论文总字数：30205字

摘 要

随着科学技术的进步和环境保护意识的加强，微电网的应用越来越广泛，保障微电网的安全可靠运行非常重要，正确的微电网潮流计算方法是微电网稳定性分析的基础。本文在已知配电网电流型牛顿法潮流分析数学模型的基础上，研究适用于孤岛运行微电网的电流型牛顿法的潮流分析方法。主要工作为：

第一，建立已有的配电网电流型牛顿法潮流计算的数学模型，阐述原理并理解修正方程式的推导过程，制定算法求解简单系统的潮流，并用现有的功率型牛顿算法计算该系统的潮流，分析两种潮流计算的结果。发现功率型牛顿法和电流型牛顿法潮流计算的结果相同。由于电流型牛顿法在每次迭代时只更新雅可比矩阵对角线上的元素和与PV节点电压和无功有关的稀疏矩阵块，因此计算量比功率型牛顿法少，计算速度更快。

第二，明确微电网孤岛运行时分布式电源的模型和负荷节点的数学模型，理解孤岛运行微电网牛顿法数学模型的建立过程，推导电流型牛顿法在孤岛运行模式下的潮流计算公式，制定算法求解孤岛运行微电网系统的潮流。根据潮流计算的结果可知推导的孤岛运行微电网电流型牛顿法潮流计算公式是正确的。

关键字：潮流计算，电流型牛顿法，功率型牛顿法，微电网，孤岛运行

Abstract

With the advancement of science and technology and the awareness of environmental protection, the application of microgrid is more and more extensive, and it is very important to ensure the safe and reliable operation of microgrid. The correct microgrid power flow calculation method is the basis of microgrid stability analysis. Based on the known mathematical model of current type Newton method for distribution network, the power flow analysis method for the current type Newton method for island microgrid operation is studied.The main work of this thesis is:

Firstly, the existing mathematical model of the distribution network current type Newton method for power flow calculation is established. The principle is explained and the derivation process of the modified equation is understood. Algorithms are developed to solve the power flow of simple systems. The existing power type Newton algorithm is used to calculate the power flow of the same system. The results of the power type Newton method and the current type Newton method power flow calculation are found to be the same. Since the current type Newton method only updates the elements on the diagonal of the Jacobian matrix and the sparse matrix blocks related to the PV node voltage and reactive power at each iteration, the calculation amount is less than the power type Newton method, and the calculation speed is faster.

Secondly, the model of the distributed power supply and the mathematical model of the load node during the operation of the micro-grid island are defined. The establishment process of the microgrid Newton method mathematical model of island operation is understood. The power flow calculation formula of the current type Newton method in the island operation mode is deduced. The algorithm is developed to solve the power flow of islanded microgrid systems.The results of the power flow calculation prove that the derived island-run microgrid current type Newton method power flow calculation formula is correct.

KEY WORDS: power flow calculation, current type Newton method, power type Newton method, microgrid, island operation

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1背景和意义 1

1.2配电网及微电网潮流分析研究现状 1

1.3本文主要工作 3

第二章 传统配电网潮流概述 5

2.1功率注入型配电网潮流数学模型 5

2.2配电网潮流算法 6

2.2.1前推回代法 6

2.2.2回路阻抗法 7

2.2.3牛顿-拉弗逊法 7

2.3本章小结 9

第三章 电流型牛顿法潮流分析 11

3.1修正方程式的数学模型 11

3.2电流型牛顿法潮流算法计算流程 13

3.3电流型牛顿法算例分析 15

3.4本章小结 18

第四章 孤岛运行模式下微电网潮流计算 19

4.1微电网节点模型 19

4.1.1分布式电源的控制方式 19

4.1.2微电源节点等效方式 19

4.1.3负荷节点模型 22

4.2孤岛运行的微电网潮流数学模型 22

4.2.1孤岛运行的牛顿法潮流数学模型 22

4.2.2孤岛运行的电流型牛顿法潮流分析 23

4.2.3孤岛运行的电流型牛顿法计算流程 25

4.3孤岛运行的电流型牛顿法算例分析 26

4.4本章小结 28

第五章 总结和展望 30

参考文献 32

致 谢 34

第一章 引言

1.1背景和意义

随着社会经济的进步和科学技术的发展，电力工业也走上了现代化发展的道路，电力系统的规模越来越大，自动化程度也越来越高，我国的现代电力系统具有大系统、大电网、超高压、重负荷、大区联网和交直流联合输电等特点^[1]。由此可见，保障电力系统稳态运行是非常重要的，潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种基本电气计算，是电力系统状态估计、应急分析、稳态优化等应用的基础。因此对电力系统配套灵活、可靠的潮流软件是非常必要的，而采用科学合理的潮流计算方法是设计潮流软件非常重要的环节。

潮流计算的基本方法已经在二十世纪六、七十年代确立了。传统的电力系统潮流计算采用的是节点功率型算法，形成相关的功率型迭代雅克比矩阵，利用牛顿法或者高斯-赛德尔法求解相应的节点电压的幅值和相角。但算法需要形成迭代方程并在迭代过程中不断更新雅克比矩阵，计算量大。并且节点功率型算法对初值敏感，初值的选取必须接近真实值，在初值不好和系统R/X比值较大时会出现病态问题。为了解决上述问题，有学者提出了电流型牛顿法潮流算法^[2]，在迭代过程中保持PQ节点的雅克比矩阵非对角块恒定，大大减少形成雅克比矩阵的计算量和数据存储量，提高了牛顿法潮流算法的解算速度。

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