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探索含DG的33节点配电网谐波潮流计算

news 2026/1/9 10:31:42

含DG的配电网33节点的谐波潮流计算可算谐波电压畸变率THD，和各次谐波损耗，各次谐波电压含量，可以改变DG数量和接入节点

在电力系统领域，对含分布式电源（DG）的配电网进行谐波潮流计算是一项至关重要的任务。以经典的33节点配电网为例，我们不仅可以通过计算得出谐波电压畸变率THD，还能知晓各次谐波损耗以及各次谐波电压含量。更有趣的是，我们能够灵活改变DG的数量和接入节点，深入探究不同配置下系统的谐波特性。

谐波潮流计算基础

谐波潮流计算旨在求解在含有谐波源的电力系统中，各节点电压和支路电流的谐波分量。对于33节点配电网，我们需要构建其网络模型，包括线路参数、负荷参数等。

网络模型构建代码示例（Python - pandapower库）

import pandapower as pp # 创建一个空的网络 net = pp.create_empty_network() # 添加33个节点 for i in range(33): pp.create_bus(net, vn_kv=0.4) # 添加线路 lines_data = [(0, 1, 0.1, 0.02, 0.004), (1, 2, 0.2, 0.04, 0.008), # 示例线路参数，实际应更精确 # 省略更多线路数据 ] for from_bus, to_bus, r, x, c in lines_data: pp.create_line(net, from_bus, to_bus, length_km=1, r_ohm_per_km=r, x_ohm_per_km=x, c_nf_per_km=c) # 添加负荷 loads_data = [(1, 100, 50), (2, 150, 75), # 示例负荷数据，有功和无功功率 # 省略更多负荷数据 ] for bus, p_mw, q_mvar in loads_data: pp.create_load(net, bus, p_mw, q_mvar)

这段代码利用pandapower库构建了一个简单的33节点配电网模型。首先创建了一个空网络，然后循环添加33个节点，接着根据给定的线路参数添加线路，最后依据负荷数据添加负荷。

谐波潮流计算

在有了网络模型后，就可以进行谐波潮流计算。这里我们关注的谐波电压畸变率THD，其计算公式为：

\[ THDV = \frac{\sqrt{\sum{h = 2}^{H} Vh^2}}{V1} \times 100\% \]

其中\( Vh \)是\( h \)次谐波电压有效值，\( V1 \)是基波电压有效值。

谐波潮流计算代码示例（Python - pandapower库扩展）

# 假设已经构建好网络net import pandapower.networks as nw from pandapower.estimation import estimate # 运行基波潮流计算 pp.runpp(net) # 这里简单假设一些谐波源数据，实际应根据具体情况确定 harmonic_sources = [(5, 3, 0.1), (10, 5, 0.05)] # 节点号，谐波次数，谐波注入电流幅值 for bus, h, i_mag in harmonic_sources: pp.create_sgen(net, bus, p_mw=0, q_mvar=0, sn_mva=1, k_harmonics={h: i_mag}) # 运行谐波潮流计算（这里假设扩展库有此功能，实际需确认具体实现） pp.run_harmonic_powerflow(net) # 获取各节点THD thd_values = {} for bus in net.bus.index: v1 = net.res_bus_vm_pu.at[bus, 1] harmonic_voltages = [net.res_bus_vm_pu.at[bus, h] for h in range(2, 11)] thd = (sum([v ** 2 for v in harmonic_voltages]) ** 0.5 / v1) * 100 thd_values[bus] = thd

在这段代码中，先运行基波潮流计算，接着假设了一些谐波源并添加到网络中，然后运行谐波潮流计算（实际中pandapower可能需扩展或结合其他库实现），最后计算并获取各节点的THD值。

改变DG数量和接入节点

DG的接入会对配电网的谐波特性产生显著影响。通过改变DG的数量和接入节点，我们能观察到系统谐波状况的变化。

添加DG代码示例

# 改变DG数量和接入节点示例 # 添加一个DG到节点15 pp.create_sgen(net, 15, p_mw=0.5, q_mvar=0.2, sn_mva=1) # 再添加一个DG到节点20 pp.create_sgen(net, 20, p_mw=0.3, q_mvar=0.15, sn_mva=1)

通过上述代码，我们向网络中添加了两个DG，分别接入节点15和节点20。添加DG后，重新运行谐波潮流计算，就可以观察到THD、各次谐波损耗和电压含量的变化。