浅析配电网潮流计算的特点
探讨配电系统潮流计算
探讨配电系统潮流计算【摘要】随着配电系统规模的不断扩大，人们开始将经济性和安全性统一考虑起来。
而以数学规划为模型的潮流计算能够很好地处理约束条件。
它不但能在模型中引入凡是表示成状态变量和控制变量函数的各种不等式约束条件，而且能将配电系统对于经济性、安全性和电能质量这三个指标完美地统一起来。
【关键词】配电；潮流计算；数学模型；现状1 配电系统潮流计算的数学模型配电系统潮流计算的数学模型是大型多约束非线性规划问题，要求在满足特定的配电系统运行和安全约束条件下，通过调整系统中可利用控制手段实现预定目标最优的系统稳定运行状态。
它把配电系统经济调度和潮流计算有机地融和在一起，以潮流方程为基础，进行经济与安全(包括有功与无功)的全面优化。
针对不同应用配电系统潮流计算模型可选择不同的控制变量、状态变量集合，不同的目标函数以及不同的约束条件。
2 潮流计算模型的研究现状2.1在电力市场定价中应用实时电价计算是一个带网络约束的配电系统优化问题，与传统配电系统潮流计算不同，它的目标函数是基于发电厂报价的市场总收益最大，而不是单纯的发电成本最小。
总之，实时电价方面潮流计算的扩展主要是考虑对偶变量提供的丰富的经济信息及影响实时电价的各种因素，计算其对生产费用的灵敏度，并将其组合在一起构成实时电价。
缺陷是数学上还不够严格，各种相关因素不易考虑周全。
2.2 动态潮流计算配电系统实际是一个动态变化的系统，各个时段之间相互影响。
单个时段最优控制行为的简单总和并不能达到整个研究时段内的整体最优;前一时段到后一时段控制变量的转移有困难或者不可能(如机组爬升率限制)。
因此有必要在潮流计算中考虑和时间相关的约束。
目前所考虑的主要是机组的爬升率的限制。
2.3 含FACTS元件的潮流计算FACTS作为变革性的前沿技术实现对交流输电系统的快速灵活控制，以提高系统整体运行水平。
由于FACTS元件(如统一潮流控制器(UPFC)，可控移相器(TCPAR)，可控串联补偿器(TCSC)等)的引入，其支路潮流控制功能对潮流计算问题的建模提出了挑战。
配电网络电气计算.pptx
（三）谐波分布计算的特点
配电网是输电网和用户之间的纽带，它实现 直接向用户供电的功能，而用户是谐波的滋生 地，因此配电网是谐波的首要受害者和传播者， 它本身的结构和参数以及并联电容器装置的参 数，决定了它对谐波的传播特性，即是放大了 还是抑制了谐波。谐波源应视为电流源，并按 阻抗分流原理确定它在配电网中的分布。
在配电网有功电源的分布一定的情况下， 配电网的有功网损是各节点无功补偿容量 的函数，因此，配电网的有功网损，即无 功补偿的目标函数可以写成
P P (QC1, QC 2 , , QCj , , QCm )
第22页/共38页
经过无功最优补偿以后，无功功率应该满足下面 的平衡方程，即等式约束条件
P QCj
OP , ( j
1,2,, m)
或
第27页/共38页
（二）遗传算法
遗传算法是一种基于自然群体遗传演化机制的高 效探索算法。它摒弃了传统的搜索方式，模拟自 然界生物进化过程，采用人工进化的方式对目标 空间进行随机化搜索。它将问题域中的可能解看 作是群体的一个个体或染色体，并将每一个体编 码成符号串形式，模拟达尔文的遗传选择和自然 淘汰的生物进化过程，对群体反复进行基于遗传 学的操作(选择、交叉和变异)，根据预定的目标适 应度函数对每个个体进行评价，依据“适者生存， 优胜劣汰”的进化规则，不断得到更优的群体， 同时以全局并行搜索方式来搜索优化群体中的最 优个体，求得满足要求的最优解。
一、配电网潮流计算的特点
网设施
配电系统多采用闭式网络结构， 具有开式运行的特点，因此，网络 往往呈现放射状。在6～10kV的配 电网中，往往只有一个电源点，因 此线路上的功率通常具有单向流动 性等等。
不能简单套用高压输电网潮流计 第1页/共38页 算常用的高斯-赛德尔法、牛顿法拉夫逊法或PQ分解法等方法。
含分布式电源的配电网潮流计算
含分布式电源的配电网潮流计算一、概述随着智能电网的建设和电力市场的逐步推行，传统的集中式大电网供电模式已无法满足当今社会对电力的需求。
分布式发电技术具有环保、高效、灵活的特点，已成为未来电网发展的重要方向。
由于分布式电源的引入，配电网中将出现许多新的节点类型，传统的潮流算法在处理这些节点时往往难以达到预期的效果。
潮流计算是开展配电网其他研究工作的基础，因此研究含分布式电源的配电网潮流计算显得尤为重要。
本文将针对含分布式电源的配电网潮流计算方法进行论述，包括分布式电源配电网潮流计算的必要性、分布式电源的类型和特性、传统潮流计算方法的局限性以及改进和优化的潮流计算算法等内容。
通过研究和分析，旨在为含分布式电源的配电网潮流计算提供有效的方法和思路，以促进智能电网的可持续发展。
1. 分布式电源的发展背景与现状分布式电源的兴起是地球环境可持续发展政策与技术进步的产物。
在21世纪初，随着高效绿色的小型独立电源的发展，分布式电源的概念应运而生。
分布式电源主要指传统的分散独立小型电源，以及采用分布式技术联网上网的一“群”或成组的小型分散电源。
这些电源包括自然能源（如水电、风电、太阳能发电等）、化石燃料发电（如内燃发电机组、燃气轮机发电机组、燃料电池等）、废弃物发电（如垃圾发电等）和贮能电源（如抽水蓄能发电、蓄电池组等）。
分布式电源的发展受到世界能源、电力界的关注，并在工业发达国家中得到热议。
其发展的原因主要有三个方面：各种小型分散型绿色环保电源的迅速发展，对电力系统的影响越来越大大电网的发展受到环保和需求的限制，为分布式电源的发展提供了机遇分布式电源可以充分利用用户附近各种分散的能源，提高能源利用率，减少因远距离输送电力产生的线路损耗，具有经济和环保意义。
近年来，分布式电源在能源系统中的比例不断提高，正在给能源工业带来革命性的变化。
特别是在全球倡导节能减排、调整能源结构的大背景下，分布式电源项目得到大力推广。
例如，我国在2013年以后，国家电网公司积极为分布式电源项目接入电网提供便利，并在项目的前期受理及工程建设等方面开辟绿色通道。
配电网络的拓扑分析及潮流计算
在矩阵中第一、二列为支路的父节点与子节点，第三、四列是支路的电阻与电抗(与支 路编号对应)，第五、六列为子节点的有功负荷与无功负荷(与支路编号对应)；最后三行为 连支，其余为树支；连支子节点的负荷功率可以通过树支支路数据得到。 在这种存储方式下，当有连支闭合时，就应有树支打开，此时把连支的数据和树支相应 的数据进行互换得到新的结构数组，但是此时并不能保证连通和辐射。互换后，第一步检查 第二列是否有相同的子节点， 如果两行有相同子节点号，则对这两条支路中某一条支路的正 方向进行调整，保证子节点号不同。第二步是通过从根节点开始，搜索是否能到达所有的子 节点，否则网络不连通。
PL , j jQ L , j U
j
(2-6)
——节点 v 电压的共轭。 式中 PL , j jQL , j ——节点 v j 负荷功率的共轭； U j j
如果支路
bj
的末点
vj
不是末梢点，则支路电流
I j
应为该支路末点
vj
电流和其所有
子支路的电流之和，即
I I I j L, j k
0.8190 0.1872 0.7114 1.03 1.044 0.1966 0.3744 1.468 0.5416 0.5910 0.7463 1.289 0.7320 0.164 1.5042 0.4095 0.7089 0.4512 0.8980 0.8960 0.2030 0.2842 10.59 0.8042 0.5075 0.9744 0.3105 0.3410 2.0 2.0 2.0 0.5 0.5
kd
(2-7)
式中 d 为以节点 v j 为父节点的支路的集合。 显然，根据式(2-5)~式(2-7)，由末梢点向电源点第推就可以得到各支路的电流， 然后根据式(2-3)从电源点向末梢点回推就可以求得各节点电压。 前推回代法计算简单，内存需求少，是辐射网潮流计算的好方法。
最优潮流计算的基本特点
最优潮流计算的基本特点
最优潮流计算是电力系统中重要的分析方法。
它是分析电力系统的方法之一，主要用于发电机运行状态的设计优化和设备或系统的安全运行状态明确。
在电力系统中，它利用数学模型和算法以最小代价来完成负荷等任务。
最优潮流计算具有三个基本特点。
首先，它是电力系统的无功优化分析和运行调整算法。
因为它使得数学模型和算法被用来解决电力系统中的无功功率平衡和电压调整问题，这样有利于将电力系统最优化。
其次，最优潮流调度可以有效地优化电力系统的可靠性和稳定性以及负荷量。
最优潮流调度可以改善电力系统的可靠性，使电力系统可以更加稳定。
同时，它还可以有效地控制电力系统中的负荷，合理地分配负荷，从而提高电力系统的效率和稳定性。
最后，最优潮流计算可以为节能提供有效的支持。
它不仅可以提高电力系统的效率，而且还可以降低电力消耗，降低操作成本和维护成本。
另外，最优潮流调度也可以有效地减少电力系统中产生的污染物，从而实现节能减排。
总之，最优潮流计算是电力系统中重要的分析方法，具有无功优化分析、可靠性和稳定性的优化以及节能减排的优势。
它是电力系统优化运行和节能减排的重要手段，有赖于它电力系统能获得更加稳定可靠的运行，实现节能减排的目的。
配电系统潮流计算综述
了整个 电 网电压 失稳 甚 至崩 溃 。另 一方 面 ， 取 配 求
电系统 电压稳 定极 限必须 考 虑 发 电机 的 无 功 限制 ，
在 目前潮 流计 算分 析 中发 电机组模 型通 常采用 恒定 不变 的无 功 上下 限 的形式 ， 由此 可 能导 致 无 功 的优
困难 。研 究 电力 市场 下输 电 网络管理 的相关 问题 已
刻 不容 缓 。
２ ３ 动 态潮 流计 算 ．
配 电 系统 实 际 是 一个 动 态 变化 的系 统 ， 个 时 各 段 之间 相互影 响 。单个 时段 最优 控制行 为 的简单 总
２
天 津电力技术
２ １ 年 第 ２期 ０１
数学上 还不 够严 格 ， 各种 相关 因素不 易考虑 周 全 。
２ ２ 在 输 电网络 管理 中的应 用 ．
式约束条件 ， 而且能将配电系统对于经济性 、 安全性 和 电能质 量这 三个 指 标 完 美 地 统 一 起来 。因 而 ， 自
从诞生之初 ， 潮流计算就得到高度重视 。 配电系统潮流计算是指结构参数及负荷情况给 定 的配 电系统稳定 运行 中 ， 在满 足节 点功 率 平 衡及 各种运 行 约束 指标 下 ， 通过 控制 变量 的优 选 ， 到能 找
方程的经典经济调度方法虽然方法简单 ， 计算速度 快， 适应实时计算 ， 但是协调方程式不能计及安全性 约束 （ 包括节点电压越界及 线路过负荷等 ） 。随着 配 电系统 规模 的不 断 扩 大 ， 们 开 始 将 经济 性 和 安 人 全性统一考虑起来 。而以数学规划为模型的潮流计 算能 够很 好地处 理 约束条 件 。它不 但 能在模 型 中引
配电网潮流计算
第二章 配电网重构的潮流计算潮流计算是电力系统中应用最基本，最广泛，也是最重要的基础计算；其中配电网潮流的数据改变将对电力系统自动化操作的快速性与准确性产生影响；同时配电网潮流计算更是分析配电网最基础的部分，也是配电系统的网络重构!操作模拟、无功/电压优化调度等的基础。
配电网是闭环设计、开环运行的，根据这一特点配电网在潮流计算时的模型通常情况下可以为辐射状配电网。
潮流计算的本质就是求解多元非线性方程组，需迭代求解。
根据潮流计算的特性，可以得知潮流计算的要求和要点如下：（1）可靠的收敛性，对不同的网络结构以及在不同的运行条件下都能保证收敛；（2）计算速度快；（3）使用方便灵活，修改和调整容易,能满足工程上各种需求；（4）占用内存少。
由于配电网中收敛性问题相对突出，因此在评价配电网络潮流计算方法的时候，应首先判断其能否可靠收敛，然后再在收敛的基础上尽可能地提高计算速度。
2.1 配电网的潮流计算配电网具有不同于输电网的特征，首先，配电网是采用闭环设计，但在运行时网络拓扑结构通常是呈辐射状的，只有在负荷需要倒换或者出现故障时才有可能运行在短暂的环网结构；其次，配电网分支数很多，结构较为复杂，由于多采用线径较细小的线路，其阻抗X 和电阻R 的值较大，进而可以忽略线路的充电电容；此外，在配电网络中多数是 PQ 节点而PV 节点的数目则相对较少[31]。
所以适用于输电网的潮流计算方法很难应用于配电网中。
针对配电网的结构特点，学者们提出了很多计算方法，但没有统一的标准来对这些算法进行分类，有学者根据系统不同状态变量将其分为节点法和支路法。
节点法以节点电压和注入节点的功率或电流作为系统的状态变量，进而列出并求解系统的状态方程。
支路法则是以配电网的支路电流或功率作为状态变量列出并求解系统的状态方程。
下面将详细介绍计算配电网潮流较为成熟的算法。
2.1.1 节点法节点法包括牛顿类方法(传统牛顿法、改进牛顿法、传统快速解耦法、改进快速解耦法)和隐式Z bus 高斯法等，本文主要介绍两种算法：改进牛顿法和改进快速解耦法。
浅谈电力潮流计算方法
浅谈电力潮流计算方法摘要：潮流计算是研究电力系统的一项重要的分析功能,是进行故障计算,继电保护鉴定,安全分析的工具。
电力系统运行中,各种电源和负荷以及网络结构在改变会影响着系统中所有母线的电压是否维持在一定的电压范围内,各种元件会不会有过负荷现象的出现而危及系统的安全,通过潮流计算可以预知,并且进一步的制订相应的安全措施。
规划中的电力系统,通过潮流计算,可以检验所提出的网络规划方案能否满足各种运行方式的要求,以便制定出既满足未来供电负荷增长的需求,又保证安全稳定运行的网络规划方案。
在电力线路方案设计、现代电力系统稳定运行的研究中，都要利用潮流分布来定性分析供电方式或功率补偿方式的合理性、可靠性。
关键词：电力；潮流；计算随着我国电力发展的系统的不断完善，现代的电力系统正在变化成为一个高数据容量的数据计算系统，这样就给我国的电力发展带来了巨大的挑战，技术雄厚的发达国家云计算发展完善，而我国正处于社会主义发展的初级阶段，经济技术水平较落后。
伴随着互联网快速采集装置的出现，计算机系统需要的计算能力远远的超过了目前的计算机配置，不断增加的信息处理量也给计算机的配置提出了更高水平的要求，亟待加快数据的处理速度，由于电力系统的建设年代不同，系统的配置也各有不同，有些系统虽然收集和积累了大量的数据以及电力市场运营等方面的信息，但是系统间缺乏信息交流，造成了发展速度慢，信息交叠，信息浪费等情况的发生。
当今社会，电力系统中用于分析计算和运行控制的工具也受到了深刻的影响，给世界热潮的电网的“智能化”带来了极大的挑战。
一、电力潮流存在的问题1、现阶段电网运行的潮流存在什么问题。
就目前的电力发展状况来看，现阶段的电网的运行潮流存在直流潮流的电网阻塞调度的问题。
电网中的米一条线路上的有功潮流取决于电网结构和各发电机组所出的力，电网的每一条线路上的有功潮流的绝对值是一个安全的值，限值还具有一定的相对安全的裕度。
如果各个机组出力分陪方案使某条线路上的有功潮流的绝对值超出了限定的值时，就造成了输电堵塞。
潮流计算总结
潮流计算总结引言潮流计算是电力系统分析中的一项重要技术，用于确定电力系统各节点的电压幅值和相角。
随着电网规模的扩大和电力负荷的增加，潮流计算在电力系统的运行与规划中起到了至关重要的作用。
本文将对潮流计算相关的概念、方法和应用进行总结。
潮流计算的概念潮流计算，又称为电力网络潮流计算，是一种用于计算电力系统的电压幅值和相角的方法。
在潮流计算过程中，需要考虑各种电力设备的物理特性以及电力负荷的消耗。
潮流计算的目的是为了找到使得电网达到平衡和稳定的电压幅值和相角。
潮流计算的方法潮流计算可以通过不同的方法和算法进行，常用的方法包括牛顿-拉夫逊法（Newton-Raphson method）、高斯-赛德尔方法（Gauss-Seidel method）和快速潮流方法（Fast Decoupled Power Flow method）等。
牛顿-拉夫逊法牛顿-拉夫逊法是一种迭代的数学方法，用于求解非线性方程组。
在潮流计算中，通过将电力系统的节点电压幅值和相角作为未知数，建立电力系统的节点潮流方程，然后利用牛顿-拉夫逊法求解节点潮流方程的解。
该方法收敛速度较快，但对于特定的电力系统可能会出现发散的情况。
高斯-赛德尔方法高斯-赛德尔方法也是一种迭代的数学方法，通过不断更新节点电压幅值和相角的估计值，直至满足节点潮流方程的要求。
与牛顿-拉夫逊法相比，高斯-赛德尔方法的收敛速度较慢，但对于特定的电力系统往往能够保持稳定的收敛性。
快速潮流方法快速潮流方法是一种基于快速潮流方程的近似求解方法，该方法通过简化节点潮流方程，提高潮流计算的效率。
快速潮流方法在实际中广泛应用，能够满足大规模电力系统潮流计算的要求。
潮流计算的应用潮流计算在电力系统的运行与规划中具有广泛的应用价值。
网络规划和设计潮流计算可以用于电力系统的网络规划和设计，通过计算不同负荷条件下的电网潮流情况，为电网的扩建和优化提供科学依据。
电力系统运行与控制潮流计算可以用于电力系统的运行与控制，通过实时计算电网潮流情况，判断电力系统的稳定性和安全性，为运行人员提供决策支持。
三相潮流计算在配电网中的应用
随着配电网的发展和升级，三相潮流计算在配电网中的应用变得愈发重要。
在这篇论文中，我们将探讨三相潮流计算的概念、原理、应用和优点。
一、三相潮流计算的概念三相潮流计算是一种计算三相交流电路中电压、电流和功率等参数的方法。
这种方法在配电网中被广泛应用，因为配电网是由三相系统构成，并且三相系统具有相互独立的性质，即每个相位的电流和电压都是独立的。
因此，三相潮流计算可以非常方便地得出三相电路中各个参数的值，从而对配电网的运行进行有效的监控和管理。
二、三相潮流计算的原理三相潮流计算的原理基于电路分析和电力学原理。
通常情况下，三相潮流计算的基本方程可以表示为：S = 3VLIL*cos(phi) 其中S 为有功功率，VL 为相电压，IL 为相电流，phi 为电路的功率因数这个方程可以非常方便地用于计算三相电路中的有功功率和功率因数，从而为配电网管理提供有力支持。
此外，三相潮流计算还可以通过一些辅助的方程来计算无功功率和视在功率等参数。
三、三相潮流计算的应用三相潮流计算在配电网中的应用非常广泛。
以下是三相潮流计算在配电网中的主要应用：1. 配电网的稳态分析：三相潮流计算可以用于对配电网中的电路进行稳态分析，从而检查各分支电路的负荷和分配情况，为进一步的升级和优化提供重要依据。
2. 电网负荷预测：利用三相潮流计算方法，可以分析历史数据和未来负荷趋势，从而预测未来的配电网负载，为后续的电网规划和升级提供指导。
3. 潮流控制：利用三相潮流计算方法，可以对配电网进行全面的潮流控制，包括调节电压和保持一定的电网功率因数等。
4. 故障诊断：通过三相潮流计算方法，可以快速诊断故障点，从而提高配电网的运行效率。
5. 电压平衡控制：利用三相潮流计算方法，可以实现电压平衡控制，从而保证整个配电网的稳定运行。
四、三相潮流计算的优点使用三相潮流计算方法来处理配电网的数学模型可以带来许多好处。
下面是三相潮流计算方法的一些优点：1. 高精度：三相潮流计算方法可以提供高精度的计算结果，因为它可以对复杂的三相电路进行准确的数学模拟和计算。
电力系统中的潮流计算与最优潮流技术研究
电力系统中的潮流计算与最优潮流技术研究引言：电力系统是现代社会中不可或缺的基础设施，它对于供应可靠的电力以满足人们日常生活和工业生产的需要至关重要。
然而，随着电力负荷的增加和电网结构的复杂化，电力系统的运行和管理变得越来越复杂。
潮流计算与最优潮流技术作为电力系统运行和管理的核心技术，对于保障电网稳定运行和提高运行效率具有重要的意义。
一、电力系统潮流计算1.1 潮流计算概述潮流计算是一种用于计算电力系统中电压、电流以及功率等参数分布的方法。
它通过解析电力系统中的潮流方程，求解各节点的电压幅值和相角，从而得到电力系统的潮流分布情况。
潮流计算是电力系统分析和规划的基础，能够帮助工程师了解电网的负荷分配、线路流量以及电压控制等方面的信息。
1.2 潮流计算方法1.2.1 潮流计算的基本方法潮流计算方法包括直流潮流计算方法和交流潮流计算方法。
直流潮流计算方法是最简单的潮流计算方法，通过假设电力系统中只有直流电流流动，忽略了交流电流的影响，来近似地计算潮流分布。
交流潮流计算方法则考虑了电力系统中交流电流的影响，是比较精确的潮流计算方法。
1.2.2 潮流计算算法的发展随着电力系统的发展和计算机技术的进步，潮流计算算法也得到了不断的发展。
从最早的高斯-赛德尔迭代算法到后来的牛顿-拉夫逊算法和最小二乘逼近算法，各种计算方法在潮流计算中得到了应用。
这些算法的发展带来了潮流计算的效率和精确度的提高。
二、最优潮流技术研究2.1 最优潮流技术概述最优潮流技术是指在考虑电力系统的各种运行限制条件的前提下，通过优化方法来求解满足这些限制条件下的最优功率分布和控制策略。
最优潮流技术能够实现电力系统的经济性运行，减少系统的损耗和成本，提高供电质量和可靠性。
2.2 最优潮流技术的研究内容2.2.1 最小损耗运行最小损耗运行是最优潮流技术的重要研究内容之一，它通过优化节点的功率分配来减少电网的线路损耗。
该方法能够在满足电力系统的各种运行限制条件下，找到一个最佳的功率分布方案，降低电网的损耗。
配电网潮流算法研究
内容摘要配电网的潮流计算是配电网络分析的一项重要内容，它是对配电系统规划设计和运行方式的合理性，可靠性及经济性进行定量分析的重要依据。
配电网潮流计算还是配电系统的电压/无功优化调度，操作模拟和接线变化分析等的基础。
当前已有的电网分析软件大多是针对输电网开发出来的，利用的是牛顿一拉夫逊法和快速解耦法，而配电网络有许多不同于输电网络的特点，如：线路长且分支线多，线径小，使R》X；网络的PQ节点多，PV节点少；多个平衡点等，现有的电网分析方法直接应用到配电网是不合适的。
有关配电网的潮流算法的研究是目前的热门研究课题之一。
鉴于配电潮流计算在配电网运行与管理系统中的基础地位和作用以及当前缺乏完善，本课题的研究具有重要的理论意义和实用价值。
针对配电网潮流计算的现状进行了全面分析，深入讨论了目前各方法的特点，并从收敛性及其他性能指标进行了比较分析；详细研究了以支路电流为状态量的前推回代法，并以广度优先顺序搜索策略作为理论基础。
针对配电网的具体情况，选取10kV的两个配电网子系统进行潮流计算。
利用MATLAB6.5进行了基于前推回代法的配电网的潮流计算程序。
由计算结果可知，该算法具有一定的优越性。
关键词：配电网潮流计算前推回代法AbstractDistribution network computing flow calculation is an important element of Distribution network analysis. It is important evidence to plan the rational，reliability and finance of the program design of distribution systems and moving motion. Distribution power flow is the readjust of voltage magnitude and optimization of reactive power of distribution systems and operate the basic of simulation and analyzing the changes of net. Nowadays most of the analyzing software of power system is exploited from transportation systems and used Newton—Raphson and FDLE And different distribution systems have different factors，SO it is not flexible to be opened up directly. It is one of the hot issues that the method of power flow of distribution systems. According to lack of the basic and action of operation and management of power flow in distribution systems. Effective method of distribution systems load flow shows the theoretical meaning and real practice.The development of methods for load flow solution of distribution network at present have been fully analyzed and evaluated in the aspect of convergence. A current flow based back/forward sweep algorithm is studied in detail; the breath-first paradigm is as the theoretical basis. According to the specific situation, two sub-networks of distribution network are elected to calculate power flow. MATLAB 6.5 accomplishes the power flow program of distribution network, which based on back/forward sweep algorithm. The results show that this algorithm has superiority and exploited software has practicability.Key Words：distribution systems power flow back/forward sweep algorithm目录内容摘要 (I)Abstract 01 绪论 (1)1.1本课题研究的目的和意义 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.3本人所做的工作 (4)2 配电网潮流算法比较研究 (5)2．1 引言 (5)2．2 配电网特点及对算法的要求 (5)2.2.1 配电网的特点 (5)2.2.2 配电网潮流算法的要求 (6)2.3 配电网潮流计算数学模型 (6)2.3.1 配电网的负荷模型 (6)2.3.2 电力线路的数学模型 (6)2.3.3 变压器的等值电路 (8)2.4 配电网潮流计算常用求解算法 (9)2.4.1 Z b u s方法 (9)2.4.2 回路阻抗法 (10)2.4.3 前推回代法 (12)2.4.4 牛顿-拉夫逊法 (12)2.4.5 快速解耦法 (14)2.5 配电网潮流计算的比较 (17)2.5.1 收敛能力 (17)2.5.2 算法的稳定性 (17)2.5.3 分支线的处理能力 (18)2.5.4 双电源的处理能力 (18)3 基于前推回代法的配电网潮流计算 (19)3.1 引言 (19)3.2辐射状配电网的结构特点 (22)3.3 基于支路电流的前推回代法 (23)3.4基于前推回代法的辐射状配电网潮流计算 (24)4 前推回代法的潮流计算分析 (28)4.1 20节点算例及分析 (38)4.2 38节点算例及其分析 (31)4.3 结论 (37)5 结论与展望 (36)参考文献 (37)致谢 (38)第一章绪论1.1 本课题研究的目的和意义随着国民经济的高速发展以及人民生活水平的日益提高，电力的供应和消耗已渗透到社会生产、人民生活的各个角落，社会对电力的需求量也越来越大。
配电网潮流计算解析
摘要配电网潮流计算是配电管理系统应用软件功能组成之一。
本设计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。
由于配电网的结构参数与输电网有很大的区别，因此配电网的潮流计算采用相适应的算法。
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并且分支较多，配电线路的线径比输电网的细以至于配电网的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仿真和算例表明，前推回代法具有编程简单、计算速度快、收敛性好的特点，这个方法是配电网潮流计算的有效算法，具有很强的实用性。
关键词配电网，潮流计算，前推回代法AbstractFlow solution of distribution networks is one of software in DMS. Because of the different structures between transmission networks and distribution networks, the corresponding methods in flow solution of distribution networks must be applied. Distributions network is radial shape and in the condition of regular is annular. Another characteristic of distribution networks is cabinet minister of distribution long than transmission networks. The line diameter of distribution networks is thin than transmission networks, it cause R/X is large of distribution networks and the line’s capacitance can neglect. Load flow calculation of distributions network use back/ forward sweep. It has some peculiarities such as simple procedures and good restrain and so on. This method of distribution network is an effective method of calculating the trend, with some practicality.Key words :distribution network，load flow calculation，back/ forward sweep一．电力系统潮流概述1.1 配电网的分类在电力网中起重要分配电能作用的网络称为配电网。
配电网潮流计算及重构算法的研究
配电网潮流计算及重构算法的研究一、概述随着能源转型的推进和智能电网的快速发展，配电网作为电力系统的末端环节，其安全、稳定、经济运行的重要性日益凸显。
配电网潮流计算及重构算法作为配电网优化运行的关键技术，对于提高配电网的供电质量、降低网损、增强系统的稳定性等方面具有重要意义。
深入研究配电网潮流计算及重构算法具有重要的理论价值和实际应用价值。
配电网潮流计算是分析配电网运行状态的基础，通过计算各节点的电压、电流、功率等参数，可以评估配电网的运行状态，为配电网的优化调度和故障分析提供依据。
配电网重构算法则是通过改变配电网中开关的状态，调整配电网的运行方式，以达到优化配电网运行的目的。
配电网重构不仅可以改善电压质量、降低网损，还可以提高配电网的供电可靠性和经济性。
目前，配电网潮流计算和重构算法的研究已取得了一定的成果，但仍存在一些挑战和问题。
例如，配电网结构复杂，节点众多，如何快速准确地完成潮流计算是一个难题配电网重构涉及到开关的优化组合问题，如何设计高效的算法来求解最优解也是一个亟待解决的问题。
本文旨在深入研究配电网潮流计算及重构算法，探讨其理论和方法，为配电网的优化运行提供理论支持和技术指导。
本文首先介绍配电网潮流计算的基本原理和方法，包括前推回代法、牛顿拉夫逊法等，并分析各种方法的优缺点和适用范围。
重点研究配电网重构算法的设计和实现，包括基于遗传算法、粒子群算法等智能优化算法的重构算法，以及基于启发式规则的重构算法等。
通过对不同算法的性能进行比较和分析，本文旨在找到一种既快速又准确的配电网重构算法，以提高配电网的运行效率和供电质量。
本文将通过仿真实验和实际案例分析，验证所提算法的有效性和可行性，为配电网的优化运行提供实际的技术支持和解决方案。
同时，本文还将对配电网潮流计算及重构算法的未来发展趋势进行展望，以期为相关领域的研究提供参考和借鉴。
1. 配电网的重要性及其在电力系统中的位置配电网是电力系统中的重要组成部分，负责将电能从高压输电网或变电站输送到终端用户。
浅谈弱环状配电网的潮流计算
可靠性和经济性， 现代配电网也在尝试弱环运行。
２ 弱环配网潮流计算 考虑到配 电网的正常运行时 ， 网孑 Ｌ 是开环辐射 型的 ， 即使有 时为 了倒换负荷 的需要 ， 出现短 时的 环路运行状况 ห้องสมุดไป่ตู้ 但 网孑 Ｌ 数一般不会超过一个 ， 而对
一
推 回代类算法 和导纳求 和算 法及 电流求和法处理
辐射 状 网络变 成 了 弱环 结构 ， 然后 采 用前 推 回推算
法一 般采 用补 偿方 法 。
顿 法 迭代 的次 数 多 。两 种方 法 的优 缺 点 ： 前 推 回代
法具有物理概念简 明 、 求解过程快捷 、 收敛性 好等 优点 。但是 ， 前推 回代法必须对节点和支路进行编
号， 这对 于 大 规模 配 电网 和工 程实 际应 用来 说 是 一 件 很 麻 烦 的事 情 。 此类 方 法 在 实 际 应 用 中的 主 要 问题 ， 就是在主流程序之外 ， 需 额 外 编 制 另 外 一 部 分 程 序 对 回路 问题进 行 特 殊处 理 ， 因此 算 法 的通 用
推法和回路分析法进行求解 ， 最后将两种网络 的计 算结果叠加 即可计算 出整个 网络的潮 流。这两种
方 法 均是 以前 推 回推 法 为核 心 基 础 ， 在对 环 网进 行 处 理 的基 础 上 ， 实 际 上 两者 所运 用 的方法 在 本 质 上
是 相 同的 。
通 过 对 弱 环 配 电 网算 法 的 比较 认 为 ， 基 于 节 点
广的算法是前推 回代法和导纳求 和法 ， 但经典的前 推 回代法 只适用于放射形配 电网。为处理环 网问
题， 有人 提 出 了一 种 基 于 多端 口补偿 注 入 电 流 的弱 互 联 配 电 网潮 流 计算 方 法 ； 还 有 人将 配 电网 络分 解
浅析配电网潮流计算及重构算法
压 值 和 一 定 经济 效应 等 要 求 的前 提 下 ． 选 择 出配 电 网在 输 电过
２ ． ４ 母线 电压稳 定性
有 功 功 率和 无 功 功 率 ； Ｒ 是 支路 ｉ 的电 阻； Ｕ ｌ 是 支路 Ｉ 末端 节
点 的 电 压
一
也要 做 到合 理 选 择 电 网 配件 ， 优化 投 资 。 潮流 计 算 就 是 一 种 对
电 网全 方 面规 划 计 算 的 重 要 算 法 ，在 电 网 中送 配 电 和调 度 上
国 电 网事 业 的 良性 发 展 。
１ 潮流计算简介
配 电 网 实 际上 是 一 个错 综 复 杂 的 网络 系统 ， 输配线（ 输电
Ｕ ～≤ ｕ ｊ ≤Ｕ 一 ｊ ＝ １ ， ２ ， ３ ， …， ｍ
（ ３） 网络 的拓 扑 结 构 约 束
一
线 和 配 电线 ） 在结构上大相径庭 ， 需要 利 用不 同的 算 法 进 行 符
已经得 到 了 广泛 关 注 和 运 用 ．不 论 是 对 输 配 线 的 前 期 组 合 和
般情 况下 Ｋ ． 表 示表 征 的 支路 ｉ 的 开合 状 态 ， 断 开后 的
值 是 ０． 闭合 时是 １
中期 电 网故 障的 修 复 ．还 是 整 体 上 配 电 网的 性 能 测 评 都 起 着
于 客观 上 的操 作 困难 而 出现 问题 ． 而且 计 算 方 法也 太 过 复 杂 。
重构 算 法 只 有保 障 配 电 网 负荷 分 布 均 匀 才是 合 理 的 。
配电网络自动化第12讲 配电网潮流计算
3.2 牛顿-拉夫逊潮流计算方法
3.2.2 牛顿-拉夫逊潮流算法
雅克比矩阵的元素
H ij
Pi
j
Kij
Qi
j
N ij
Vj
Pi V j
Lij
Vj
Qi V j
1、如果节点i和j之间无支路，则H\N\K\L都为0，所以J是一 个稀疏矩阵，可利用稀疏技术提高计算速度； 2、每次迭代都需重新更新雅克比矩阵；
和， Zij中元素的方向取决于流过环路i和j的环路电流的相对方向：相 同为正，相反为负。在三相系统中，所有的环路大部分是三相的，所
以断点阻抗矩阵主要由3x3的块矩阵组成。
3.3 前推回代潮流计算方法
3.3.2 环网的处理
一个含环网的配电网潮流计算过程：
➢首先确定断点，将弱环网运行配电网络逐层转换为放射状网络，并
3.3 前推回代潮流计算方法
3.3.2 环网的处理
(k)
(k )
I
m1a
Im1b
J
ma
Jmb
, 同时
I
m1c
J
mc
(k)
(k)
I
m
2
a
J
ma
Im2b Jmb
I
m
2c
J
mc
❖对环路列KVL方程可以得到环路三相电流满足 下式
[Z B ][ J m ](k ) [Vm ](k )
式中，[Vm ](k) 表示第k次迭代中节点m1和m2的三相电压误差的向量；[Jm ](k) 为第k次迭代中流过节点m的电流；[ZB]是一个数值恒定的阻抗矩阵， 称为断点阻抗矩阵，数值上，位于[ZB]对角线上的子矩阵Zii为组成环路 的所有支路阻抗之和，对于非对角线上的子矩阵Zij，只有当环路i和j共 同经过一个以上的支路时，其数值才非零，其值为共同支路的阻抗之
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浅析配电网潮流计算的特点
潮流算法在电网输送电和调度等实际应用中已经初露端倪，起到了很明显的促进作用，一个完整的电网修复过程或者输配线重组过程都会涉及到海量计算，对于电网的优化过程是很关键的。
本文主要讲了配电网潮流计算的发展过程，配电网的潮流计算的基本概念，配电网潮流计算的难点，对潮流算法的几种方法进行了比较。
潮流计算作为电力系统稳态计算的基础，其解具有十分重要的意义，求解过程中可能遇到不收敛问题是潮流计算的重点和难点。
通过本文对配电网潮流可以有一个较为全面的了解。
标签：配电网潮流；研究现状；计算特点
一、对配电网潮流现状的分析
1、配电网潮流计算的研究现状
近年来，许多学者对配电网潮流计算展开大量的研究，并出现了许多计算配电网潮流的算法，主要有：回路阻抗法，改进牛顿法，快速解耦法，前推回代法等。
虽然有些学者为使快速解偶法能在配电网得以继续应用而做了一些有益的尝试，如应用补偿技术处理R/X较大的线路，但这些方法都使算法复杂化，丧失了快速解偶算法原有的计算量小，收敛可靠的特点。
潮流算法多种多样，但一般要满足四个基本要求：I.可靠收敛，II.计算速度快，III.使用方便灵活，IV.内存占用量少。
他们也是对潮流算法进行评价的主要依据。
前推回代法在配电网潮流计算中简单实用，所有的数据都是以矢量形式存储，因此节省了大量的计算机内存，对于任何种类的配电网只要有合理的R/X值，此方法均可保证收敛。
算法的稳定性也是评价配电网潮流算法的重要指标。
一般情况下，算法的收敛阶数越高，算法的稳定性越差，前推回代法的收敛阶数为一阶，因此它也具有较好的稳定性。
比较而言，前推回代法充分利用了网络呈辐射状的结构特点，数据处理简单，计算效率高，具有较好的收敛性，被公认是求解辐射状配电网潮流问题的最佳算法之一。
2、配电网运行的特点及要求
配电系统相对于输电系统来说，由于电压等级低、供电范围小，但与用户直接相连，是供电部门对用户服务的窗口，因而决定了配电网运行有如下特点和基本要求：
（1）10kV中压配电网在运行中，负荷节点数多，一般无表计实时记录负荷，无法应用现在传统潮流程序进行配电网的计算分析，要求建立新的数学模型和计算方法。
（2）随着铁道电气化和用户电子设备的大量使用，配电网运行中有大量的谐波源、三相电压不平衡、电压闪变等污染，要求准确测量与计算配电网中的谐
波分布，从而采取有效措施抑制配电网运行中的谐波危害。
（3）由于环保条件日趋严格的制约，要求配电网运行能制定不影响城市绿化、防火、防爆、防噪音等技术和组织措施，以便减少配电网运行对环境的污染。
（4）随着用户对供电可靠性和电压质量指标的提高，还靠人工操作已无法适应，要求现代配电网运行不断提高自动化、智能水平。
由于“电能”作为商品将进入市场竞争，要求各电力公司采用需求侧管理和用户电力技術，以降低配电网运行的线损和年运行费用，提高运行的经济性，从而降低配电成本，并积极协助用户搞好优化用电计划、节约用电，推行战略节电和战略负荷开拓等积极措施，进一步提高对用户的服务质量和降低供电企业的成本，达到双方受益的目的。
二、配电网潮流计算的概述
1、潮流计算的概述
潮流计算就是采用一定的方法确定系统中各处的电压和功率分布。
电力系统的潮流计算和一般交流电路计算的根本差别在于：后者已知和待求的是电压和电流，而前者是电压和功率。
正是这一差距决定了二者本质上的不同：描述交流电路特性的方程，如节点电压、回路电流方程，是线性方程，而描述电力系统稳态运行特性的潮流方程是非线性方程。
2、配电网潮流计算的意义
配电网潮流计算是配电网网络分析的基础，配电网的网络重构、故障处理、无功优化和状态估计等都需要用到配电网的潮流数据。
由于配电网结构特点都是开环运行的，配电网呈辐射状，配电线路的电阻电抗比（R/X）较大，利用常规方法进行潮流计算会导致算法不收敛，而前推回代法是线性收敛的，解决了潮流计算收敛难的问题。
近年来，开发配电管理系统（DMS）成为人们研究的热点。
而配电网潮流计算作为DMS的高级应用软件之一，更是整个问题研究和分析的基础。
3、配电网潮流计算的概念
因为配电网线路中的R/X 比值偏大使快速PQ解耦法潮流计算方法失效，所以人们根据辐射配电网的特点，提出了一些计算方法。
常规算法主要有基于导纳矩阵或回路阻抗矩阵的算法（牛顿—拉夫逊（N-R））算法、电源叠加法和追赶法，基于支路变量的潮流算法如支路电流回代法和支路功率前推回代法等。
牛顿—拉夫逊法潮流算法具有二阶收敛特性，虽然在配电网潮流中收敛速度较快，但是，当导纳矩阵阶数较高时，初值敏感性问题比较突出。
电源叠加法每次求解时要对各个电源逐一进行叠加，求解较为繁锁。
追赶法用于导纳矩阵主对角严格占优情况下，无收敛性问题、矩阵存储方便、占内存少、求解快速，但是不
能直接求解复杂的环网。
前推回代法具有编程简单、没有复杂的矩阵运算、计算速度快、占用计算机的资源很少、收敛性好等特点，适用于在实际配电网中的应用。
配电网潮流算法是配电网网络分析的基础，配电网的网络重构、故障处理、无功优化和状态估计等都需要用到配网潮流的数据。
因此，一套性能优良的配电网潮流程序是开发DMS系统的关键。
配电网的潮流计算同时也是研究配电网稳态运行的一项基本运算。
根据给定系统的网络结构及运行条件来确定整个系统的运行状态：主要是各个节点的电压（幅值和相角），网络中功率分布及功率损耗等。
它既是对配电网规划设计和运行方式的合理性、可靠性及经济性进行定量分析的依据，有是电力系统静态和暂态稳定计算的基础。
4、配电网潮流计算的基本要求
配电网潮流计算一般要满足下例要求：
（1）可靠收敛；
（2）计算速度快；
（3）使用方便灵活，调整和修改容易，可满足工程上的需求；
（4）内存占用量少等。
由于配电网的收敛问题比较突出，因此对配电网的潮流算法进行评价时，首先看它能否可靠收敛，然后在此基础上可对计算提出进一步要求。
5、配电网潮流计算的特点
电力系统潮流计算的研究自1956年由J.B.Word开始，至今历久不衰。
从早期的高斯—塞德尔迭代法发展到牛顿—拉夫逊法，进而到国内外目前广泛采用的PQ分解法，人们已研究出了多种有效的潮流计算方法，然而这些一般都只适用于输电网络中，对于低压配电网络其应用效果并不显著，这是因为低压配电网与输电网不同，低压配电网网络拓扑呈辐射状，线路的R /X很高，一般而言，配电系统正常运行时呈树状结构。
这些特点导致网络的雅克比矩阵的条件数变大，出现不同程度的病态特征，传统的潮流计算方法如牛顿&拉夫逊法及快速解偶法在计算配电网潮流时收敛效率不高。
配电网的网络呈辐射状，在正常运行时是开环的，只有在倒换负荷或发生故障时才有可能出现短时环网运行情况。
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较多，配电线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。
由于配电线路的R /X较大，无法满足P、Q 解耦条件Gi < Bi，所以在输电网中常用的快速解耦算法（FDLF）在配电网中则难以收敛。
三、结束语
总而言之，为确保我国电网业始终保持良性发展，则需要科学合理的运用各种潮流计算。
由于配电网本身具有复杂性，因此需要采用多种算法来进行配电网的优化设计，从而简化操作，使配电网更加完善。
参考文献
[1] 李伟，刘友仁，陈恳，袁建洲.配电网潮流计算的实用算法[J].南昌大学学报（工科版），2011.
[2] 李芳.线性规划法最优潮流的实用化研究[D].中国电力科学研究院2010
[3] 谢亮.基于内点理论最优潮流的算法及应用研究[D].上海交通大学2011
[4] 余健明，蔡丽敏. 基于改进遗传算法的配电网络重构[J].电网技术，2004.。