电力系统分析潮流计算讲解Word格式.docx
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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。
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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:
(2-1)
式中,是节点j的功率,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:
(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
(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:
(2-4)
5)计算节点电压修正量的最大值;
6)判别收敛条件:
(2-5)
其中k为迭代次数,若最大电压修正量小于阈值,则跳出循环,输出电压计算结果;
否则重复步骤
(1)~(6),直到满足(3-5)式的条件为止。
7)在得到各个节点的电压电流后,就可以计算线路潮流S:
(2-6)
总之,(2-1)~(2-3)式为一组递归方程,对树进行前向遍历,从树的末梢节点出发,利用已知的负荷功率,逐一计算(2-1)~(2-2)式,即可求得根节点处的电流,再从根节点出发,对树进行后向遍历,用(2-3)式可求各节点电压。
这样就完成一次前推后代的计算,迭代重复进行,直至满足收敛标准为止。
2.2前推回代法计算流程
要看懂前推回代法计算程序,报告叙述计算原理及计算流程。
绘制计算流程框图。
确定前推回代支路次序(广度优先,或深度优先),编写前推回代计算输入文件。
进行潮流计算。
下列为节点配电网结构图及系统支路参数和系统负荷参数表。
图2-2节点配电网结构图
表1系统支路参数
支路
R(Ω.)
X(Ω.)
B/2(TK)(S)
1~2
3.367
3.685
0.0
2~3
2.356
2.541
3~4
1.145
1.28
4~5
4.524
5.04
2~6
0.856
1.14
6~7
2.745
2.965
2~8
3.743
4.251
8~9
2.237
2.756
3~10
4.14
4.696
3~11
1.328
1.763
11~12
2.436
2.866
4~13
3.521
3.966
表2系统负荷参数
节点编号
节点类型
节点初始电压(kV)
Pi(MVA)
Qi(MVA)
1
根节点
10.4
2
中间节点
10.0
0.0342
0.0301
3
0.0693
0.0642
4
0.0845
0.0763
叶节点
0.0295
0.0261
6
0.0474
0.0409
0.1176
0.0957
8
0.0946
0.0857
0.0916
0.0859
0.0271
0.0229
11
0.0696
0.0643
12
0.0676
0.0579
13
0.0298
0.0242
2.3主程序清单:
[PQ,FT,RX]=case113();
%调用数据文件
NN=size(PQ,1);
%节点数
NB=size(FT,1);
%支路数数
V=PQ(:
1);
%V初始电压相量
maxd=1
k=1
whilemaxd>
0.0001
PQ2=PQ;
%每一次迭代各节点的注入有功和无功相同
PL=0.0;
fori=1:
NB
kf=FT(i,1);
%前推始节点号
kt=FT(i,2);
%前推终节点号
x=(PQ2(kf,2)^2+PQ2(kf,3)^2)/V(kf)/V(kf);
%计算沿线电流平方A
PQ1(i,1)=PQ2(kf,2)+RX(i,1)*x;
%计算支路首端有功/MWRX(i,1)~R
PQ1(i,2)=PQ2(kf,3)+RX(i,2)*x;
%计算沿支路的无功损耗/MvarRX(i,2)~X
PQ2(kt,2)=PQ2(kt,2)+PQ1(i,1);
%用PQ1去修正支路末端节点的有功P单位MW
PQ2(kt,3)=PQ2(kt,3)+PQ1(i,2);
%用PQ1去修正支路末端节点的有功Q单位Mvar
PL=PL+RX(i,1)*x;
end
angle
(1)=0.0;
fori=NB:
-1:
kf=FT(i,2);
%回代始节点号
kt=FT(i,1);
%回代终节点号
dv1=(PQ1(i,1)*RX(i,1)+PQ1(i,2)*RX(i,2))/V(kf);
%计算支路电压损耗的纵分量dv1
dv2=(PQ1(i,1)*RX(i,2)-PQ1(i,2)*RX(i,1))/V(kf);
%计算支路电压损耗的横分量dv2
V2(kt)=sqrt((V(kf)-dv1)^2+dv2^2);
%计算支路末端电压/kV
angle(kt)=angle(kf)+atand(dv2/(V(kf)-dv1));
%计算支路
maxd=abs(V2
(2)-V
(2));
V2
(1)=V
(1);
fori=3:
1:
NN
ifabs(V2(i)-V(i))>
maxd;
maxd=abs(V2(i)-V(i));
end
maxd
k=k+1
PQ1%潮流分布即支路首端潮流MVA
V=V2%节点电压模计算结果kV
angle%节点电压角度计算结果单位度
PL%网损单位MW
clear
2.4输入文件清单:
function[PQ,FT,RX]=case113()
PQ=[
%节点电压有功无功
10.400
10.00.03420.0301
10.00.06930.0642
10.00.08450.0763
10.00.02950.0261
10.00.04740.0409
10.00.11760.0957
10.00.09460.0857
10.00.09160.0859
10.00.02710.0229
10.00.06960.0643
10.00.06760.0579
10.00.02980.0242
];
FT=[
%首端末端
103
54
134
43
1211
113
76
62
98
82
32
21
RX=[
%RX
4.144
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