基于前推回代法的配电网潮流计算 -开题报告-文献综述-参考文献

一、文献综述

配电网通常是指电力系统中二次降压变电所低压侧直接或降压后向用户供电的网络。配电网按所在的地域或服务对象分，有城市配电网和农村配电网；按电压高低分，可分为三类：高压配电网(包括110，63和35kV的线路和变电所)、中压配电网10kV或6kV电压等级的电网)、低压配电网(单相220V和三相380V)。配电网是连接发、输电系统与用户的重要环节。

对规划中的电力系统，通过配电网潮流计算可以检验所提出的电力规划方案能否满足各种运行方式的要求；对运行中的电力系统，通过配电网潮流计算可以分析机组发电出力和负荷的变化以及网络结构的改变对系统电压质量和安全经济运行的影响，例如系统中所有母线的电压是否在允许的范围以内，系统中各种元件是否会出现过负荷，以及可能出现过负荷时应事先采取哪些预防措施等。此外，配电网潮流计算的结果为电力系统稳定计算提供初始运行方式；电力系统经济运行和调度自动化的实现，也需要配电网潮流计算来支持。

同时，准确的配电网潮流计算，对大幅度提高供电质量和可靠性，对提高电力公司的经济效益与竞争力、降低电网电能损耗、节约能源具有重大的现实意义。

（一）配电网潮流计算方法

早期的潮流计算，主要用交流计算台计算或通过手算来完成。由于计算过程的繁复和计算工具能力有限,只能计算分析规模很小的电力系统。20世纪50年代，电子数字计算机开始用于电力系统分析，大量的潮流计算工作可借助于电子数字计算机来完成。为此，从20世纪50年代开始发展了潮流计算的计算机求解方法。

传统的潮流计算方法一般是针对高压输电网提出的，但是由于低压配电网络具许多不同于高压输电网的特征：配电网一般具有闭环结构设计、开环方式运行的特点；它正常运行呈辐射型树枝状，其支路参数R/X的比值较大，典型值在1:3之间；三相负荷不对称问题比较突出；节点和支路数目相当大等等。由于上述特征，配电网是具有所谓“病态条件”。

由于潮流计算在电力系统分析中的特殊地位，近年来有很多国内外学者和研究人员致力于潮流计算方法的改进与研究，并根据配电网的特点提出了很多符合配电网特点的潮流算法和改进潮流算法。

目前为止，在各类期刊发表的有以下几类：

回路阻抗潮流算法以及改进算法。回路阻抗法拥有较好的收敛性，处理网孔能力较强，通过适当的编号技术，可减少存储需求和提高计算速度。S．K．Goswanfi[1]等提出的配电网潮流计算的回路阻抗算法，具有较强的回路处理能力，而且收敛性也较好，但是此方法在结构处理上需要复杂的节点和支路编号，不利于算法编程，占用较多的内存，处理时间较长。李丽，华栋[8]从多种配电网拓扑节点编号方案中。通过比较，结合所研究配电网的实际情况。寻找出一种对树状辐射型电网较实用的遍历方案，并利用关联矩阵在计算机上实现了潮流的迭代计算，取得了较好的效果。王丹[13]等提出了一种简单的基于邻接表的节点和支路信息存储方法，在节点编号优化的基础之上，使用回路阻抗法求解配网潮流，特别是可以方便求解再构后含有弱环的情况。使用该方法可以不依赖节点和支路的编号顺序进行网络重构，具有修改简单和存储方便的特点。

牛顿一拉夫逊法以及在在牛顿一拉夫逊基础上的各种改进算法。牛顿法及其改进算法具有其优点是：同输电网常用的功率偏差型算法相比，计算速度快，注入电流利用了一个恒定的稀疏雅可比阵，雅可比矩阵只形成一次，而目注人电流对配电网的结构不敏感，该法具有在线应用的潜力。孙健、江道灼[11]提出了一种基于牛顿法的Zbus潮流算法，该算法从Zbus算法出发，采用虚实部分解网络方程，运用牛顿法进行求解。算法通过对雅克比矩阵元素的修改来处理网络中存在的PV节点，还能处理不同类型的负荷模型。王宗义、郭志忠[17]根据电力系统潮流计算网络本身线性而节点注入非线性的特点，提出了一种电流注入型潮流算法，每次迭代形成雅可比矩阵时只修改对角元素，形式整齐、物理意义清晰，但在处理PV节点时无法保留这种特点。

基于前推回代思想的各种算法。基于前推回代的算法，一般收敛速度快，编程简单，但是在网孔的处理上有些欠缺。戴雯霞、吴捷[5]在简单的支路始末节点数据输入的基础上确定配网拓扑结构表,经过遍历深度优先搜索形成层次结构和节点队列以决定潮流计算的节点顺序，以基于支路电流的前推后代法为理论基础,形成一种实用的配电网潮流计算方法，算例表明该方法无需复杂的网络编号、不用形成导纳矩阵、迭代次数少、结果精确。柳经纬、王玮[9]基于前推回代法提出了一种实用的配电网潮流算法，并给出了弱环和PV 节点的处理方法。使其可方便的应用于实际的配电网。王明岗、毕睿华[16]提出了一种解决环网的方法，基于叠加原理计算少环配电网潮流的方法，将少环配电网络分解为两个网络:纯辐射网络和纯环状网络。对两个网络分别进行求解潮流，再将两个网络的计算结果叠加后再迭代求出整个网络的潮流。最后的程序开发和数据演算，验证了该计算方法具有收敛速度快、迭代次数少、节省内存的优点。

此外，随着人工智能理论的发展，遗传算法、人工神经网络、模糊算法也逐渐被引入潮流计算。但是，到目前为止这些新的模型和算法还不能取代传统算法的地位。由于电力系统规模的不断扩大，对计算速度的要求不断提高，计算机的并行计算技术也将在潮流计算中得到广泛的应用，成为重要的研究领域。在前推回代法方面，目前的研究焦点在于如何处理弱环网和分散电源问题。

（二）选题的依据和意义

配电网通常是指电力系统中二次降压变电所低压侧直接或降压后向用户供电的网络。配电网按所在的地域或服务对象分，有城市配电网和农村配电网；按电压高低分，可分为三类：高压配电网(包括110，63和35kV的线路和变电所)、中压配电网10kV或6kV电压等级的电网)、低压配电网(单相220V和三相380V)。配电网是连接发、输电系统与用户的重要环节。

近几年，我国经济的飞速发展以及人民生活水平的日益提高，对于电力的供应和需求已遍及到社会的生产、人民生活的各个层面，社会对电力的需求量在日益增加。同时，产业结构的调整，电力市场的逐步形成以及电价机制的完善，也对电网的经济性和可靠性提出了更高的要求。

为了解决这些日益严重的问题，我们需要寻求一种方法，能对配电网进行监控，了解配电网中各个设备的运行状态，以便及时的发现和解决问题。而配电网潮流计算正好可以帮助我们解决这些棘手的问题。

对规划中的电力系统，通过配电网潮流计算可以检验所提出的电力规划方案能否满足各种运行方式的要求；对运行中的电力系统，通过配电网潮流计算可以分析机组发电出力和负荷的变化以及网络结构的改变对系统电压质量和安全经济运行的影响，例如系统中所有母线的电压是否在允许的范围以内，系统中各种元件是否会出现过负荷，以及可能出现过负荷时应事先采取哪些预防措施等。此外，配电网潮流计算的结果为电力系统稳定计算提供初始运行方式；电力系统经济运行和调度自动化的实现，也需要配电网潮流计算来支持。

同时，准确的配电网潮流计算，对大幅度提高供电质量和可靠性，对提高电力公司的经济效益与竞争力、降低电网电能损耗、节约能源具有重大的现实意义。

二、^范文提纲

1.引言：研究目的及研究特征

2. 技术方法

2.1基于配电网潮流计算的GDAS系统设计解决的问题

2.1.1.联合发电机表示为恒功率模型；

2.1.2.变压器模型表述为铁芯，铜损，调压，移相和连接变压器的绕组；

2.1.3.一次和二次网络表示为实际的相阻抗和电容；

2.1.4.分布负荷表示为负荷模型，在负载模型中，每一个负载元件对应一个“负荷能量模型”和“负载窗口”的概念被应用；

2.1.5最适合三角分解法（Zbus高斯法）用于潮流计算；

2.2.元件模型

2.2.1.导体

2.2.2.电容器

2.2.3.变压器

2.2.4.联合发电机

2.2.5.负荷

2.3.解决方法——Zbus高斯法

2.3.1方法选用——牛顿迭代法和Zbus高斯法比较

2.3.2程序流程图

3.测试情形和结果

4.总结 

5.相关程序附录

三、参考文献

[1]S K Goswami, S K Basu. A New Algorithm for the Reconfiguration of Distribution Feeders for Loss Minimization[C].IEEE Trans on Power Delivery, 1992, 7(3):1484-1491

[2]S K Goswami, S K Basu Direct Solutiion of Distribution Systems Proceed[C].IEE, Part C,1991,138(1):78-88

[3]陈珩．1995．电力系统稳态分析[M]．北京：中国电力出版社

[4]陈燕萍，王启，赵彩虹等．2008．基于改进前推回代法的辐射配电网潮流计算方法[J]．南京师范大学学报，8(1)：24-29

[5]戴雯霞，吴捷．2002．基于支路电流的配网潮流前推后代法[J].继电器，30(5)：6-8

[6]李光琦． 1998．电力系统暂态分析[M]．北京：中国电力出版社

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[8]李丽，华栋．配电网拓扑节点编号方案及其潮流计算[J]．华东电力，2005，33(4)：17-20

[9]柳经纬，王玮．2008．基于改进前推回代法的配电网潮流计算实用算法[J]．工业技术，2(4)：81

[10]巧颜伟，刘方，王官洁． 2002．三相辐射型配电网的相分量潮流计算[J]．电力系统自动化，26(10)：24-27

[11]孙健，江道灼．2004．基于牛顿法的配电网络Zbus 潮流计算方法[J]．电网技术，28(15)：40-44

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[15]王峥，丛培杰.．2008．基于改进前推回代法的辐射状配电网潮流计算[J]．东北电力技术，2(3)：7-10

[16]王明岗，毕睿华. 2005.基于前推后代法解决环网的配电网潮流计算[N].南京工程学院学报，3(1)：36-43

[17]王宗义，郭志忠．2005．电流型牛顿法潮流[J]．继电器，33(18)：27-30

[18]于继来，王江，柳焯．2001．电力系统潮流算法的几点改进[N]．中国电机工程学报，21(9)：88-93

[19]张伯明，陈寿孙，严正．高等电力网络分析（第2版）[M]．北京：清华大学出版社

[20]张圣勤．MATLAB 7.0实用教程[M]．北京：机械工业出版社