基于前推回代法的配电网潮流计算

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基于前推回代法的配电网潮流计算

基于前推回代法的配电网潮流计算

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。

基于前推回代法的配电网潮流改进算法

基于前推回代法的配电网潮流改进算法

基于前推回代法的配电网潮流改进算法【摘要】前推回代算法是对辐射型配电网络进行潮流计算的有效算法。

针对以往前推回代法需对网络进行复杂的节点支路编号,导致计算复杂。

本文在配电网独特的辐射状拓扑结构基础上,通过对节点电压、功率进行简单的代数迭代计算,形成了一种实用的配电网潮流改进算法。

经分析表明,该算法不涉及节点导纳矩阵的计算、无需复杂的拓扑编号。

文末算例表明了算法编程简单,结果精确。

【关键词】潮流计算;配电网;前推回代配电网潮流计算是配电网的基础,它根据给定的网络结构及运行条件来确定整个网络的电气状态、经济运行、无功优化和故障处理。

稳态运行的配电网拓扑结构多成辐射状,配电网具有R/X较高且PQ节点数量较多,PV节点数量较少的特点。

上述特点造成雅克比矩阵对角元素破坏,条件过多以至于牛顿法无法收敛到真解;快速解耦法仅仅适用于XR的条件下,与配电网特征不符。

如今国内外很多学者提出了适合于配电网潮流计算的方法,其中主要有前推回代法[1]、ZBUS[2]法、回路阻抗法[3]等。

其中前推回代法以其简单、灵活、方便等优点[4],在配电网潮流计算中得到了广泛的应用。

本文主要采用前推回代法进行计算,并对其做了一定的改进使其更具有实用性。

本方法直接利用阻抗参数进行电压和功率分布计算,计算过程为纯代数计算,不涉及复杂的电导矩阵运算同时能考虑到线路损耗。

通过计算过程和算例分析可以看出本方法的优点。

图1 典型配电网络结构图Fig.1 Typical structure of distributed grid1.典型配电网前推回代法计算步骤为说明实现方法的优越性,如图1所示的典型配电网络结构图来阐述本文的计算步骤。

该配电网络可理解为单一配电母线上每一个节点只有一个注入电流和三个输出电流(线路阻抗,接地电抗和负载)。

如图一所示,该配电网共有i个节点,i-1条支路。

在根节点电压和符合功率已知的情况下可以求出全网节点电压和功率分布。

基于前推回代法的含分布式电源配电网潮流计算

基于前推回代法的含分布式电源配电网潮流计算

点,双馈式电机一般则等效为PQ 节点。

燃料电池通常在系统中等效为PV 节点;微型燃气轮机则根据对励磁控制方式的不同分为两种,当控制励磁方式为电压控制时可以看作为PV 节点;当控制方式为功率因数时等效为PQ 节点[4-10]。

2 改进的前推回代法潮流计算2.1 PV 节点的无功修正计算对于PV 节点的处理,文章采取对PV 节点进行无功功率修正的方法,取无功功率初值为:0min max ()/2Q Q Q =+(1)式中:Q max 为无功功率的上限;Q min 为无功功率的下限。

设U 0为PV 节点的额定电压,则节点电压的差值△U =U 0-U 。

可得不同迭代次数的无功功率:1()T T T T Q Q Q Q f U +=+∆=+∆ (2)式中:T 为迭代次数;△Q 为无功功率的修正值。

当配电网络的末端有n 个PV 节点时,设PV 节点处和使用电流逆变器的微型燃气轮机。

修正节点的无功功率由注入电流值、有功功率及上一次迭代电压值得出,如下:1T Q +=(9)式中:P 为节点注入的有功;f k 以及e k 为节点电压在第k 次迭代的实部以及虚部;I 为注入电流值;Q T +1为分布式电源在第k +1次迭代的无功功率值。

2.3 PQ(V)节点的无功修正计算感应异步电机具有恒速、恒频的特性,因此可以看作具有电压静特性的PQ(V)节点。

设各个符号意义表示如下:U 为发电机端电压,kV ;I s 为定子电流,A ;I r 为转子电流,A ;I m 为励磁电流,A ;s 为转差率;R e 为机械负载等效电阻,Ω;X σ为漏磁抗,Ω;X m 为励磁电抗,Ω;R 为转子电阻,Ω。

可以推导功率因数角正切公式以及感应电机输出电磁功率公式,分别为:()22tan m m R X X X s RX sσσδ++=(10)7步,若不满足则进行第8步。

(7)判断所有非PV节点的电压是否收敛,判断条件为该次计算得出的电压幅值上一次迭代得出的电压幅值之差,取绝对值看是否满足收敛精度。

基于前推后代法的配网潮流程序设计

基于前推后代法的配网潮流程序设计

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基于简单图的配网潮流递归前推回代法

基于简单图的配网潮流递归前推回代法
Lo d Fl w m p t t n i s rb to y t m s a o Co u a i Dit i u i n S se o n
O h- a g U Z ign
( unzo பைடு நூலகம் e upyB ra i t un zo 14 0 hn ) G aghuP w r p l ueuLmi S ,G a gh u 0 ,C ia 51
Absr c :A e tp fb c / r r we p meh dfrla o o uaini it b to ytmsi nr d c di hsp p r wh c ta t n w y e0 a kf wads e to o df w c mp tt ndsr uin sse sito u e n ti a e , o o l o i ih
路 的起始 端 功 率 ,直 至树 状 拓 扑 的根 节 点 ( 电源 节点) 3 ;()再 以 电源点 已知 电压 ( 假设 在迭 代 常
过程中保持不变 ,即为所谓平衡节点 )和刚求出
的 支 路 起 始 端 功 率计 算各 段 支 路 的 电压 降 相 量 , 进 而计 算 出本 段 支路 末 端 电压 ,重 复此 步 骤 直 至
e h n e s we1 Ca c l t n r l t d wi e o s a r a y e c u d i l o ih n a c d a l. lu ai e a e t z r si le d x l de n t a g rt m, sn e o l h r e t p l g s c n i e e o h he i c n y t e te o o o i o sd r d, S ti y Oi s
J AVA e vrn n . smpefo ra itiut n sse s dt e th aiiyo emeh di i a e . n io me tA a l rm e l srb i ytmsi u e ots ev dt fh to t sp p r d o s t l t nh

基于分层前推回代法的配电网潮流计算研究

基于分层前推回代法的配电网潮流计算研究
本文引用格式:张丽虹 . 基于分层前推回代法的配电网潮流计算研究 [J]. 新型工业化,2018,8(5):19-27. DOI:10.19335/ki.2095-6649.2018.5.003
基于分层前推回代法的配电网潮流计算研究
张丽虹
(贵州大学电气工程学院,贵州 贵阳 550025)
摘要:配电网电力系统与输电网相比具有特殊性,传统的用于计算电力系统潮流的高斯塞德尔迭代法、牛顿 迭代法等已经不适用于复杂的配电网电力系统。因此本文在前推回代潮流计算方法的基础上引入了分层的概念, 将电力系统中的所有电气节点、支路进行分层,再分别从叶节点和根节点开始进行前推和回代运算,不仅有效提 高了电力系统潮流计算的速度,而且可用于多节点、多支路的并行计算中。通过算例验证,并与 EMTDC 运算结 果相对比,证明该方法具有较高的准确性。
1 分层的前推回代法

在传统的配电网前推回代潮流计算方法的基础上,首先将电力系统中的所有电气节点、支路进行
分层,最上层为根节点,下层节点以二叉树的形式布置,节点和支路按照从上至下,从左至右的原则
进行编号。其基本原理是令根节点为三相电压幅值和相角已知的平衡节点,初始化时令其他所有节点
Abstract:The power system of the distribution network is special in comparison with the transmission network. The traditional Goss-Seidel iterative method and Newton iteration method used to calculate the power flow of the power system have not been applied to the complex distribution network power system. Therefore, based on the forward backward and forward power flow calculation method, the concept of stratification is introduced to divide all the electrical nodes and branches in the power system, then proceed from the leaf node and root node to push forward and back generation operations respectively. It not only effectively improves the speed of power flow calculation, but also can be used in parallel computing with multiple nodes and multiple branches. The example is verified and compared with the result of EMTDC operation. It is proved that the method is of high accuracy.

基于前推回代法和牛顿拉夫逊法的配电网潮流计算

基于前推回代法和牛顿拉夫逊法的配电网潮流计算

基于前推回代法和牛顿拉夫逊法的配电网潮流计算彭穗;何朋亮;刘志伟;欧阳文建;刘文峰【摘要】In allusion to the disadvantage of high requirement for initial value of Newton-Raphson method when flow calculation is carried on,and combining the open-loop radial structure features of power distribution network this paper proposes the flow calculation of power distribution network based on forward-backward sweep method and Newton-Raphson method.In this method,the first iteration result of forward-backward sweep method is taken as the initial value of Newton-Raphson method,which can meet the Newton-Raphson method’s requirements of initial value with a good convergence speed.Cases show that the flow calculation of power distribution network based on forward-backward sweep method and Newton-Raphson method has fewer iteration numbers and good convergence.%针对牛顿拉夫逊法计算潮流时对节点电压初值的要求高的缺点,结合配电网为放射状网络的特征,提出基于前推回代法和牛顿拉夫逊法的配电网潮流计算,利用前推回代法第一次迭代的结果作为牛顿拉夫逊法的初值,能够满足牛顿拉夫逊法对初值的要求,且具有良好的收敛速度。

基于改进前推回代的含分布式电源配电网潮流计算方法

基于改进前推回代的含分布式电源配电网潮流计算方法

基于改进前推回代的含分布式电源配电网潮流计算方法DOI :10.19557/ki.1001-9944.2021.06.002陈慧娜,杨军,高梦妍,赵通,李依霖(北京石油化工学院电气工程及其自动化系,北京102600)摘要:分布式电源接入配电网增加了潮流分布方向的不确定性及电压水平的不稳定性,使得传统的前推回代法不再适用。

该文主要对不同类型的分布式电源建立节点模型,并对前推回代方法进行改进,实现了含分布式电源的配电网潮流计算优化求解。

并在仿真环境中针对不同类型节点、不同接入位置以及不同参数设置等多种情况进行仿真分析,通过与不含分布式电源情况对比,明显降低了配电网有功损耗和无功损耗,并且节点电压也得到了提高,验证了该文所述方法的可行性与有效性。

关键词:分布式电源;配电网;潮流计算;前推回代法中图分类号:TM744文献标识码:A文章编号:1001⁃9944(2021)06⁃0006⁃06Power Flow Calculation Method for Distribution Network with Distributed Gen ⁃eration Based on Improved Forward and Back GenerationCHEN Hui ⁃na ,YANG Jun ,GAO Meng ⁃yan ,ZHAO Tong ,LI Yi ⁃lin(Department of Electrical Engineering and Automation ,Beijing Institute of Petrochemical Technology ,Beijing 102600,China )Abstract :The access of distributed power sources to the distribution network increases the instability of power flow distribution and voltage levels ,making the traditional forward ⁃backward method no longer applicable.This paper es ⁃tablishes node models for different types of distributed power sources ,and improves the forward ⁃backward method to realize the optimal solution of power flow calculation for distribution networks with distributed power sources.In the simulation environment ,simulation analysis is carried out for different types of nodes ,different access locations anddifferent parameters ,etc.,which verifies the feasibility and effectiveness of the method described in this article.Key words :distributed power generation ;distribution network ;power flow calculation ;forward ⁃backward method 收稿日期:2021-01-25;修订日期:2021-04-12基金项目:国家级大学生创新创业训练计划项目(2020J00006)作者简介:陈慧娜(2000—),女,本科,研究方向为电气工程及其自动化;杨军(1985—),男,博士,高级工程师,研究方向为配用电自动化;高梦妍(2001—),女,本科,研究方向为电气工程及其自动化;赵通(2000—),男,本科,研究方向为电气工程及其自动化;李依霖(1998—),女,本科,研究方向为电气工程及其自动化。

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,如图2-1 所示。

图2-2 П型等值电路图2-3 T 型等值电路在П型等,T 型等值电路如图2-4所示。

图2-7简单辐射网
时,如图所示:
图2-8 三点电网
例如:只有两个节点时,
图2-9 两点电网
所示:
以及电压相角偏差。

图4-1 8节点主干馈线配电网
a
b
a
b图4-2程序运行
and absolute values of voltages of nodes 1, 2 and 3 were fixed.
Fig. 1 – The Test scheme
In Figure 2, the boundary of existence
state is presented in angular coordinates δ1-δ2
positive value of the Jacobian determinant:
J
>
det()0
As a result of the power flow calculation
optimization, the angle values have been received, these values corresponding to the given capacities in Fig.2 (generation is positive and loading is negative).
For the state points which are inside
function (2) has been reduced to zero. For
boundary of the existence domain, objective function (2) has not been reduced to
Fig. 2 – Domain of Existence for a Solution
Fig.3 - Boundary of existence domain
In Fig.3, the boundary of the existence domain is presented in coordinates of capacities P1-P2. State points occurring
domain (6) have been set by the capacities
domain. As a
result of power flow calculation by minimization
method in optimization, the iterative process converges to the nearest boundary point. It is due to the fact that surfaces of the equal level of objective function (2) in coordinates of nodal capacities are proper circles (for threemachine system) having the centre on the point defined by given values of nodal capacities The graphic interpretation of surfaces of the equal level of objective function for operating point state with 13000 MW loading bus 1 and 15000 MW generating
12
Fig.4 - Paths of pulling the operation point onto the feasibility boundary IV. COMBINATION OF METHODS
If to compare the Newton’s method in optimization for power flow calculation with newton-Raphson using a Jacobian matrix, the method computational costs on each
iteration will be several times greater
filled up by nonzero elements 2.5-3 times greater than with Jacobian one. Each row of Jacobian matrix corresponding
corresponding to all incident buses of the scheme. Each row of Hessian matrix contains nonzero elements in the
neighboring buses, but also their
和2的容量,节点1、2的电压幅值是给定的。

图1 试验网络
的容量也与给定的容量不同。

图2 一个解的存在域
图3 存在域边界
中,存在域的边界在坐标系P1-P2中表示出来。

存在域(
边界上的状态点受到存在域外容量的限制。

以优化牛顿法为基础对最小化)进行潮流计算导致了迭代过程收敛到最近的边界点上,这是因为在同一水平上的目标函数(2)的边界是一个圆(对于三节点的系统)
W
这个圆的圆心与给定节点容量的点重合。

在图3
负载的节点1和15000MW注入功率的节点2
标函数边界作了图形解释。

当存在域边界奇异时,Hessian
)的行列式是一个接近于0的正数或者是雅克比矩阵行列
图4 工作点移到到可行性边界的路径
在潮流计算中如果将优化的牛顿法和利用雅克比矩阵的牛顿
逊法进行比较,我们会发现每一种方法的计算成本都是利用
金子那个非零元素填充的方法的2.5到3倍。

雅克比矩阵的每一行都与每一个节点对应,它的每一个非零元素都和某一个节点有关系。

的每一行的非零元素不仅与邻近节点相对应,而且与邻近节点的礼金节点对应。

然而,我们可以通过综合应用牛顿——拉夫逊法和优化牛顿法来补偿这些不足。

这意味着一部分节点可以用传统的牛顿法来计算,其它的节点可以用优化牛顿法来计算。

第一组的节点包括那些节点容量一般不会改。

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