matlab最优网损的智能电网的故障重构
摘 要 近年来，随着经济和社会的进步和发展，也衍生出了许多问题，如：资源的短缺、环境的恶化以及极端天气的频繁出现，与此同时，随着世界各国工业对电力的依赖程度加深，如何有效利用能源、如何利用清洁能源成为世界各国争相探索解决的问题。在探索过程中，智能电网这一概念应运而生。在电力系统中，配电网是连接输电网与分散用户中间环节，配电网的优化运行对整个电力系统的意义都不一般。在进行配电网的优化运行时，首先要考虑的就是故障恢复能力，因为在配电网的运行过程中是存在问题和变化的，其支路所带的负荷会发生变化，当其变化时，通过及时的调整网络中联络开关和分段开关的开/合状态，从而改变网络的拓扑结构，达到降低网络损、提高供电电压质量和提高供电可靠性等目的。本文以最小网损为最终的寻优目标，利用配电网的开环运行结构和含有固定的联络开关数特点，探索出了一种能够排除配电网在重构的过程中出现的闭环或孤岛情况的新的方法，提出一种基于最优网损的配电网重构算法。在配电网的潮流计算方面，本文对现有的潮流计算方法进行总结、分析和对比，结合配电网正常运行时的结构特征，采用了前推回代法来求解配电网潮流问题，并在Matlab上对16节点系统算例进行了潮流性能测试。最后，本文在Mtalab对整个重构算法以IEEE16节点系统为例进行仿真，结果表明该算法能够较快获得最优网损的重构方案。
目 录
摘要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第1章 绪论 1
1.1 课题研究的背景和意义 1
1.2 智能电网的理论概述 2
1.3 国内外的研究现状 2
1.3.1 国内外智能电网的研究现状 2
1.3.2 国内外配电网的研究现状 4
1.4 本文的主要工作 7
配电网的潮流计算 8
2.1 MATLAB的介绍 8
2.2配电网的综述 8
2.1.1配电网的分类 8
2.1.2配电网的特点 9
2.3前推回代法计算配电网潮流 9
2.3.1配电网的数学模型 9
2.3.2潮流计算方法的选取 10
2.3.3前推回代算法的计算步骤 11
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
/> 2.3.4在MATLAB上进行仿真验证 13
第3章 基于最优网损的智能电网的故障重构 16
3.1 配电网重构的概述 16
3.2 配电网重构的数学模型 16
3.3 基于最优网损的配电网重构算法 18
3.3.1算法的基本思想 18
3.3.3重构方案的选取 19
3.3.4消灭孤岛和闭环 19 3.4 在MATLAB进行仿真验证 22
3.4.1程序结构流程图 22
3.4.2IEEE16节点配电网重构的算法实现 23
3.4.3结果分析 25
第4章 论文总结及展望 26
参考文献 28
致 谢 31
附 录 32
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
现如今，各种资源短缺、环境污染问题日益突出，人们对资源环境问题格外关注，对节约能源、保护环境、可持续发展的呼声也越来越高，世界各国也在积极的进行能源改革的探索，纷纷调整能源政策。能源改革的主要内容就是发展清洁能源、保障能源安全以及解决环保问题，其中电网系统作为能源供给的关键环节，其发展道路对于清洁能源的研发起到相当重要的作用。与此同时，随着经济社会的不断发展以及各个领域用电量的增加，将对现有电网的输送能力、电能质量和优质服务提出更高的要求；资源的短缺促使我们转而大力发展可再生能源，然而利用这些可再生能源，如何将其接入现有的电网是一个不小的挑战；环境的恶化，如何环保式发电和提高能源利用效率也十分迫切。由于自身的条件限制传统的电力系统无法满足如此多的发展要求。面对这样的情况，电力改革势在必行，电网技术必须提升，电力网络必须升级完善以符合不断变化的要求。在国内外科研学者的研发摸索与实际探寻过程中，智能电网的理念也应运而生。美国是第一个提出“智能电网”的概念并率先进行相关研究的国家，智能电网概念的提出在世界各国引发强烈的反响，智能电网，可以通过自动化的通信结构，实现电力、信息和业务的集成，使能源结构更加稳定、经济、安全和可靠。
我国是一个电力大国，电网智能化是未来发展的必然趋势，传统的配电网络如何升级以适应智能电网的发展需要是摆在我国电力工业的面前的难题。中国政府高度重视智能电网的研究和建设，并制定了智能电网战略，要大力发展和建设智能电网，发展低碳经济，抢占技术领域高地。从我国的电力发展历程中可以看出，我国过于重视发电而忽视配电，这种情况无法适应未来用户对用电的需求。配电网络在运行过程中是存在着很大负荷，它的可靠运行对整个电力系统的运行是有非常大的影响。同时，随着清洁能源的发展、各种分布式电源的接入以及用电量的增加，传统的配电网络已经无法高质量的进行电能的输送，因此，为了适应能源改革发展的需要，配电系统也必须要尽快的到改善和升级[9]。
配电系统，是电力系统的末端环节，连接输电网络和用电用户的纽带，是非常重要的系统，配电网络发生故障会直接影响到整个电力系统网络的稳定安全运行，配电网的优化运行对整个电力系统的有十分重要的意义。随着经济社会的发展以及人们对用电的需求的不断增加，提高电力运行的经济效益、降低在电能传输过程中的能耗以及线路损耗以及提高供电质量，可以通过配电网的重构来调整网络上的负荷使其均衡分配，把某过载线路上的负荷转移到负载较轻的支路上，以此来改善线路的质量，降低电网中出现的损耗[10]。
1.2 智能电网的理论概述
进入21世纪以来,经济的发展和科技的进步使得人们对电力的依赖程度加深，同时，任命对生活需求的品质和对用电的要求也逐渐提高，原有的电力网络已经无法满足人们的需求，电力的发展遇到瓶颈，在各国积极探索新的能源利用形式时，美国提出了智能电网这一概念，引起了各国的研究与应用热潮，智能电网巨大优势和其的直接效益使得各个国家纷纷进行研究和建设。智能电网是一个以高速的双向通信网络的为基础,以各种先进的技术与应用为依托的新兴的电力网络,它并不是一个全新的概念，是在前辈探索电网发展的基础上的集成，它能够构建安全、经济、稳定、环保的电力网络。智能电网的应用很广泛，其本质就是集成使用和动力自动更换，在电力工业的应用上,智能电网可以实时地监控每个用户和电网节点以及优化其内部的运行，保证在整个电力传输过程中电能和信息的双向流动。同时，智能电网促进电力流、业务流、信息流的统一发展，实现技术与交易的完美对接，实现提高运作收益的目的。
智能电网包括智能输电网和智能配电网[22]，配电网的智能化是国家建设智能电网的关键。其中,随着能源利用技术的不断发展，各种可再生能源也加入了发电的行列，这些分布式能源需要并网，因此，电网的结构也变得日益复杂，如何实现信息集成以及更好的控制和管理是需要解决的问题，配电网的升级版——智能配电网应运而生，其与传统的电网的区别比较大，配电网的自动化发展在智能电网的建设中起到关键性的作用[5]。
1.3 国内外的研究状况
1.3.1 智能电网研究状况
国内外对智能电网的研究如火如荼的开展，关键技术正在逐渐被攻克并应用于电网领域。智能电网的概念包含很多方面，如智能交通，智能家庭等，本文主要讨论智能电网在电力系统中的发展与应用。智能电网的技术领域大致可以分为四个部分，分别是：高级智能电网量测体系、高级配电运行、高级输电运行和高级资产管理[25]。其各自的发展情况和应用的介绍如下。
目 录
摘要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第1章 绪论 1
1.1 课题研究的背景和意义 1
1.2 智能电网的理论概述 2
1.3 国内外的研究现状 2
1.3.1 国内外智能电网的研究现状 2
1.3.2 国内外配电网的研究现状 4
1.4 本文的主要工作 7
配电网的潮流计算 8
2.1 MATLAB的介绍 8
2.2配电网的综述 8
2.1.1配电网的分类 8
2.1.2配电网的特点 9
2.3前推回代法计算配电网潮流 9
2.3.1配电网的数学模型 9
2.3.2潮流计算方法的选取 10
2.3.3前推回代算法的计算步骤 11
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
/> 2.3.4在MATLAB上进行仿真验证 13
第3章 基于最优网损的智能电网的故障重构 16
3.1 配电网重构的概述 16
3.2 配电网重构的数学模型 16
3.3 基于最优网损的配电网重构算法 18
3.3.1算法的基本思想 18
3.3.3重构方案的选取 19
3.3.4消灭孤岛和闭环 19 3.4 在MATLAB进行仿真验证 22
3.4.1程序结构流程图 22
3.4.2IEEE16节点配电网重构的算法实现 23
3.4.3结果分析 25
第4章 论文总结及展望 26
参考文献 28
致 谢 31
附 录 32
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
现如今，各种资源短缺、环境污染问题日益突出，人们对资源环境问题格外关注，对节约能源、保护环境、可持续发展的呼声也越来越高，世界各国也在积极的进行能源改革的探索，纷纷调整能源政策。能源改革的主要内容就是发展清洁能源、保障能源安全以及解决环保问题，其中电网系统作为能源供给的关键环节，其发展道路对于清洁能源的研发起到相当重要的作用。与此同时，随着经济社会的不断发展以及各个领域用电量的增加，将对现有电网的输送能力、电能质量和优质服务提出更高的要求；资源的短缺促使我们转而大力发展可再生能源，然而利用这些可再生能源，如何将其接入现有的电网是一个不小的挑战；环境的恶化，如何环保式发电和提高能源利用效率也十分迫切。由于自身的条件限制传统的电力系统无法满足如此多的发展要求。面对这样的情况，电力改革势在必行，电网技术必须提升，电力网络必须升级完善以符合不断变化的要求。在国内外科研学者的研发摸索与实际探寻过程中，智能电网的理念也应运而生。美国是第一个提出“智能电网”的概念并率先进行相关研究的国家，智能电网概念的提出在世界各国引发强烈的反响，智能电网，可以通过自动化的通信结构，实现电力、信息和业务的集成，使能源结构更加稳定、经济、安全和可靠。
我国是一个电力大国，电网智能化是未来发展的必然趋势，传统的配电网络如何升级以适应智能电网的发展需要是摆在我国电力工业的面前的难题。中国政府高度重视智能电网的研究和建设，并制定了智能电网战略，要大力发展和建设智能电网，发展低碳经济，抢占技术领域高地。从我国的电力发展历程中可以看出，我国过于重视发电而忽视配电，这种情况无法适应未来用户对用电的需求。配电网络在运行过程中是存在着很大负荷，它的可靠运行对整个电力系统的运行是有非常大的影响。同时，随着清洁能源的发展、各种分布式电源的接入以及用电量的增加，传统的配电网络已经无法高质量的进行电能的输送，因此，为了适应能源改革发展的需要，配电系统也必须要尽快的到改善和升级[9]。
配电系统，是电力系统的末端环节，连接输电网络和用电用户的纽带，是非常重要的系统，配电网络发生故障会直接影响到整个电力系统网络的稳定安全运行，配电网的优化运行对整个电力系统的有十分重要的意义。随着经济社会的发展以及人们对用电的需求的不断增加，提高电力运行的经济效益、降低在电能传输过程中的能耗以及线路损耗以及提高供电质量，可以通过配电网的重构来调整网络上的负荷使其均衡分配，把某过载线路上的负荷转移到负载较轻的支路上，以此来改善线路的质量，降低电网中出现的损耗[10]。
1.2 智能电网的理论概述
进入21世纪以来,经济的发展和科技的进步使得人们对电力的依赖程度加深，同时，任命对生活需求的品质和对用电的要求也逐渐提高，原有的电力网络已经无法满足人们的需求，电力的发展遇到瓶颈，在各国积极探索新的能源利用形式时，美国提出了智能电网这一概念，引起了各国的研究与应用热潮，智能电网巨大优势和其的直接效益使得各个国家纷纷进行研究和建设。智能电网是一个以高速的双向通信网络的为基础,以各种先进的技术与应用为依托的新兴的电力网络,它并不是一个全新的概念，是在前辈探索电网发展的基础上的集成，它能够构建安全、经济、稳定、环保的电力网络。智能电网的应用很广泛，其本质就是集成使用和动力自动更换，在电力工业的应用上,智能电网可以实时地监控每个用户和电网节点以及优化其内部的运行，保证在整个电力传输过程中电能和信息的双向流动。同时，智能电网促进电力流、业务流、信息流的统一发展，实现技术与交易的完美对接，实现提高运作收益的目的。
智能电网包括智能输电网和智能配电网[22]，配电网的智能化是国家建设智能电网的关键。其中,随着能源利用技术的不断发展，各种可再生能源也加入了发电的行列，这些分布式能源需要并网，因此，电网的结构也变得日益复杂，如何实现信息集成以及更好的控制和管理是需要解决的问题，配电网的升级版——智能配电网应运而生，其与传统的电网的区别比较大，配电网的自动化发展在智能电网的建设中起到关键性的作用[5]。
1.3 国内外的研究状况
1.3.1 智能电网研究状况
国内外对智能电网的研究如火如荼的开展，关键技术正在逐渐被攻克并应用于电网领域。智能电网的概念包含很多方面，如智能交通，智能家庭等，本文主要讨论智能电网在电力系统中的发展与应用。智能电网的技术领域大致可以分为四个部分，分别是：高级智能电网量测体系、高级配电运行、高级输电运行和高级资产管理[25]。其各自的发展情况和应用的介绍如下。
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