配电网潮流计算方式分析与Matlab实现

配电网潮流计算方式分析与Matlab实现

1绪论

配电网的分类

在电力网中重要起分派电能作用的网络就称为配电网；

配电网按来分类，可分为高压配电网（35—110KV），中压配电网（6—10KV，苏州有20 KV的），低压配电网（220/380V）；

在负载率较大的特大型城市，220KV电网也有配电功能。

按供电区的功能来分类，可分为城市配电网，农村配电网和工厂配电网等。

在城市电网系统中,主网是指110KV及其以上电压品级的电网，主要起连接区域高压（220 KV及以上）电网的作用

配电网是指35KV及其以下电压品级的电网，作用是给城市里各个配电站和各类用电负荷供给电源

从投资角度看，我国与国外先进国家的发电、输电、配电投资比率不同很大，国外大体上是电网投资大于电厂投资，输电投资小于配电投资。我国刚从重发电轻供电状态中转变过来，而在供电投资中，输电投资大于配电投资。从我国城网改造以后，将逐渐从输电投资转入配电建设为主。

本文是基于前推回代法的配电网潮流分析计算的研究，研究是是以根节点为10kV的电压品级的配电网。

配电网运行的特点及要求

配电系统相对于输电系统来讲，由于电压品级低、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，因此决定了配电网运行有如下特点和大体要求：

（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，无法应用此刻传统潮流程序进行配电网的计算分析，要求成立新的数学模型和计算方式。

（2）随着铁道电气化和用户电子设备的大量利用，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散布，从而采取有效办法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办法，以便减少配电网运行对环境的污染。

（4）随着用户对供电靠得住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术，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，从而降低配电本钱，并踊跃协助用户弄好优化用电计划、节约用电，推行战略节电和战略负荷开拓等踊跃办法，进一步提高对用户的服务质量和降低供电企业的本钱，达到两边受益的目的。

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、故障处置、无功优化和状态估量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，利用常规方式进行潮流计算会致使算法不收敛，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。最近几年来，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。

配电网潮流计算的研究现状

配电网潮流计算是电网经济运行、系统分析的重要基础。配电网不仅呈辐射状运行结构, 而且分支多，各馈线之间大体没有联系，与输电网络结构有明显不同，正常运行的配电网具有辐射状网络结构、负荷节点数量很多、线路R／X较大等特点，所以传统的潮流计算方式如：牛顿法、PQ 分解法等在配电网潮流计算中再也不适用。

最近几年来，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，改良牛顿法，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利的尝试，如应用补偿技术处置R／X较大的线路，但这些方式都使算法复杂化，丧失了快速解偶算法原有的计算量小，收敛靠得住的特点。潮流算法多种多样，但一般要知足四个大体要求：I.靠得住收敛，II.计算速度快，III.利用方便灵活，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，此方式都可保证收敛。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，数据处置简单，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。

Matlab运用的简介

简介

目前电子计算机已普遍应用于电力系统的分析计算，潮流计算是其大体应用软件之一。现有很多潮流计算方式。对潮流计算方式有五方面的要求：（1）计算速度快（2）内存需要少（3）计算结果有良好的靠得住性和可信性（4）适应性好，亦即能处置变压器变比调整、系统元件的不同描述和与其它程序配合的能力强（5）简单。

MATLAB是一种交互式、面向对象的程序设计语言，普遍应用于工业界与学术界，主要用于矩阵

运算，同时在数值分析、自动控制模拟、数字信号处置、动态分析、画图等方面也具有壮大的功能。

MATLAB程序设计语言结构完整，且具有优良的移植性，它的大体数据元素是不需要概念的数组。它可以高效率地解决工业计算问题，特别是关于矩阵和矢量的计算。MATLAB与C语言和FORTRAN语言相较更易被掌握。通过M语言，可以用类似数学公式的方式来编写算法，大大降低了程序所需的难度并节省了时间，从而可把主要的精力集中在算法的构思而不是编程上。

另外，MATLAB提供了一种特殊的工具：工具箱（TOOLBOXES）.这些工具箱主要包括：信号处置（SIGNAL PROCESSING）、控制系统（CONTROL SYSTEMS）、神经网络（NEURAL NETWORKS）、模糊逻辑(FUZZY LOGIC)、小波(WAVELETS)和模拟（SIMULATION）等等。不同领域、不同层次的用户通过相应工具的学习和应用，可以方便地进行计算、分析及设计工作。

MATLAB设计中，原始数据的填写格式是很关键的一个环节，它与程序利用的方便性和灵活性有着直接的关系。

原始数据输入格式的设计，主要应从利用的角度动身，原则是简单明了，便于修改。

Matlab中矩阵的运算

矩阵是MATLAB数据存储的大体单元，而矩阵的运算是MATLAB语言的核心，在MATLAB语言系统中几乎一切运算均是以对矩阵的操作为基础的。矩阵的大体数学运算包括矩阵的四则运算、与常数的运算、逆运算、行列式运算、秩运算、特征值运算等大体函数运算，这里进行简单介绍。

四则运算

矩阵的加、减、乘运算符别离为“+，—，*”，用法与数字运算几乎相同，但计算时要知足其数学要求在MATLAB中矩阵的除法有两种形式：左除“\”和右除“/”。在传统的MATLAB算法中，右除是先计算矩阵的逆再相乘，而左除则不需要计算逆矩阵直接进行除运算。通常右除要快一点，但左除可避免被除矩阵的奇异性所带来的麻烦。在MATLAB6中二者的区别不太大。

与常数的运算

常数与矩阵的运算即是同该矩阵的每一元素进行运算。但需注意进行数除时，常数通常只能做除数。

大体函数运算

矩阵的函数运算是矩阵运算中最实用的部份，常常利用的主要有以下几个：

det(a) 求矩阵a的行列式

eig(a) 求矩阵a的特征值

inv(a)或a ^ (-1) 求矩阵a的逆矩阵

rank(a) 求矩阵a的秩

trace(a) 求矩阵a的迹（对角线元素之和）

咱们在进行工程计算时常常碰到矩阵对应元素之间的运算。这种运算不同于前面讲的数学运算，为有