculation，back/ forward sweep一．电力系统潮流概述1.1 配电网的分类在电力网中起重要分配电能作用的网络称为配电网。

3.2电⼒⽹络潮流计算的⼿算解法要点3.2 电⼒⽹络潮流计算的⼿算解法3.2.1 电压降落及功率损耗计算1.电⼒线路上功率损耗与电压降落的计算电压是电能质量的指标之⼀，电⼒⽹络在运⾏过程中必须把某些母线上的电压保持在⼀定范围内，以满⾜⽤户电⽓设备的电压处于额定电压附近的允许范围内。

电⼒系统计算中常⽤功率⽽不⽤电流，这是因为实际系统中的电源、负荷常以功率形式给出，⽽电流是未知的。

当电流（功率）在电⼒⽹络中的各个元件上流过时，将产⽣电压降落，直接影响⽤户端的电压质量。

因此，电压降落的计算为分析电⼒⽹运⾏状态所必需。

电压降落即为该⽀路⾸末两端电压的相量差。

对如图3.3所⽰系统，已知末端相电压及功率求线路功率损耗及电压降落，设末端电压为，末端功率为，则线路末端导纳⽀路的功率损耗为（3-8）则阻抗末端的功率为阻抗⽀路中损耗的功率为，（3-9）阻抗⽀路始端的功率，线路始端导纳⽀路的功率损耗，（3-10）线路⾸端功率，从式（3-8）-（3-10）可知，线路阻抗⽀路有功功率和⽆功功率损耗均为正值，⽽导纳⽀路的⽆功功率损耗为负值，表⽰线路阻抗既损耗有功功率⼜损耗⽆功功率，导纳⽀路实际上是发出⽆功功率的（⼜称充电功率），充当⽆功功率源的作⽤，也就是说，当线路轻载运⾏时，线路只消耗很少的⽆功功率，甚⾄会发出⽆功功率。

⾼压线路在轻载运⾏时发出的⽆功功率，对⽆功缺乏的系统可能是有益的，但对于超⾼压输电线路是不利的，当线路输送的⽆功功率⼩于线路的充电功率时，线路始端电压可能会低于末端电压，或者说末端电压⾼于始端电压，若末端电压升⾼可能会导致绝缘的损坏，是应加以避免的，⼀般为了防⽌末端电压的升⾼，线路末端常连接有并联电抗器在轻载或空载时抵消充电功率，避免出现线路电压过⾼。

从以上推导不难看出，要想求出始端导纳⽀路的功率损耗及，必须先求出始端电压。

设与实轴重合，即，如图3-4所⽰。

图3-3 电⼒线路的电压和功率图3-4 利⽤末端电压计算始端电压则由(3-11)令则有（3-12）从⽽得出功率⾓在⼀般电⼒系统中，远远⼤于δU，也即电压降落的横分量的值δU对电压U1的⼤⼩影响很⼩，可以忽略不计，所以同理，也可以从始端电压、始端功率求取电压降落及末端电压和末端功率的计算公式。

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。

课程设计任务书（指导教师填写）课程设计名称电力工程课程设计学生姓名专业班级设计题目某城区配电网理论线损计算——前推回代潮流计算法一、课程设计目的通过本课程设计，掌握配电网潮流计算的基本概念和计算方法，并将前推回代潮流计算法用于实际电网的理论线损计算中，针对某城区配电网，进行线损计算程序设计。

二、设计内容、技术条件和要求1．配电网的前推回代潮流计算法2．掌握基本的、常用的理论线损的计算方法3．采用Visual Studio工具软件编程4．针对某城区配电网，对编写的程序进行测试，理论线损计算结果正确。

5．设计说明书要求：①简述配电网的前推回代潮流计算法的基本原理；②程序流程图；③源程序代码；④可验证算法正确性的计算实例；⑤3000字以上三、时间进度安排1．前推回代潮流计算法原理学习：2天2．Visual Studio工具软件编程学习：1天3．编写程序：2天4．测试程序：2天5．撰写课程设计说明书：2天6．准备答辩及答辩：1天四、主要参考文献1．陈珩．电力系统稳态分析（第3版）．北京：中国电力出版社，2007．2．DL/T 686-1999 电力网电能损耗计算导则．电力行业标准．3．DL/T 738-2000 农村电网节电技术规程．电力行业标准．4．Q/CSG 1 1301-2008 线损理论计算技术标准．南方电网企业标准．指导教师签字：某城区配电网理论线损计算——前推回代潮流计算法摘要线损是供电企业的一项重要技术经济指标,线损管理工作的效果直接影响着供电企业的经济效益。

它不但可以反映配电网结构和运行方式的合理性,而且可以反映电力企业的技术管理水平。

配网直接服务于用户，要有效地降损，首先要了解电网的自然线损状况；以自然线损为尺度，分清统计线损的构成；了解不同用电性质的配网中“管理线损”的产生原因及其大小；量化线损管理指标；有的放矢地采取技术和管理降损措施。

随着现代社会的发展,电能在国民生产,生活中的作用越来越重要,成为国民经济发展的命脉。

辐射型网络潮流的分层前推回代算法一、本文概述随着现代电力系统的快速发展，电网的结构日趋复杂，潮流计算作为电力系统分析的基础，其准确性和效率对于电力系统的稳定运行具有重要意义。

辐射型网络是电力系统中常见的一种网络结构，其特点是电源点唯一，各节点以树状结构连接，无环网。

本文旨在探讨和研究辐射型网络潮流的分层前推回代算法，以提高潮流计算的准确性和效率。

分层前推回代算法是一种基于网络拓扑结构的潮流计算方法，通过将电力系统网络按照一定规则进行分层，然后在每层内进行前推回代计算，从而实现对整个系统的潮流分析。

该算法能够充分利用辐射型网络的特性，减少计算过程中的迭代次数，提高计算效率。

同时，通过合理的分层策略，还可以实现对电网的分区管理，便于进行局部电网的优化和控制。

本文首先介绍了辐射型网络潮流计算的基本原理和方法，然后详细阐述了分层前推回代算法的实现过程和关键技术，包括分层策略的制定、前推回代计算的具体步骤以及算法收敛性的分析等。

本文还通过实例计算和性能分析，验证了分层前推回代算法在辐射型网络潮流计算中的有效性和优越性。

本文的研究成果将为辐射型网络的潮流计算提供一种新的高效方法，有助于提升电力系统的运行水平和安全稳定性。

本文的研究方法和思路也可为其他类型的电网潮流计算提供有益的参考和借鉴。

二、辐射型网络潮流概述辐射型网络，也称为辐射状网络或树状网络，是一种特殊的网络拓扑结构，其特点是从一个中心点出发，向外辐射出多条分支，形成一个类似于树的形状。

在电力系统中，辐射型网络是一种常见的网络结构，特别是在配电系统中。

在这种网络结构中，潮流通常从高压变电站（或称为母线）出发，经过各级配电变压器，最终输送到用户端。

潮流计算是电力系统分析中的一项基本任务，它涉及到电网中功率和电压的分布。

在辐射型网络中，潮流计算具有其特殊性，因为潮流的方向通常是单向的，即从高压侧流向低压侧。

由于辐射型网络中的线路和变压器通常具有固定的阻抗和导纳，因此潮流计算可以通过一些特定的算法进行简化。

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。