智能配电网分析课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,电,力,系,统,元,件,参,数,及,等,值,电,路,现,代,配,电,系,统,分,析,第,2,章 配电系统建模,智能配电网分析（,2,）,配电系统建模,2016,智能配电网分析（2）配电系统建模2016,2.1,概述,配电系统是由,配电线路,、,配电变压器,、,配电开关,、,配电电容器,、,配电负荷,等所组成的直接向终端用户分配电能的一个网络系统。,对配电系统进行分析,:,首先,为配电系统建模，包括：,1,）,电气元件模型,；,2,）,电气元件关联模型,；,然后,建立配电系统的方程。,2.1 概述 配电系统是由配电线路、配电变,2.2,配电系统模型,2.2.1,高压配电系统,高压配电系统（,35kV,、,66kV,、,110kV,）与输电系统直接相连，接收输电系统输送的电能，向负荷中心直接放射供电或经降压配电；,高压配电系统与输电系统一样，一般具有,网状,的结构，可用一个,连通图,来表示。,2.2 配电系统模型 2.2.1 高压配电系统,2.2,配电系统模型,2.2.2,中压配电系统,我国中压配电系统（,10kV,）网络结构多为辐射状和环状，网格状较少；,正常情况下多为,辐射状,运行：,（,1,）变电站引出的每一条馈线均可看成一棵树；,（,2,）同一变电站内的馈线拥有共同的树根结点（变电站），在树根处与高压配电网（或输电网）相联系。,中压配电系统的结构方式是：,树,（开环运行）,+,弱环网,（倒闸操作）,2.2 配电系统模型 2.2.2 中压配电系统,2.3,配电元件模型,配电元件包括配电线路、配电变压器、配电电容器等。,1,）考虑到配电系统的三相不对称特征，一般需要建立各元件的三相模型。,2,）仅在近似处理时，才不考虑三相不对称情况，只用单相模型来进行分析和计算。,2.3 配电元件模型 配电元件包括配电线路,2.3,配电元件模型,2.3.1,配电线路,架空线路,+,地下电缆,配电线路的三相,型等值电路：,Z,l,线路的串联阻抗矩阵，,n,n,阶复数矩阵,Y,l,线路的并联（对地）导纳矩阵，,n,n,阶复数矩阵,n,线路的相数，当,n,取,1,、,2,和,3,时，分别代表单相线路、两相线路和三相线路。,2.3 配电元件模型2.3.1 配电线路 架空,2.3,配电元件模型,则配电线路的导纳矩阵,Y,L,为,2.3 配电元件模型则配电线路的导纳矩阵 YL为,2.3,配电元件模型,1.,配电线路的精确模型,其中：,2.3 配电元件模型1.配电线路的精确模型 其中：,2.3,配电元件模型,2.,配电线路的修正模型,说明：,1,）由精确模型忽略了并联对地导纳而来；,2,）对长线路轻负荷情况不适应，比如偏远农村负荷。,2.3 配电元件模型2.配电线路的修正模型,2.3,配电元件模型,3.,配电线路的简化模型,1,）假定配电线路三相完全对称；,2,）用线路的序参数（正序阻抗,z,1,，负序阻抗,z,2,和零序阻抗,z,0,）表示时，,z,1,=,z,2,；,进而得到线路的近似相阻抗矩阵,线路的序阻抗矩阵：,2.3 配电元件模型3.配电线路的简化模型进而得到线路,2.3,配电元件模型,其中，,T,为对称分量变换矩阵，,由 替换配电线路导纳矩阵,Y,L,中 并忽略 即得到简化模型的,Y,L,。,2.3 配电元件模型,2.5,配电系统基本方程,2.5.1,配电系统的基本线路理论,就稳态分析而言，配电系统总可被表示为一个带正弦电压源的线性时变,RLC,电路。因而，满足电路理论的三大基本定律：,欧姆定律,、,基尔霍夫电流定律,和,基尔霍夫电压定律,。,1,欧姆定律,：支路复电流向量；,：以各支路导纳矩阵为对角元素的对角块矩阵；,：支路复电压向量。,支路电流和电压的方向须一致。,2.5 配电系统基本方程2.5.1 配电系统的基本线路,2.5,配电系统基本方程,2,基尔霍夫电流定律,KCL,I,n,为支路复电流注入向量；,A,为节点,支路关联矩阵。,A,:,n,b,阶，,A,元素,a,ij,表示节点,I,对支路,j,的关联关系，只取三值,1,、,-1,、,0,：,支路,j,与节点,i,相联，且该支路方向离开该节点时，,a,ij,=1,；,支路,j,与节点,i,相联，且该支路方向指向该节点时，,a,ij,=-1,；,支路,j,与节点,i,不直接相联时，,a,ij,=0,。,2.5 配电系统基本方程2基尔霍夫电流定律KCL,2.5,配电系统基本方程,3,基尔霍夫电流定律,K,V,L,B,ij,=1,，,如果支路,j,在回路,i,里且方向一致；,B,ij,=-1,，,如果支路,j,在回路,i,里且方向,相反,；,B,ij,=1,，,如果支路,j,不,在回路,i,里；,上式展开后，每一行对应一条回路的,KVL,。这些回路存在,相关性,（不独立），用独立回路对,U,b,进行限定就可以了。,独立回路,：至少存在一条在其它独立回路中找不到的支路的回路（由树支和一条连支构成的回路）。,2.5 配电系统基本方程3基尔霍夫电流定律KVL,2.5,配电系统基本方程,2.5.2,配电系统的节点方程,在配电系统中，通常从一个电压给定母线（变电站母线）出发，以辐射状联接起各负荷母线和中间母线。对一个,n,结点配电系统，定义一个节点三相电压向量 和节点三相注入电流向量,在建立系统各元件适当三相模型基础上，可以形成系统三相导纳矩阵,Y,，并按照基尔霍夫（,Kirchhoff,）电压和电流定律联系起母线电压和电流,式中，系统三相导纳矩阵,Y,为一个,3n3n,复数矩阵。,2.5 配电系统基本方程2.5.2 配电系统的节点方程,2.5,配电系统基本方程,三相潮流算法的基础：,功率注入的表达式：,潮流计算,根据给定的网络结构和负荷条件，由上式决定节点电压向量的数值。,母线,i,的,p,相注入电流可用单个矩阵和向量元素和的形式表示为：,2.5 配电系统基本方程三相潮流算法的基础：功率注入的表,2.5,配电系统基本方程,结合电流表达式：,对功率表达式展开：,2.5 配电系统基本方程 结合电流表达式：对,2.5,配电系统基本方程,应用欧拉公式展开并重新组织：,其中：,按实部和虚部分开：,2.5 配电系统基本方程 应用欧拉公式展开并重新组,2.5,配电系统基本方程,于是注入功率可写成：,上式为配电系统,三相潮流基本方程,。,对运行在稳态的配电系统，每条母线,(,i,=1,2,n,),的三相,(,p,=,a,b,c,),状态量中的每一相状态量都必须满足这一组等式方程。,2.5 配电系统基本方程 于是注入功率可写成,2.5,配电系统基本方程,节点方程的另一种形式,：,n,个节点的辐射型配电系统，以大地为参考节点，先不考虑并联支路，则支路数为,n,-1,。,A,为,n,（,n,-1,）维,独立回路,=,支路（树支）,+,并联支路（连支）。,建配电线路的模型时通常忽略并联支路，可假想一个并联支路，其电压等于节点电压，则应用,KVL,，得：,结合欧姆定律和,KCL,：,2.5 配电系统基本方程节点方程的另一种形式：结合欧姆,2.5,配电系统基本方程,已知源节点的电压，为了方便，不妨设第一个节为点源节点，其它,n,-1,个节点的节点电流注入可由,求解剩余的,n,-1,个未知的节点电压，即：,其中,:,2.5 配电系统基本方程 已知源节点的电压，为,2.5,配电系统基本方程,由于每条支路总是从一个节点指向另一个节点，因此有：,e,n,和,e,n-1,分别为,n,和,n,-1,维单位列向量。,于是，式子,可以简化为,:,其中节点导纳矩阵：,2.5 配电系统基本方程 由于每条支路总是从一个节,2.5,配电系统基本方程,2.5.3,配电系统的回路方程,如果将配电系统各负荷节点的负荷用,阻抗,表示，从源节点（馈线根节点）到,每一个负荷节点形成一条回路,，以回路电流为变量，根据基尔霍夫电压定律，可列出回路电流方程组为：,为回路电压列向量，为回路阻抗矩阵；为回路电流列向量。,展开上式：,2.5 配电系统基本方程2.5.3 配电系统的回路方程,2.5,配电系统基本方程,写成矩阵形式：,回路阻抗矩阵,Z,L,是一个,n,L,n,L,维的不含零元素的方阵。其中：,Z,ii,为第,i,条回路的自阻抗（等于节点,i,与根节点,s,之间的,支路阻抗和，加上节点,i,的负荷阻抗,）；,Z,ij,为第,i,条回路和第,j,条回路的互阻抗（等于节点,i,与节点,j,到根节点,s,的,共同支路阻抗和,）,2.5 配电系统基本方程,