电力系统分析程序设计报告

电力系统分析潮流计算报告

学院电气工程学院

专业班级12 电气工程及其自动化1班

学生姓名陈剑秋

学生学号201230088099

班内排序14

指导教师房大中

提交日期 2014年05月 20日

目录

一计算原理及计算流程 (1)

1.1前推回代法计算原理 (1)

1.2前推回代法计算流程 (3)

1.3主程序清单： (4)

1.4输入文件清单： (6)

1.5计算结果清单： (7)

二前推回代法计算流程图 (8)

三参考文献 (9)

一计算原理及计算流程

1.1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1-1所示的网络结构即为典型的辐射状配电网结构。

图1-1 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：

//j

j

j j j

S U

P jQ U ij I *

**==- （1-1）

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

***

·

==+å （1-2）

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

(1)(1)(0)j ij ij

i U I Z U *

*

*

=- （1-3）

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：

(1)(1)(0)

j j j U U U **

D =

- （1-4）

5）计算节点电压修正量的最大值max(())

k j U D ；

6）判别收敛条件：

max(())k j U e

D < （1-5）

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（1-5）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 ：

ij

j

j

S U I

·*

= （1-6）

总之，（1-1）~（1-3）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（1-1）~（1-2）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（1-3）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。

1.2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1-2 节点配电网结构图

表2 系统负荷参数

1.3主程序清单：[PQ,FT,RX]=case114(); %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

while maxd>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;

for i=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/MW RX(i,1)~R

PQ1(i,2)=PQ2(kf,3)+RX(i,2)*x; %计算沿支路的无功损耗/Mvar RX(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;

for i=NB:-1:1

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

end

maxd=abs(V2(2)-V(2));

V2(1)=V(1);

for i=3:1:NN

if abs(V2(i)-V(i))>maxd;

maxd=abs(V2(i)-V(i));

end

end

maxd

k=k+1

PQ1 %潮流分布即支路首端潮流MV A

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