电力系统潮流程序开发

第3章 原始数据读入和存储程序开发

电力系统原始数据是电力系统计算的基础。电力系统每个计算程序都要求输入一定的原始数据，这些数据可以反映电力网络结构、电力系统正常运行条件、电力系统各元件参数和特性曲线。不同的计算程序需要不用的原始数据。

3.1电力网络的描述

电力网络是由输电线路、电力变压器、电容器和电抗器等元件组成。这些元件用集中参数的电阻、电抗和电容表示。为了表示电力网络中各元件是怎样互相连接的，要对网络节点进行编号。电力网络的结构和参数由电力网络中各支路的特性来描述。

3.1.1 线路参数

在本程序设计中，线路参数采用线路的Π型数学模型，即线路用节点间的阻抗和节点对地容性电纳来表示，由于线路的对地电导很小，可忽略不计。其等价回路如下： r+jx

i j

-jb -jb

对于线路参数的数据文件格式可写为： 线路参数（1，节点i，节点j，r，x，b） 3.1.2 变压器参数

在本程序设计中，变压器参数采用Π型等值变压器模型，这是一种可等值地体现变压器电压变换功能的模型。在多电压级网络计算中采用这种变压器模型后，就可不必进行参数和变量的归算。双绕组变压器的等值回路如下： k ZT

k2ZTkZT k:1 ZT 1?k1?k

(a)接入理想变压器后的等值电路 (b) 等值电路以导纳表示

YT/k

(1?k)YT(1?k)YT 2kk (c) 等值电路以导纳表示

因此，对于变压器参数的数据文件格式可写为：

变压器参数（2，节点i，节点j，r，x，k） 其中，k表示变压器变比。 3.1.3 相关程序

按上述线路、变压器参数形式读入原始数据到datafile文本文档中，然后按所给参数生成支路实例,并将生成的支路对象指针保存到数组。

if(sr[0]!='/' && sr[0]!='!') //判断是否为注释行 {

tok=strtok_s(sr,\,&ntok); int t=atoi(tok);//获得数据类型

if(t==1 || t==2) //线路或变压器数据 {

tok=strtok_s(NULL,\,&ntok); int n1=atoi(tok);//第一节点号 tok=strtok_s(NULL,\,&ntok); int n2=atoi(tok);//第二节点号 tok=strtok_s(NULL,\,&ntok); double r=atof(tok);//电阻 tok=strtok_s(NULL,\,&ntok); double x=atof(tok);//电抗 tok=strtok_s(NULL,\,&ntok); double b=atof(tok);//电纳或变比

}

}

PBranch *pB=new PBranch(n1,n2);//生成支路实例 pB->SetR(r);//赋值R pB->SetX(x);//赋值X pB->SetB(b);//赋值B

pB->SetType(t-1);//支路类型

BranchArray.Add(pB);//将生成的支路对象指针保存到数组

3.2电力系统运行条件数据

电力系统运行条件数据包括发电机（含调相机）所连接的节点号、有功与无功功率；负荷所连接的节点号、有功与无功功率；PV节点与给定电压值；平衡节点的节点号与给定电压值。

3.2.1节点功率参数

电力系统中有流入流出功率的称为功率节点，有流入功率的称发电节点，一般为各发电站、枢纽变电站等节点；有流出功率的称负荷节点。对于电力系统稳态计算来说，功率节点都用有功功率P和无功功率Q来简单表示。其等价回路如下： QG

PG PL

QL

3.2.2 节点类型参数

根据给定节点变量的不同，可以有以下三种类型的节点： 1. PV节点（电压控制母线）

这种节点的注入有功功率Pi为给定值，电压Ui也保持在给定数值。这种类型节点相当

于发电机母线节点，其注入的有功功率由汽轮机调速器设定，而电压则大小由装在发电机上的励磁调节器控制；或者相应于一个装有调相机或静止补偿器的变电所母线，其电压由可调无功功率的控制器设定。要求有连续可调的无功设备，调无功来调电压值。 2. PQ节点

这种节点的注入有功和无功功率是给定的，相应于实际电力系统中的一个负荷节点，或有功和无功功率给定的发电机母线。 3. 平衡节点

这种节点用来平衡全电网的功率，一般选用一容量足够大的发电厂（通常是承担系统调频任务的发电厂）来担任。平衡节点的电压和相位大小是给定的，通常以它的相角为参考量，即取其电压相角为0。一个独立的电力网络只设一个平衡节点。

三类节点的划分并不是绝对不变的。PV节点之所以能控制其节点的电压为某一设定值，重要原因在于它具有可调节的无功功率出力。一旦它的无功功率出力达到可调节的上限或下限，就不能使电压保持在设定值，PV节点将转化成PQ节点。

对于这三种类型的节点参数可如下表示

平衡节点：给出节点编号，节点电压。节点功率数据（3，节点i，3, Ui）

PQ节点：在节点功率参数中就可表示。节点功率数据（3，节点i，1, PLi，QLi） PV节点：需单列，其数据文件格式可写为：节点功率数据（3，节点i，2, PLi，Ui） 3.2.3 相关程序

首先对节点号进行类的定义，然后按节点参数形式读入原始数据到datafile文本文档中，然后按所给参数生成支路实例,并将生成的支路对象指针保存到数组。

相关程序：

else if(t==3)//节点数据 {

tok=strtok_s(NULL,\,&ntok); int n=atoi(tok);//节点号 PNode *Node=NodeExist(n); if(Node) {

tok=strtok_s(NULL,\,&ntok); int nt=atoi(tok);//节点类型 if(nt==1)//PQ节点 {

tok=strtok_s(NULL,\,&ntok); double s1=atof(tok);//有功设定 tok=strtok_s(NULL,\,&ntok); double s2=atof(tok);//无功设定 Node->SetS1(s1); Node->SetS2(s2); }

else if(nt==2)//PV节点 {

tok=strtok_s(NULL,\,&ntok); double s1=atof(tok);//有功设定 tok=strtok_s(NULL,\,&ntok); double s2=atof(tok);//电压设定 Node->SetS1(s1); Node->SetS2(s2);

Node->SetVoltage(s2,0.0);

}

Node->SetNodeType(1); }

else if(nt==3)//平衡节点 {

tok=strtok_s(NULL,\,&ntok); double s1=atof(tok);//电压设定 Node->SetS1(s1);

Node->SetVoltage(s1,0.0); Node->SetNodeType(2); }

3.3各类数据文件格式

潮流数据文件格式

1) 节点数，平衡节点，平衡节点电压，计算精度 2) 线路参数（1，节点i，节点j，r，x，b） 3) 变压器参数（2，节点i，节点j，r，x，k） 4) 节点功率数据（序号，节点i，nt，S1，S2）