论文总字数：36168字

摘 要

潮流计算方法自20世纪初发展至今，新兴的电流注入型NR(Newton Raphson)算法已逐渐开始在常规的潮流计算应用中崭露头角。基于电流注入型NR算法的提出主要针对的是电网中的PQ节点的特性，为适应与继承电流注入型NR算法在潮流计算中的优点，在对PV节点的处理上，不同的研究人员提出了不同的看法。

本文根据现有的电流注入型NR算法不同PV节点模型，用Matlab自行编写电流注入型NR算法不同PV节点模型代码，研究了不同PV节点模型在潮流分析应用中的优劣。

首先推导验证了电流注入型NR算法不同PV节点数学模型的正确性，从数学角度对电流注入型NR算法不同PV节点模型的优劣进行了初步判断，然后通过选用IEEE公布的典型电网算例对电流注入型NR算法不同PV节点模型的计算性能进行了对比研究，测试了不同PV节点模型在输、配电网络中的计算能力、不同负荷和阻抗比条件对PV模型的影响以及不同PV节点模型受PV节点数量影响情况。

最后，根据算例分析的结果得出使用传统功率型思路处理PV节点的PV模型是目前为止最能适应于电流注入型NR算法的PV模型。

关键词：电流注入型，牛顿拉夫逊法，PV节点，Matlab，潮流计算，阻抗比

A STUDY ON DIFFERENT REPRESENTATIONS

OF PV BUSES IN THE NR POWER FLOW FORMULATION

BASED ON CURRENT INJECTIONS

Abstract

There has been a long development in power flow formulation method since the beginning of the 20th century. A new formulation based on current injections has gradual emerged in the conventional application of power flow formulation. Since the formulation based on current injections was put forward to deal with the PQ buses in the power grid, there might need algorithms to make sure that the PV buses will not interfere. Thus, researchers give different ideas about it.

In this thesis, different representations of the PV buses in the power flow formulation based on current injections was written into code with Matlab to study the behavior of the representations in solving the power flow problem.

To get the conclusion, different representations of the PV buses in the power flow formulation based on current injections firstly was checked on mathematical derivation to make sure the representations are right and get preliminary conclusions. Then, typical system models given by IEEE were used as practical system models to test the behavior of the representations. The behavior in the transmission grid and distribution grid was tested in the experiment as well as the computing power when the loads were big or the impedance ratios of lines were high.

Finally, the research give the result that the traditional idea which deals with the PV buses based on power injections is the perfect solution of the power flow problem based on current injections so far.

KEY WORDS: current injections, Newton Raphson formulation, PV buses, Matlab, power flow problem, impedance ratio

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 - 1 -

1.1 引言 - 1 -

1.2 潮流算法研究现状 - 1 -

1.2.1 传统潮流算法 - 1 -

1.2.2 节点电流注入型Newton-Raphson算法 - 2 -

1.3 论文完成主要工作 - 4 -

第2章 功率型潮流算法概述 - 5 -

2.1 牛顿法 - 5 -

2.2 功率型潮流计算中的牛顿法 - 6 -

2.3 快速计算方法——PQ解耦法 - 7 -

第3章 电流型牛顿算法 - 9 -

3.1 节点电流注入型牛顿算法 - 9 -

3.2 PV节点的模型研究 - 10 -

3.2.1 算法一——传统牛顿拉夫逊法思路 - 10 -

3.2.2 算法二——扩展式Q状态量思路 - 11 -

3.2.3 算法三——压缩式Q状态量思路 - 12 -

第4章 算例与分析 - 13 -

4.1 算例模型 - 13 -

4.1.1 30节点输电网模型介绍 - 13 -

4.1.2 73节点配电网模型介绍 - 16 -

4.2 算例分析 - 21 -

4.2.1 不同算法在处理输电网的程序正确性校验 - 21 -

4.2.2 不同算法在处理配电网的程序正确性校验 - 24 -

4.2.3 负荷变化对不同算法性能的影响 - 30 -

4.2.4 线路阻抗比对不同算法性能的影响 - 31 -

4.2.5 PV节点数量对不同算法性能的影响 - 31 -

第5章 结论 - 33 -

致谢 - 34 -

参考文献（References） - 35 -

绪论

引言

潮流计算是电力网络分析的基本计算之一，是一种具有逐渐逼近效果的歩进式算法，其依据网络拓扑中各节点的检测数据，计算出电网各节点电压和各线路上的潮流分布情况，以便工作人员进行数据分析，对系统的运行状况有更加细致的了解，从而能够对系统运行状况进行评估。潮流计算方法起源自前推回代算法，而后发展为高斯赛德尔的导纳矩阵算法。随着计算机的发展，潮流计算方法演变成阻抗矩阵的算法的形式。在计算机技术革新后，潮流计算方法又重新启用牛顿法的导纳矩阵算法。发展至今，潮流计算方法已愈加适用于大规模、多节点的电网运算，算法愈加能够有效缩短网络分析的计算时间，达到实时演算的效果。

在二十世纪六、七十年代，随着电网的不断扩大，潮流计算的方法已经基本确立。在这之后，随着网络解算规模的进一步扩大，同时，在对各种控制手段的在线实施的要求与对系统优化的要求下，潮流计算方法得到快速发展。在传统的电力系统潮流计算中，一般采用的是节点功率型算法，其具体做法是先形成相关的迭代雅克比矩阵，再利用牛顿法或者高斯-赛德尔法来求解相应的电压幅值和相角。

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