【正文】 ............................................................................... 28 附錄 B 中 文譯文 ............................................................................................... 36 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1 第 1章 緒論 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)行條件以及系統(tǒng)的界限情況確定整個(gè)電力系統(tǒng)各個(gè)部分的運(yùn)行狀態(tài)：各母線的電壓。配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)呈輻射狀，在正常運(yùn)行時(shí)是開 環(huán)的；配電網(wǎng)的另一個(gè)特點(diǎn)是配電線路的總長(zhǎng)度較輸電線路要長(zhǎng)且分支比較多，配電線路的線徑比輸電網(wǎng)細(xì)導(dǎo)致配電網(wǎng)的 R/X 較大，且線路的充電電容可以忽略。 為了解決以上的配電網(wǎng)問題，必然要求及時(shí)、準(zhǔn)確的配電網(wǎng)潮流分析結(jié)果，當(dāng)然這就需要更加高效、可靠的潮流計(jì)算、分析方法。該方法原理簡(jiǎn)單，程序設(shè)計(jì)比較容易，可以根據(jù)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化，形成新的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，而且導(dǎo)納矩陣是一個(gè)對(duì)稱且高度稀疏的矩陣，占用內(nèi)存非常節(jié)省。 配電網(wǎng)潮流計(jì)算是電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、系統(tǒng)分析的重要基礎(chǔ)。 在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，大型的發(fā)電廠通常遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，發(fā)電廠輸送的電能，一般要 往往 通過高壓或超高壓輸電網(wǎng)絡(luò)送到負(fù)荷中心，然后在負(fù)荷中心由電壓等級(jí) 比 較低的網(wǎng)絡(luò)把電能分送到不同電壓等級(jí)的用戶。就電壓水準(zhǔn)及電能損失等方面而言，常閉式優(yōu)于常開式；但前者的控制和保護(hù)復(fù)雜，對(duì)某些電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，易于產(chǎn)生零序循環(huán)電流，并在反映接地短路保護(hù)方面易出問題。線路不超過這些數(shù)值時(shí)，可不考慮它們的分布參數(shù)特性，而只用將線路參數(shù)簡(jiǎn)單的集中起來的電路來表示。 圖 24 雙繞組變壓器的 T 型等值電路 圖各參數(shù)的計(jì)算公式如下： ????????????????????????100100%1 0 0 01 0 0 0100%1 0 0 02020222NNTNTNNSTNNSTVSIBVPGSVVXSVPR （ 22） 式中： TR — 變壓器 的總電阻 (Ω)； TX — 變壓器的總電抗 (Ω)； TG — 變壓器的電導(dǎo) (S)； TB — 變壓器的電納 (S)； — 變壓器的短路損耗 (kW)； — 變哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 壓器空載損耗 (kW)； NS — 變壓器的額定容量 (MVA)； — 變壓器的額定電壓 (kV)； — 變壓器的短路電壓百分值； 0%I — 變壓器的空載電流百分值； 除此之外，在計(jì)算中還經(jīng)常用到變壓器的 П 型等值電路 ，如圖 25 所示。 配電網(wǎng)潮流算法是配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)分析的基礎(chǔ)，配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、故障處理、無功優(yōu)化和狀態(tài)估計(jì)等都需要用到配網(wǎng)潮流的數(shù)據(jù)。一般給定配電網(wǎng)絡(luò)的始端電壓和末 端負(fù)荷，以饋線為計(jì)算基本單位。 LP=(double *)malloc((n+1)*sizeof(double))。 LQ[i]=LQ[i]/1000。 Q[i]=Q[i+1]+LQ[i]+(P[i+1]*P[i+1]+Q[i+1]*Q[i+1])/(Vn*Vn)*X[i]。 充分利用配電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ， 對(duì) 節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào) ,直接采用支路參數(shù)進(jìn)行計(jì)算 ,不需要形成導(dǎo)納矩陣和進(jìn)行三角矩陣 ， 簡(jiǎn)單處理代數(shù)方程就可以計(jì)算節(jié)點(diǎn)電壓和功率分布 。 同時(shí)我要感謝研究生 師兄的指點(diǎn)和幫助，在與師兄的交流中，我學(xué)到了很多知識(shí)，獲得了不少啟發(fā)。 cout節(jié)點(diǎn) i+1的電壓幅值 Vi+1=V[i+1]\n。i=n1。 cinV[1]。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 圖 27 簡(jiǎn)單輻射網(wǎng) 由圖 27 可知節(jié)點(diǎn) i 的注入有功功率和無功功率分別 為： ??? ????? ????? )()()1()( )()()1()( iQiLQiQiQ iPiLPiPiP (24) 其中 ， i= 1, 2, ……,N 1， N為節(jié)點(diǎn)數(shù) ， LP(i)為 第 i節(jié)點(diǎn)所帶負(fù)荷有功功率 ； LQ(i)為 第 i節(jié)點(diǎn)所帶負(fù)荷無功功率 ； 為第 i條線段上的有功功率損耗 ； 為 第 i條線段上的無功功率損耗 .第 i條饋線段的有功、無功損耗計(jì)算公式為 : ???????????????????222222)]1()1([)()()]1()1([)()(NNViQiPiXiQViQiPiRiP (25) 其中 ,i=1, 2,…… n,n為支路數(shù) . 例如：當(dāng) i=2時(shí)，如圖所示： 圖 28 三點(diǎn)電網(wǎng) 節(jié)點(diǎn) 2的注入有功功率和無功功率分別 為： 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 ??? ???? ???? )2()2()3()2( )2()2()3()2( QLQ PLPPP 第 2 條饋線段的有功、無功損耗計(jì)算公式為 : ???????????????222222)]3()3([)2()2()]3()3([)2()2(NNVQPXQVQPRP 主干饋線 節(jié)點(diǎn)電壓計(jì)算 在不要求特別精確時(shí)，電力網(wǎng)中任意線段的電壓損耗可以用電壓降落的縱分量代替，即： VQXPRV ??? （ 26） 在不計(jì)功率損耗是， V 取電力網(wǎng)的額定電壓；計(jì)功率損耗時(shí)，如用某一點(diǎn)的功率，就應(yīng)取同一點(diǎn)的電壓。從早期的高斯 — 塞德爾迭代法發(fā)展到牛頓 — 拉夫遜法，進(jìn)而到國(guó)內(nèi)外目前廣泛采用的 PQ 分解法，人們已研究出了 多種有效的潮流計(jì)算方法，然而這些一般都只適用于輸電網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)于低壓配電網(wǎng)絡(luò)其應(yīng)用效果并不顯著，這是因?yàn)榈蛪号潆娋W(wǎng)與輸電網(wǎng)不同，低壓配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涑瘦椛錉?，線路的 R /X 很高，一般而言，配電系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)呈樹狀結(jié)構(gòu)。輻射狀配電網(wǎng)前推回代法潮流計(jì)算其實(shí)包含連續(xù)的兩步迭代計(jì)算，稱之為回代和前推 (backward and forward sweep)，根據(jù)配電饋線的輻射狀結(jié)構(gòu)，在推算過程中不斷更新支路電流和節(jié)點(diǎn)電壓 。線路電壓不高時(shí)，這種線路電納 B 的影響不大，可略去。在輻射網(wǎng)中每條饋線可看成一棵樹，饋線與饋線之間除在樹根處通過高壓輸電網(wǎng)相連外，若無回環(huán)則沒有其它電氣聯(lián)系。 在城市電網(wǎng)系統(tǒng)中 ,主網(wǎng)是指 110kV 及其以上電壓等級(jí)的電網(wǎng)，主要起連接區(qū)域高壓 (220kV 及以上 )電網(wǎng)的作用 。前推回代法在配電網(wǎng)潮流計(jì)算中簡(jiǎn)單實(shí)用，所有的數(shù)據(jù)都是以矢量形式存儲(chǔ)，因此節(jié)省了大量的計(jì)算機(jī)內(nèi)存，對(duì)于任何種類的配電網(wǎng)只要有合理的 R/X 值，此方法均可保證收斂。 在 九十年代中后期，配電自動(dòng)化的發(fā)展進(jìn)入了實(shí)施階段，實(shí)測(cè)的三相哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 負(fù)荷嚴(yán)重不對(duì)稱，使人們開始重視研究配電網(wǎng)的三相潮流計(jì)算方法。所以潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)一種最重要最基本的運(yùn)算。 配電網(wǎng)潮流計(jì)算研究目的及意義 由于我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展， 電力的供應(yīng)和需求已遍及到社會(huì)生產(chǎn)、人民生活的各個(gè)層面，社會(huì)對(duì)電力的需求量在日益增加。 配電網(wǎng)潮流計(jì)算是配電管理系統(tǒng)高級(jí)應(yīng)用軟件功能組成之一。 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展，中低壓配電網(wǎng)供電可靠性低、發(fā)展落后的問題日漸突出。出現(xiàn)了眾多針對(duì)配電網(wǎng)特殊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱潮流算法。目前大多數(shù)的配電網(wǎng)的潮流算法都采用了相分量法。因此，建立合適的配電網(wǎng)潮流模型，用合適的方法去求解是十分有必要的。 環(huán)網(wǎng)形或網(wǎng)格形系統(tǒng)中的用戶具有備用電源，而輻射形若采用雙路供電方式也可提高供電可靠性，只是造價(jià)高些。 電力網(wǎng) 數(shù)學(xué)模型 電力網(wǎng)數(shù)學(xué)模型包括輸電線數(shù)學(xué)模型和變壓器數(shù)學(xué)模型 。在 T 型等值電路中，線路的總導(dǎo)納集中在中間，而線路的總阻抗則分成兩半，分別 串聯(lián)在它的兩側(cè)。電源疊加法每次求解時(shí)要對(duì)各個(gè)電源逐一進(jìn)行疊加，求解較為繁鎖。 八十年代中期到九十年代中期，隨著國(guó)際國(guó)內(nèi)電力企業(yè)對(duì)配電網(wǎng)管理的重視程度的不斷加深，對(duì)配電網(wǎng)潮流的研究也廣泛開展起來，這期間出現(xiàn)了眾多結(jié)合配電 網(wǎng)特殊結(jié)構(gòu)而開發(fā)的簡(jiǎn)單迭代算法。 Q=(double *)malloc((n+1)*sizeof(double))。 LP[i]=LP[i]/1000。 for(i=n1。圖 41 為程序編輯 ，圖 42 為程序運(yùn)行。s method in optimization allows to find a solution for the situation when initial data are outside the existence domain and to pull the operation point onto the feasibility boundary by an optimal path. Also it is possible to estimate a static stability margin by utilizing Newton39。 if(fabs(V[i+1]V[i])1e4) cout電壓幅值偏差過大 !!!\n。 cout請(qǐng)輸入第 i條線路的電抗 Xi=。 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 for(i=2。 double *P,*Q,*R,*X,*LP,*LQ,*V,*deltaV,*a。 配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)呈輻射狀，在正常運(yùn)行時(shí)是開環(huán)的，只有在倒換負(fù)荷或發(fā)生故障時(shí)才有可能出現(xiàn)短時(shí)環(huán)網(wǎng)運(yùn)行情況。正是這一差距決定了 二者本質(zhì)上的不同：描述交流電 路特性的方程，如節(jié)點(diǎn)電壓、回路電流方程，是線性方程，而描述電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性的潮流方程是非線性方程。 所謂中等長(zhǎng) 度線路，是指長(zhǎng)度在 100300km 之間的架空線路和不超過 100km 的電力電纜線路。給定饋線根節(jié)點(diǎn)電壓及沿線各負(fù)荷點(diǎn)的負(fù)荷，此饋線的潮流分布就完全給定，而與其它饋線沒有關(guān)系。我國(guó)剛從重發(fā)電輕供電狀態(tài)中轉(zhuǎn)變過來，而在供電投資中，輸電投資大于配電投資。比較而言，前推回代法充分利用了網(wǎng)絡(luò)呈輻射狀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單，計(jì)算效率高，具有較好的收斂性，被公認(rèn)是求解輻射狀配電網(wǎng)潮流問題的最佳算法之一。序分量法能將系統(tǒng)中對(duì)稱部分的等值電路的三相電流電壓之間的關(guān)系解耦，計(jì)算量較小。 盡管對(duì)電力系統(tǒng)潮流的研究早在六十年代就已經(jīng)開始，但由于配電系統(tǒng)在電力工業(yè)中沒有得到充分的重視，直到七十年代末以前，配電網(wǎng)的潮流計(jì)算仍處于手算階段。城市配電網(wǎng)是城市現(xiàn)代化建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，是現(xiàn)代化城市必不可少的電能供應(yīng)系統(tǒng)。 哈爾濱理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書