【正文】 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 含分布式電源的配電網(wǎng)潮流計(jì)算與分析 含分布式電源的配電網(wǎng)潮流計(jì)算與分析 摘 要 電力系統(tǒng)迅速發(fā)展，分布式電源的應(yīng)用也越來(lái)越多。分布式電源在并入電網(wǎng)以后，會(huì)對(duì)配電網(wǎng)的電壓、網(wǎng)絡(luò)損耗等產(chǎn)生一定的影響，所以對(duì)分布式電源并網(wǎng)后的潮流計(jì)算研究顯得尤為重要。本文中，首先對(duì)分布式電源的定義和國(guó)內(nèi)外的形勢(shì)做了介紹。對(duì)于用到的數(shù)學(xué)算法進(jìn)行了介紹，然后總結(jié)了常用的潮流算法。針對(duì)PQ算法用于配電網(wǎng)的不足提出了改進(jìn)的方法（BX法），并且在此基礎(chǔ)上加入了二范數(shù)。對(duì)于14以及33節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了算例分析，在9節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中改善的算法能夠使PQ算法很好的收斂，但是在133節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中效果不是很明顯，該算法還有待提高。總的來(lái)說(shuō)BX是能夠改進(jìn)PQ算法的，但是還存在不足，需要對(duì)這個(gè)算法進(jìn)行改善，一定會(huì)改善PQ算法的，使該算法能夠完全的適用于所有的配電網(wǎng)。關(guān)鍵詞：分布式電源、PQ算法、配電網(wǎng)、BX法AbstractWith rapid development of the power system, the application of distributed generator supply bee ordinary. Power grid with distributed generator will influence the voltage ,network loss of the power distribution the research of power grid with distributed generator ‘s power flow calculation is particularly important.In this article, the definition of distributed generator supply and the situation of both at home and abroad is produced firstly. Used for mathematical algorithm are introduced, and then summarizes the mon trend of the algorithm Aiming at the shortings of the PQ algorithm used in distribution network is put forward to improve the method, the method (BX). For 5, 9, 14 and 33 nodes of network has carried on the example analysis, in 5 and 9 nodes in the network to improve the algorithm can make the PQ good convergence, but at 14, 33 nodes in the network effect is not obvious, so the algorithm needs to be improved.The BX method is able to perfect the PQ algorithm, but there are insufficient, it is necessary to improve the algorithm, I think BX will improve PQ algorithm, the algorithm can be pletely applied to all of distribution network.Keywords: distributed generator, the PQ algorithm, the BX method ,power grid 目 錄第一章 緒論 1 設(shè)計(jì)PQ算法在配網(wǎng)中應(yīng)用的意義 1 國(guó)內(nèi)外對(duì)分布式電源潮流計(jì)算算法的研究現(xiàn)狀 3 本文的主要內(nèi)容 6第二章 配電網(wǎng)潮流計(jì)算的方法 7 7 8（PQ分解法） 10 含分布式電源的處理 12第三章 數(shù)學(xué)方法介紹及應(yīng)用 13 因子表法的介紹及應(yīng)用 13 因子表的介紹 13 因子表法的應(yīng)用 14 二范數(shù)的介紹及應(yīng) 16 二范數(shù)的介紹 16 二范數(shù)的應(yīng)用 17 BX法的介紹及應(yīng)用 17第四章 潮流計(jì)算結(jié)果的分析 19 19 20 五節(jié)點(diǎn)的算例結(jié)果分析 20 九節(jié)點(diǎn)算例結(jié)果分析 22 十四節(jié)點(diǎn)算例結(jié)果分析 26第五章 總結(jié)與展望 27 27 27致 謝 28參考文獻(xiàn) 29附 錄 3141第一章 緒論 設(shè)計(jì)PQ算法在配網(wǎng)中應(yīng)用的意義智能電網(wǎng)的日益發(fā)展，分布式電源在配電網(wǎng)中越來(lái)越多的得到應(yīng)用。在1978年，美國(guó)《公共管理事業(yè)政策法》中提出了分布式電源這個(gè)概念，先在美國(guó)進(jìn)行推廣，之后才被其他國(guó)家所接受。然而，每個(gè)國(guó)家的政策不同，對(duì)其的理解也就不同，所以至今為止也沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的定義。很多的文獻(xiàn)也會(huì)將其稱之為嵌入式發(fā)電或者分散電源。但整體上來(lái)說(shuō)，分布式電源是規(guī)模比較小的（一般的發(fā)電功率為數(shù)千瓦到50MW），能夠單獨(dú)的輸出電能且分布位置一般在用戶附近的電能系統(tǒng)。這類分布式電源由電力用戶、電力部門或者是第三方所有，從而滿足電力電網(wǎng)和電力用戶的特定要求【1】。分布式電源對(duì)的主要特點(diǎn)有：⑴該類電源一般分布在負(fù)荷附近且規(guī)模不大；⑵在規(guī)劃中不予考慮；⑶能夠滿足一些特殊用戶的需求，能夠支持已有配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；⑷該種能源大多數(shù)為可再生的清潔能源而且利用效率比較高。現(xiàn)如今，分布式電源已經(jīng)從原來(lái)的柴油發(fā)電機(jī)組的緊急備用電源或者是燃煤自備的小熱電廠發(fā)展成為了燃料電池、微型的燃?xì)廨啓C(jī)或者是包括太陽(yáng)能、風(fēng)力、生物質(zhì)能在內(nèi)的可再生能源發(fā)電系統(tǒng)。分布式電源具有以下的優(yōu)點(diǎn)：⑴節(jié)能的效果較好。分布式電源和普通的大的電力系統(tǒng)存在兩個(gè)顯然的區(qū)別：一個(gè)是一般的電力系統(tǒng)的供電能量的形式比較單一，但是分布式電源可以提供多種形式的能量，是標(biāo)準(zhǔn)的“冷、熱、電”三聯(lián)產(chǎn)，能夠使能量可以梯級(jí)利用，與溫度對(duì)口，梯級(jí)利用的原則吻合，是能源的利用率大大的提高；另一個(gè)是普通的大電網(wǎng)與用戶的距離非常遠(yuǎn)，很多時(shí)候都需要通過(guò)較長(zhǎng)的距離的高壓輸電送給用戶使用，其中在輸電線路上的網(wǎng)損很大，而分布式電源能夠近距離的靠近用電負(fù)荷，從而大大的降低了網(wǎng)絡(luò)損耗。⑵有利于環(huán)境。分布式電源的能量來(lái)源主要包括有太陽(yáng)能、光伏、風(fēng)能、水能、潮汐、地?zé)岬惹鍧嵞茉?，這些能源都是免費(fèi)的、可再生的，這些能源的投入使用勢(shì)必會(huì)減小煤炭的使用，既節(jié)約了不可再生能源，也減少了一些有害氣體的排放量，如一氧化碳、二氧化碳、硫化物和氮化物等。此外，由于分布式電源大多數(shù)都屬于小規(guī)模的，因此發(fā)電系統(tǒng)的電壓等級(jí)比較低，電磁污染也就相對(duì)少的多。⑶供電質(zhì)量提高。在分布式電源的內(nèi)部就具有無(wú)功補(bǔ)償和調(diào)整電壓的功能，與此同時(shí)當(dāng)其并入大電網(wǎng)的時(shí)候又打的電力系統(tǒng)作為支持，因此用戶的電能質(zhì)量得到了很大的提高。⑷可靠性很高。在分布式電源中一般都會(huì)采用較為先進(jìn)的控制設(shè)備，性能比較好，因此其在開(kāi)機(jī)或停機(jī)的時(shí)候易于操作，在負(fù)荷調(diào)節(jié)的方面也比較靈活。與大電網(wǎng)的配合更能使其的供電可靠性提高，更重要的是當(dāng)電網(wǎng)遇到大的突發(fā)事故的時(shí)候能夠提供重要用戶的供電。⑸由于分布式電源的規(guī)模較小，因此在投資方面也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)大電廠的投資費(fèi)用，風(fēng)險(xiǎn)也就小很多了，而且它的建設(shè)周期也很短相對(duì)于傳統(tǒng)的大電廠而言，因此能夠比較快的解決某些地區(qū)的電力短缺的問(wèn)題，給其供電。因此，分布式電源帶來(lái)的好處毋庸置疑，它的能源利用效率高，更重要的是分布式電源大多數(shù)是用于清潔能源，即我們所說(shuō)的新型能源，我們知道新型能源都是無(wú)污染、可再生的，可以說(shuō)是一勞永逸，有利于環(huán)境保護(hù)，符合我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展政策。但是當(dāng)分布式電源在并入電網(wǎng)的時(shí)候也會(huì)給電網(wǎng)帶來(lái)影響，因此研究分布式電源的潮流計(jì)算是很有必要的。雖然分布式電源的優(yōu)點(diǎn)的確很多，但他給配電網(wǎng)帶來(lái)的影響也是很大的。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： ⑴損耗：當(dāng)分布式電源接入配電網(wǎng)中的時(shí)候，會(huì)改變配電網(wǎng)中的線路損耗，即它可能會(huì)減少線路的損耗，也有可能增大配電網(wǎng)中的線路損耗，這與負(fù)荷大小等因素有關(guān)； ⑵繼電保護(hù)：傳統(tǒng)的繼電保護(hù)不具有方向性，但是當(dāng)分布式電源在接入電網(wǎng)的時(shí)候網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將會(huì)變成閉環(huán)結(jié)構(gòu)，因此也就要求繼電器能夠具有方向性； ⑶故障電流：分布式電源的接入會(huì)使配電網(wǎng)的故障電流升高； ⑷電壓：當(dāng)分布式電源接入配電網(wǎng)的時(shí)候，由于其會(huì)發(fā)出功率，自然會(huì)使饋線上的傳輸功率減小，本身又發(fā)出一定的無(wú)功功率，所以會(huì)使線路上的電壓升高，但是升高的程度與分布式電源接入的位置和他的發(fā)電量的大小有關(guān)； ⑸電能質(zhì)量：當(dāng)分布式電源接入配電網(wǎng)的時(shí)候不僅會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生一定的擾動(dòng)，產(chǎn)生較為嚴(yán)重的電壓閃爍，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生較多的諧波，使電能質(zhì)量下降； ⑹電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性：當(dāng)分布式電源接入電網(wǎng)的時(shí)候，有可能會(huì)提高電網(wǎng)的可靠性，也可能會(huì)使電網(wǎng)的可靠性降低，這取決于電網(wǎng)與分布式電源之間的協(xié)調(diào)能力。 本次設(shè)計(jì)主要用的潮流算法是快速分解法，即PQ算法。PQ算法是從極坐標(biāo)表示時(shí)的牛頓—拉夫遜法中簡(jiǎn)化而來(lái)的它在計(jì)算的過(guò)程中忽略了電阻的影響，使算法得到了簡(jiǎn)化，加快了計(jì)算速度。但是在配網(wǎng)中隨著的比值越來(lái)越大，使 PQ分解法的簡(jiǎn)化條件不再滿足，當(dāng)其比值較大的時(shí)候可能會(huì)出現(xiàn)計(jì)算的結(jié)果不收斂，這就是PQ算法對(duì)的敏感性。本次設(shè)計(jì)的任務(wù)就是對(duì)其計(jì)算結(jié)果不收斂的問(wèn)題進(jìn)行分析，并加以改善。 國(guó)內(nèi)外對(duì)分布式電源潮流計(jì)算算法的研究現(xiàn)狀 當(dāng)傳統(tǒng)的大電網(wǎng)并上分布式電源并且運(yùn)行以后，將會(huì)引入很多的電力電子設(shè)備和電感、電容，這樣會(huì)改變電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的原來(lái)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，導(dǎo)致電網(wǎng)的潮流分布也隨之改變，使電網(wǎng)的穩(wěn)定性帶來(lái)了不確定性。由于分布式電源給并網(wǎng)帶來(lái)了很大的影響，所以國(guó)內(nèi)外的學(xué)者都在對(duì)含分布式電源的網(wǎng)絡(luò)的潮流算法進(jìn)行了研究，其中有個(gè)問(wèn)題就是分布式電源的潮流計(jì)算模型與傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)不同。傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)的模型由PV、PQ、和平衡節(jié)點(diǎn)，但是分布式電源的節(jié)點(diǎn)類型需要取何種類型需要視具體情況而定。目前，對(duì)于分布式電源的潮流計(jì)算的算法研究的進(jìn)一步發(fā)展，國(guó)內(nèi)外的學(xué)者提出了更多適用于分布式電源的潮流算法，并且還提出了許多創(chuàng)新的方法都值得借鑒。為了能夠解決實(shí)際的潮流計(jì)算問(wèn)題，Dariush提出了一種初等的配電系統(tǒng)的三相潮流計(jì)算的實(shí)時(shí)解析性此方法對(duì)弱環(huán)網(wǎng)潮流計(jì)算進(jìn)行了擴(kuò)展，加強(qiáng)了對(duì)分布式電源的控制。此外，王成山、鄭海峰等人對(duì)于風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電等隨機(jī)性的發(fā)電模型提出了相應(yīng)的潮流計(jì)算方法，運(yùn)用了概率統(tǒng)計(jì)方法處理系統(tǒng)中的隨機(jī)變化的因素，給出系統(tǒng)運(yùn)行電壓、支路潮流等概率分布情況，能夠更清楚地表明系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，為系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供更加完整的數(shù)據(jù)信息。文獻(xiàn)【1】對(duì)分布式電源進(jìn)行了定義，并在國(guó)內(nèi)外的資源分布和技術(shù)等方面進(jìn)行了比較，從中可以看出我國(guó)的水能發(fā)電方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，而在風(fēng)能、天然氣以及光伏發(fā)電方面還有待提高。文獻(xiàn)【2】主要是對(duì)PQ分解法在配電網(wǎng)潮流計(jì)算中結(jié)果不收斂的的影響因素進(jìn)行了介紹，并對(duì)不收斂的問(wèn)題提出了解決方案。主要是在形成系數(shù)矩陣的時(shí)候?qū)M(jìn)行改進(jìn)，忽略了一些對(duì)無(wú)功功率和有功功率的影響比較小的支路電阻和對(duì)地電阻，并用算法證明了該方法對(duì)PQ算法確有改進(jìn)。文獻(xiàn)【3】對(duì)PQ算法進(jìn)行了改進(jìn)，并且指出了在形成系數(shù)矩陣的時(shí)候考慮支路電阻在形成系數(shù)矩陣的時(shí)候忽略支路電阻這樣的組合使得PQ算法的收斂性得到了很大的提高，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中就用的該理論。文獻(xiàn)【4】介紹了分布式電源在并網(wǎng)的時(shí)候的三種接口形式，對(duì)于異步發(fā)電機(jī)、同步發(fā)電機(jī)以及燃料電池等幾種典型的分布式電源類型的模型進(jìn)行了詳細(xì)的描述，而且說(shuō)明了在電網(wǎng)中講分布式電源當(dāng)作一個(gè)負(fù)的負(fù)荷處理。文獻(xiàn)【5】主要是介紹了PQ算法的迭代過(guò)程和其相關(guān)的可以參考的主程序。文獻(xiàn)【6】介紹了因子表的形成的原理以及在解方程時(shí)的應(yīng)用過(guò)程。文獻(xiàn)【7】討論了在PQ算法的配電網(wǎng)潮流計(jì)算中含分布式電源的處理方法，在考慮到特殊負(fù)荷、環(huán)保以及經(jīng)濟(jì)等方面的要求，認(rèn)為分布式電源運(yùn)行在額定的工況下，并且將其當(dāng)作PQ節(jié)點(diǎn)處理。文獻(xiàn)【8】主要是在含分布式電源的潮流計(jì)算中對(duì)前推回代法和牛頓拉夫遜法進(jìn)行了比較，并對(duì)牛拉法進(jìn)行了一定的改進(jìn)，其改進(jìn)的方法主要是對(duì)于不同節(jié)點(diǎn)的類型進(jìn)行了處理，從而使得計(jì)算的精度和速度方面都有提高。 文獻(xiàn)【9】主要介紹了分布式電源模型的建立，其節(jié)點(diǎn)類型有PV、PQ、PI、PQ(V)并對(duì)這幾種節(jié)點(diǎn)類型的算法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。 文獻(xiàn)【10】對(duì)于一個(gè)風(fēng)力電網(wǎng)的預(yù)測(cè)，分布式電源的添加使這種預(yù)測(cè)在有誤差的情況下，可以減少昂貴的費(fèi)用的投入，利用分布式電源來(lái)調(diào)節(jié)這種偏差。 文獻(xiàn)【11】介紹了對(duì)于不同類型的分布式電源。不同容量的分布式電源提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的分布式松弛母線結(jié)構(gòu)的潮流算法，這種算法適用于含有多個(gè)分布式電源的網(wǎng)絡(luò)，并且在IEEE14節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中得以驗(yàn)證其有效性。 文獻(xiàn)【12】主要介紹了配電網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，在本次設(shè)計(jì)的五節(jié)點(diǎn)和九節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)都參考本書。 文獻(xiàn)【13】主要介紹了針對(duì)配網(wǎng)的潮流計(jì)算結(jié)果的不收斂提出了母線法和支路法來(lái)解決該問(wèn)題，并取得了較好的結(jié)果。 文獻(xiàn)【14】介紹了分布式電源的處理方法以及分布式電源加在不同的位置上對(duì)電網(wǎng)的影響 本文的主要內(nèi)容 在摘要中已經(jīng)指出本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用的潮流計(jì)算方法是PQ分解法，它是基于牛頓—拉夫遜法所提出來(lái)的。采用PQ分解法會(huì)加快計(jì)算速度，但是在低壓配電網(wǎng)中隨著支路比值的增大，迭代次數(shù)明顯增加，當(dāng)比值較大時(shí)，可能出現(xiàn)不收斂的情況。這就是所謂的分解算法對(duì)比值的敏感性【2】。這種現(xiàn)象在國(guó)內(nèi)PQ分解法程序中普遍存在，因而限制了分解法在低壓配電網(wǎng)中的廣泛應(yīng)用。之所以會(huì)出現(xiàn)不收斂的情況是因?yàn)楫?dāng)比值很大時(shí)，分解算法的假設(shè)條件均不成立，因此分解法失去了簡(jiǎn)化條件的基礎(chǔ)，導(dǎo)致出現(xiàn)了對(duì)比值的敏感性。解決分解