电力系统潮流计算(Python&Matlab实现)

目录

1 概述

2 潮流计算的基本方程

2.1 潮流方程的几种形式

2.2 节点分类

2.3  牛顿拉尔逊潮流计算(直角坐标)

3 Python&Matlab实现


1 概述

随着国内外配电系统自动化水平不断提高,电力行业人员也开始更加深入地研究配电网系统。配电网潮流计算作为DMS(配电管理系统)的重要基础,受到广大行业界人士的关注。因此,配电网潮流计算,已然成为配电网分析的重要内容。配电网与输电网相比,两者有明显不同,前者一般采用网格结构,线路参数R/X的值较大,三相负荷不对称程度明显。这些特点使得在输电网中计算有效,如牛顿法,不再适用于配电网。为此,有学者提出了适用于配电网的潮流算法,主要包括基于回路方程的潮流算法、前推回推法和改进的牛顿-拉夫逊法(简称改进的牛拉法)。其中,基于回路方程的方法具有较强的网格处理能力和良好的收敛性,但该方法的节点数和分支数处理非常复杂。前推回推法是针对配电网的树状特性,可以避免潮流计算中的病态条件,同时速度更快。然而,由于其公式和算法与牛顿潮流算法不同,其在其它方面(如潮流优化)的应用将受到限制。

改进牛顿法通过对传统法进行一定的近似,将J阵写成U*D*UT的形式。U仅由网络拓扑决定,是一个上三角矩阵;D是一个对角矩阵。在牛拉法中,需要对J阵因子分解与前代回代,改进法则只有前推回代的计算过程。它很好地改善了传统法以及前推回推法。经过算例计算结果证明,改进法可以避免J阵病态,且拥有前推回代法的收敛速度、精度,又由于它属于牛顿型算法,所以该算法已经得到了广泛的运用。

2 潮流计算的基本方程

2.1 潮流方程的几种形式

采用导纳矩阵时,节点注入电流和节点电压构成以下线性方程组:I=YU

2.2 节点分类

对于PQ节点,事先给定的是节点功率(P,Q),待求的未知量是节点电压向量(U,0),所以叫PQ节点。在潮流计算中,系统大部分节点属于PQ节点。
对于PV节点,给出的参数是该节点的有功功率P及电压幅值U,待求量为该节点的无功功率Q及电压向量的相角0。这类节点在运行中往往要有一定可调节的无功电源,用以维持给定的电压值。
对于平衡节点,在潮流计算中,这类节点一般只设一个。给定其电压值,并在计算中取该节点电压向量的方向作为参考轴,相当于给定该点电压向量的角度为零。也就是说,对平衡节点给定的运行参数是U和8,因此又称为U节点,而待求量是该节点的P。Q,整个系统的功率平衡由这一节点承担。
以上三类节点4个运行参数P、Q、U、0中,已知量都是两个,待求量也是两个,只是类型不同而已。若已知电力系统有m个PQ节点,r个PV节点和1个平衡节点,则可以提取m+r个有功功率方程和m个无功功率方程,从而求解出m+r个8和m个V,这样就完成了潮流计算。


2.3  牛顿拉尔逊潮流计算(直角坐标)

牛顿拉尔逊潮流计算基本流程

这里的△p是牛拉法中的f(xn) ,e,f是牛拉法中的(×n+1-Xn) .

3 Python&Matlab实现

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