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1、-范文最新推荐- MATLAB配电网网损的计算和分析仿真 摘要国内外众多学者对城轨牵引供电计算进行了深入的研究。Kimbark给出了忽略换相电阻Rc的6脉波整流机组交直流变换的数学模型。Tylavsky等指出在不可控6脉波整流机组中，触发角α、换相重叠角μ由换相电抗Xc和Id决定，整流机组Rc/Xc比例较大，不应忽视换相电阻的影响，他们对6脉波整流机组建立考虑换相电阻影响的交直流变换模型，采用牛顿-拉夫逊法求解牵引供电系统交直流混合潮流。Yii-Shen Tzeng指出Tylavsky的模型中虽然考虑了6脉波整流机组Rc对交直流潮流计算的影响，但是计算中整流机组交流侧电流 的
2、近似会带来计算的误差，其建立的6脉波整流机组模型中详细考虑了换相电阻和精确的基波电流模型，并提出了城市轨道交直流统一的潮流计算方法。Yu J.G，Goodman在单边供电情况下给出了直流牵引供电系统杂散电流分布的有限元模型，并对轨道电位、泄漏电流等进行了计算。蔡岩等建立了多支路情况下考虑复杂地网模型的城市轨道直流牵引供电仿真模型，采用节点电压法进行数值求解，并给出了考虑列车再生制动后的迭代计算方法。C.S.Chen，Y.S Tzeng分析了12脉波整流机组带平衡电抗器和不带平衡电抗器两种情况下，各工作模式下的基波、谐波数学模型。Adinolfi.A分别对列车采用再生制动和空气制动下的牵引供电系
3、统能耗进行了计算和模拟，并在罗马地铁线路进行实测，在当时的运行条件下，列车最小追踪间隔5.5分钟时，列车采用再生制动节能19%，全日运行情况下平均节能15%。Paolo Pozzobon总结了6脉波、12脉波整流机组输出电压随负荷变化的外特性曲线，并进行直流牵引供电系统的暂态、稳态短路分析。Shi-Lin Chen，Chien-Hsing，Lee等建立了城轨杂散电流分布的数学模型，并以台北捷运系统为例，进行了计算和实测。Liu Y.C针对二极管接地的城市轨道牵引供电系统，提出一种将整流所输出端电压控制为恒值的方法，以降低钢轨电位和杂散电流。Ian Cotton分析了直流轨道交通系统中杂散电流模
4、型并提出了抑制杂散电流的控制方法，即加强钢轨对地绝缘，增加杂散电流收集网电导率，降低土壤电阻率。 目前比较成熟的直流牵引供电仿真分析软件是有卡耐基-梅隆大学的EMM(Transportation Systems Energy Management Model)、ELBAS 针对城轨供电仿真的SINANET等。其中，EMM的主体包括两个部分：其一是TPS(Train Performance Simulator，即列车运行仿真)，是指在额定电压下，推导单一列车从起点到终点的运行情况，主要参数是取流、能耗相对于时间、位置等的变化情况。NES(Electric Network Simulator，即电
5、网络仿真)，以TPS的输出运行情况的结果作为输入，配合列车运行时刻表，经直流负载潮流分析，求出N组列车同时在线路上运行时，线路上各指定节点电压、电流及功率的变化，以及交流侧电气网络的潮流计算。国内一些设计院和科研院所也自行开发了一些仿真分析设计软件。对于直流侧的牵引供电系统计算的方法主要有平均运量法和列车运行图截面法。最近几年在列车运行图截面法基础上又有学者提出了一随着电能生产规模日益扩大，国民经济总消耗中的能源消耗所占比例逐渐增大。对电网进行网损计算和降损决策分析，实施合理的降损措施，减小电网的能量损耗，成为电力网经济运行的重要途径。论文介绍了目前网损计算和降损措施分析的国内外现状，对配电网
6、的网损的理论计算进行了较为系统的研究，研究了按功率负荷曲线计算网损的方法，编写C+程序，结合算例进行计算和分析。在此基础上研究了牛顿拉夫逊法潮流计算，并基于MATLAB编写程序，结合算例计算网损。另外，论文研究了分布式发电系统对网损的影响，通过MATLAB对算例进行了仿真和分析。最后阐述了电力网网损的节能措施，包括降低网损的技术措施和降低网损的管理措施。9539 2.2最大损耗时间法82.3日均方根电流计算电力网的网损电量112.4算法的分析与比较123功率负荷曲线网损计算方法143.1基本原理公式143.2算例分析和编程173.3本章小结214基于潮流计算的网损计算224.1概述224.2基
7、本原理224.3潮流计算的修正方程234.4程序设计294.5算例分析315分布式电源对网损的影响355.1分布式电源355.2模型的建立355.2计算分析395.3本章小结456降低电力网网损的措施476.1电力网的改造476.2选择合理的电力网及设备经济运行方式486.3降低网损的其他措施50结论 52致谢 53参考文献 541绪论进入21世纪，人类也正面临着资源日益枯竭的危机。在这样的情况下，除了积极开发水力、核能、风力发电等发电方式之外，降低电能从生产到传输过程中的损耗也越来越受到人们的重视。市场经济的发展也要求供电企业以经济效益为中心，同时节能减排的宗旨，又要求最大效率的利用资源，减
8、小能源消耗，因此，准确合理的电力系统网损计算是电力部门分析网损构成、制定降损措施的有力工具1。 1.2国内外研究现状及分析1.2.1网损的分类1.2.2统计分析1.2.3指标分析指标分析可以从以下五个方面进行考虑：1）售电量增减及用电类别与电压构成的变化；2）电力系统的运行方式，潮流分布和电力网结构的变化；3）降损措施和工程投产的影响；4）新增大用户的饿影响；5）更新系统主元件的影响。1.2.4经济分析对在变电站所采用集中安装的无功补偿设备和在配电线路上分散安装的无功补偿设备所取得的降损效益进行分析；对大用户考核高峰功率因数或低谷功率因数所取得的效益进行分析，是经济分析的两种主要类型10。1.
9、3论文的主要工作本次设计主要是分析配电网网损的特性，研究配电网网损计算方法。论文章节具体安排如下：1）第二章介绍了基本常用的网损近似计算方法，主要包括损失因数法，最大负荷损耗小时数，日均方根电流法的基本原理及其公式。2）第三章介绍利了用负荷功率曲线进行网损计算的方法，对特罗格尔最大负荷功率因数法，洛桑德损失因数法和等效负荷曲线法的原理及其公式都做了详细的论述，最后通过一个算例实际应用了这三种方法并对结果进行了比较分析，并编写了C+程序，更方便了计算及分析。3）第四章介绍了牛顿拉夫逊法潮流计算的基本原理及其公式，并用MATLAB编写了网损计算程序，选择一个IEEE39节点的例子进行验算和分析。4
10、）第五章理论上分析了分布式电源对配电网网损的影响，并通过MATLAB仿真，分析了对网损影响的因素。5）第六章简单介绍了降低网损的措施和方法。并对全文工作进行了总结。2网损计算的一般方法2.1损失因数法 (2-5)式中 ——与电力网负荷曲线形状，网络结构及负荷特性等有关的常数。通常，它在0.10.4之间。当 时，；当 时， 。一般负荷曲线接近与图2.1时，其 取较大值；负荷曲线接近于图2.2时，其 取较小值。在不同的国家，不同的研究者根据各自电力网的特点取用不同的 值。对于一般的配电线，Buller Wcodrow提出取 ，得出 根据配电网的情况，也可取 ，得出对于供电及
11、输电系统的损失因数，Wolf提出的经验公式(2-6)在上面各个经验公式中，损失因数 仅由负荷率 决定。但是， 并不能完全代表负荷曲线的形状，在同一个 下，负荷曲线往往有不同的最小负荷率 ，因而有不同的 值。这里，将负荷看成是随机变量，可以近似的认为负荷变化规律（即负荷曲线）按Bata概率分布函数律变化，则由此可以导出 的关系。由概率论知道，随机变量的二阶原点矩等于它的数学期望值的平方加上随机变量的方差。如以负荷电流表示随机变量，则当负荷电流这个随机变量按Bata概率分布函数变化时，其方差为将式(2-3)和(2-4)代入 ， 由此可以得出，(2-9)2.2最大损耗时间法最大损耗时间法12指将计算
12、时段缩短成一个损耗时间 ，再乘上最大负荷功率损耗 ，求得网损。最大负荷损耗小时数 的意义：在 这时段内，如果用户始终保持最大负荷 不变，此时在输电，变电和配电元件电阻中引起的电能损耗等于一年中实际负荷 在该电阻中引起的电能损耗。经过分析，这个关系如图2.3所示。图2.3最大负荷损耗时间的意义 对于变压器，其电能损耗包括变压器的绕组损耗和铁芯损耗两部分。绕组电阻产生的电能损耗同线路损耗的计算方法一样，而铁芯中的电能损耗近似地等于空载损耗 与变压器投入运行的时间 的乘积。当用 求电能损耗时，由于这种方法本身存在着一定的误差，通常不必计及变压器损耗的静特性，即认为运行期间的电压等于额定值，铁芯损耗保
13、持不变。当一台变压器全年投入电力网运行时，电能损耗约为(2-14)如果已知负荷曲线，当变电站有若干台同容量的变压器并联运行并且其中有的变压器可以定期切除时，那么全年的电能损耗为(2-15)式中——分别为每台变压器的额定铁芯损耗，额定短路损耗额定容量；——对应于 的变压器台数；——对应于 的变压器总负荷。2.3日均方根电流计算电力网的网损电量前面叙述的用损失因数法和最大负荷损耗时间求电能损耗的方法，当要求计算准确度较高时，如用于运行电网的网损分析和计算往往难以达到要求13。下面介绍的应用均方根电流14-15计算电力网网损的方
14、法（手算方法），它可以应用与运行电网的近似计算。2.3.1基本原理设电力网元件电阻为 ，通过此元件的电流为 ，则该电力网元件电阻一天24小时内的电能损耗值 由下式计算： =代表如固定网损电量+代表日可变网损电量（全月供电量/代表日供电量*全月实际天数）2*全月实际天数。2.4算法的分析与比较损失因数和最大负荷损耗时间法求电能损耗的方法，不能应用于准确度要求高的情况，只适用于电力网规划设计的电能损耗估算。因为这种情况是通过分析大量重要因素来选择最合理又经济的方案，其中能损不是决定性因素，同时规划设计所采用的计算负荷和其他技术数据都是用近似的方法确定的，原始数据本身带有相当大的误差不可能很准确的计算电能损耗，所以在电网规划设计是对计算网损的准确度不可能提出过高的要求。利用负荷的日均方根电流计算电力网网损的方法应用时受到一些条件的限制，也是不够理想的。这是因为确定日均方根电流需要进行全天负荷电流实测，工作量太大，并且实测数据的收集和整理也很费事，一天的网损率与要求的年季月的网损率有一定的差别，虽可以按月、季、年的供电量进行计算，当仍然会出现某些误差，负荷电流实测时是从准确级别地的板式指示性电流表或钳型电流表读取数据，所以误差较大，尤其是电流值较低时，读数更不准确，从而造成计算所依据的原始数据不全和不够准确，只能用各负荷的均方根电流直接代替相加减的
