1、毕业设计 （ 论文 ）题 目 含分布式电源的配电网潮流计算与分析 本 科 生 毕 业 设 计 （ 论 文 ）I含分布式电源的配电网潮流计算与分析 摘 要电力系统迅速发展，分布式电源的应用也越来越多。分布式电源在并入电网以后，会对配电网的电压、网络损耗等产生一定的影响，所以对分布式电源并网后的潮流计算研究显得尤为重要。本文中，首先对分布式电源的定义和国内外的形势做了介绍。对于用到的数学算法进行了介绍，然后总结了常用的潮流算法。针对 PQ 算法用于配电网的不足提出了改进的方法（BX 法），并且在此基础上加入了二范数。对于 5、9、14 以及 33 节点的网络进行了算例分析，在 5、9 节点的网络中
2、改善的算法能够使 PQ 算法很好的收敛，但是在 14、33 节点的网络中效果不是很明显，该算法还有待提高。总的来说 BX 是能够改进 PQ 算法的，但是还存在不足，需要对这个算法进行改善，一定会改善 PQ 算法的，使该算法能够完全的适用于所有的配电网。关键词：分布式电源、PQ 算法、配电网、BX 法AbstractWith rapid development of the power system, the application of distributed generator supply become ordinary. Power grid with distributed gener
3、ator will influence the voltage ,network loss of the power distribution network.So the research of power grid with distributed generator s power flow calculation is particularly important.In this article, the definition of distributed generator supply and the situation of IIboth at home and abroad i
4、s produced firstly. Used for mathematical algorithm are introduced, and then summarizes the common trend of the algorithm Aiming at the shortcomings of the PQ algorithm used in distribution network is put forward to improve the method, the method (BX). For 5, 9, 14 and 33 nodes of network has carrie
5、d on the example analysis, in 5 and 9 nodes in the network to improve the algorithm can make the PQ good convergence, but at 14, 33 nodes in the network effect is not obvious, so the algorithm needs to be improved.The BX method is able to perfect the PQ algorithm, but there are insufficient, it is n
6、ecessary to improve the algorithm, I think BX will improve PQ algorithm, the algorithm can be completely applied to all of distribution network.Keywords: distributed generator, the PQ algorithm, the BX method ,power grid 目 录第一章 绪论 .11.1 设计 PQ 算法在配网中应用的意义 .11.2 国内外对分布式电源潮流计算算法的研究现状 .31.3 本文的主要内容 .6第二
7、章 配电网潮流计算的方法 .7本 科 生 毕 业 设 计 （ 论 文 ）III2.1 前推回代法 .72.2 牛顿-拉夫逊法 .82.3 快速分解法（PQ 分解法） .102.4 含分布式电源的处理 .12第三章 数学方法介绍及应用 .133.1 因子表法的介绍及应用 .133.1.1 因子表的介绍 .133.1.2 因子表法的应用 .143.2 二范数的介绍及应 .163.2.1 二范数的介绍 .163.2.2 二范数的应用 .173.3 BX 法的介绍及应用 .17第四章 潮流计算结果的分析 .194.1 基于 P-Q 算法的潮流算法的程序流程图 .194.2 算例结果分析 .204.2.
8、1 五节点的算例结果分析 .204.2.2 九节点算例结果分析 .224.2.3 十四节点算例结果分析 .26第五章 总结与展望 .275.1 总结 .275.2 展望 .27致 谢 .28参考文献 .29附 录 .31本 科 生 毕 业 设 计 （ 论 文 ）1第一章 绪论1.1 设计 PQ 算法在配网中应用的意义智能电网的日益发展，分布式电源在配电网中越来越多的得到应用。在 1978 年，美国公共管理事业政策法中提出了分布式电源这个概念，先在美国进行推广，之后才被其他国家所接受。然而，每个国家的政策不同，对其的理解也就不同，所以至今为止也没有一个统一的定义。很多的文献也会将其称之为嵌入式发
9、电或者分散电源。但整体上来说，分布式电源是规模比较小的（一般的发电功率为数千瓦到 50MW），能够单独的输出电能且分布位置一般在用户附近的电能系统。这类分布式电源由电力用户、电力部门或者是第三方所有，从而满足电力电网和电力用户的特定要求【1】 。分布式电源对的主要特点有：该类电源一般分布在负荷附近且规模不大；在规划中不予考虑；能够满足一些特殊用户的需求，能够支持已有配电网的经济运行；该种能源大多数为可再生的清洁能源而且利用效率比较高。现如今，分布式电源已经从原来的柴油发电机组的紧急备用电源或者是燃煤自备的小热电厂发展成为了燃料电池、微型的燃气轮机或者是包括太阳能、风力、生物质能在内的可再生能源
10、发电系统。分布式电源具有以下的优点：节能的效果较好。分布式电源和普通的大的电力系统存在两个显然的区别：一个是一般的电力系统的供电能量的形式比较单一，但是分布式电源可以提供多种形式的能量，是标准的“冷、热、电”三联产，能够使能量可以梯级利用，与温度对口，梯级利用的原则吻合，是能源的利用率大大的提高；另一个是普通的大电网与用户的距离非常远，很多时候都需要通过较长的距离的高压输电送给用户使用，其中在输电线路上的网损很大，而分布式电源能够近距离的靠近用电负荷，从而大大的降低了网络损2耗。有利于环境。分布式电源的能量来源主要包括有太阳能、光伏、风能、水能、潮汐、地热等清洁能源，这些能源都是免费的、可再生
11、的，这些能源的投入使用势必会减小煤炭的使用，既节约了不可再生能源，也减少了一些有害气体的排放量，如一氧化碳、二氧化碳、硫化物和氮化物等。此外，由于分布式电源大多数都属于小规模的，因此发电系统的电压等级比较低，电磁污染也就相对少的多。供电质量提高。在分布式电源的内部就具有无功补偿和调整电压的功能，与此同时当其并入大电网的时候又打的电力系统作为支持，因此用户的电能质量得到了很大的提高。可靠性很高。在分布式电源中一般都会采用较为先进的控制设备，性能比较好，因此其在开机或停机的时候易于操作，在负荷调节的方面也比较灵活。与大电网的配合更能使其的供电可靠性提高，更重要的是当电网遇到大的突发事故的时候能够提
12、供重要用户的供电。由于分布式电源的规模较小，因此在投资方面也远远小于传统大电厂的投资费用，风险也就小很多了，而且它的建设周期也很短相对于传统的大电厂而言，因此能够比较快的解决某些地区的电力短缺的问题，给其供电。因此，分布式电源带来的好处毋庸置疑，它的能源利用效率高，更重要的是分布式电源大多数是用于清洁能源，即我们所说的新型能源，我们知道新型能源都是无污染、可再生的，可以说是一劳永逸，有利于环境保护，符合我国的可持续发展政策。但是当分布式电源在并入电网的时候也会给电网带来影响，因此研究分布式电源的潮流计算是很有必要的。虽然分布式电源的优点的确很多，但他给配电网带来的影响也是很大的。主要表现在以下
13、几个方面：损耗：当分布式电源接入配电网中的时候，会改变配电网中的线路损耗，即它可能会减少线路的损耗，也有可能增大配电网中的线路损耗，本 科 生 毕 业 设 计 （ 论 文 ）3这与负荷大小等因素有关；继电保护：传统的继电保护不具有方向性，但是当分布式电源在接入电网的时候网络结构将会变成闭环结构，因此也就要求继电器能够具有方向性；故障电流：分布式电源的接入会使配电网的故障电流升高；电压：当分布式电源接入配电网的时候，由于其会发出功率，自然会使馈线上的传输功率减小，本身又发出一定的无功功率，所以会使线路上的电压升高，但是升高的程度与分布式电源接入的位置和他的发电量的大小有关；电能质量：当分布式电源
14、接入配电网的时候不仅会对电网产生一定的扰动，产生较为严重的电压闪烁，同时也会产生较多的谐波，使电能质量下降；电网运行的可靠性：当分布式电源接入电网的时候，有可能会提高电网的可靠性，也可能会使电网的可靠性降低，这取决于电网与分布式电源之间的协调能力。本次设计主要用的潮流算法是快速分解法，即 PQ 算法。PQ 算法是从极坐标表示时的牛顿拉夫逊法中简化而来的它在计算的过程中忽略了电阻的影响，使算法得到了简化，加快了计算速度。但是在配网中随着的比值越来越大，使 PQ 分解法的简化条件不再满足，当其比值较大的时候可能会出现计算的结果不收敛，这就是 PQ 算法对的敏感性。本次设计的任务就是对其计算结果不收
15、敛的问题进行分析，并加以改善。1.2 国内外对分布式电源潮流计算算法的研究现状当传统的大电网并上分布式电源并且运行以后，将会引入很多的电力电子设备和电感、电容，这样会改变电力系统网络的原来的拓扑结构，导致电网的潮流分布也随之改变，使电网的稳定性带来了不确定性。4由于分布式电源给并网带来了很大的影响，所以国内外的学者都在对含分布式电源的网络的潮流算法进行了研究，其中有个问题就是分布式电源的潮流计算模型与传统的发电机不同。传统的发电机的模型由 PV、PQ、和平衡节点，但是分布式电源的节点类型需要取何种类型需要视具体情况而定。目前，对于分布式电源的潮流计算的算法研究的进一步发展，国内外的学者提出了更
16、多适用于分布式电源的潮流算法，并且还提出了许多创新的方法都值得借鉴。为了能够解决实际的潮流计算问题，Dariush 提出了一种初等的配电系统的三相潮流计算的实时解析性此方法对弱环网潮流计算进行了扩展，加强了对分布式电源的控制。此外，王成山、郑海峰等人对于风力发电、太阳能发电等随机性的发电模型提出了相应的潮流计算方法，运用了概率统计方法处理系统中的随机变化的因素，给出系统运行电压、支路潮流等概率分布情况，能够更清楚地表明系统的运行状况，为系统的安全运行提供更加完整的数据信息。文献【1】对分布式电源进行了定义，并在国内外的资源分布和技术等方面进行了比较，从中可以看出我国的水能发电方面具有很大的优势
17、，而在风能、天然气以及光伏发电方面还有待提高。文献【2】主要是对PQ分解法在配电网潮流计算中结果不收敛的的影响因素进行了介绍，并对不收敛的问题提出了解决方案。主要是在形成系数矩阵的时候对进行改进，忽略了一些对无功功率和有功功率的影响比较小的支路电阻和对地电阻，并用算法证明了该方法对PQ算法确有改进。文献【3】对PQ算法进行了改进，并且指出了在形成系数矩阵的时候考虑支路电阻在形成系数矩阵的时候忽略支路电阻这样的组合使得PQ算法的收敛性得到了很大的提高，在本次毕业设计中就用的该理论。文献【4】介绍了分布式电源在并网的时候的三种接口形式，对于异步发电机、同步发电机以及燃料电池等几种典型的分布式电源类型的模
