(完整word版)潮流計算的概念和基本原理.doc

1、潮流計算的概念和基本原理一、潮流計算的意義電力系統(tǒng)潮流的計算和分析是電力系統(tǒng)運行和規(guī)劃工作的基礎。運行中的電力系統(tǒng)，通過潮流計算可以預知,隨著各種電源和負荷的變化以及網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的改變,網(wǎng)絡所有母線的電壓是否能保持在允許范圍內(nèi)，各種元件是否會出現(xiàn)過負荷而危及系統(tǒng)的安全，從而進一步研究和制訂相應的安全措施。規(guī)劃中的電力系統(tǒng)，通過潮流計算，可以檢驗所提出的網(wǎng)絡規(guī)劃方案能否滿足各種運行方式的要求，以便制定出既滿足未來供電負荷增長的需求，又保證安全穩(wěn)定運行的網(wǎng)絡規(guī)劃方案。二、潮流計算的基本概念潮流計算的一般提法是：已知電力網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，已知各負荷點、電源點吸取或發(fā)出的有功功率和無功功率（PQ 節(jié)點），

2、給定電壓控制點的電壓幅值和有功功率（PV 節(jié)點），對指定的一個平衡節(jié)點給定其電壓幅值和相位角（V 點） ,求解全網(wǎng)各節(jié)點電壓幅值和相位角，并進一步算出各支路的功率分布和網(wǎng)絡損耗。求解潮流問題的基本方程式是節(jié)點功率平衡方程。三、潮流計算的基本原理1. 潮流計算的基本模型1.1 潮流方程電力系統(tǒng)是由發(fā)電機、變壓器、輸電線路及負荷等組成，其中發(fā)電機及負荷是非線性元件，但在進行潮流計算時，一般可以用接在相應節(jié)點上的一個電流注入量來代表。因此潮流計算所用的電力網(wǎng)絡系由變壓器、輸電線路、電容器、電抗器等靜止線性元件所構(gòu)成，并用集中參數(shù)表示的串聯(lián)或并聯(lián)等值支路來模擬。結(jié)合電力系統(tǒng)的特點，對這樣的線性網(wǎng)絡進行

3、分析，普通采用的是節(jié)點法，節(jié)點電壓與節(jié)點電流之間的關系I YV（11）其展開式為nI iYijVj(i 1,2,3, ,n)（12）j 1在工程實際中，已經(jīng)的節(jié)點注入量往往不是節(jié)點電流而是節(jié)點功率，為此必須應用聯(lián)系節(jié)點電流和節(jié)點功率的關系式PijQi(i 1,2,3, , n)（13）I iV i將式（ 13）代入式（ 12）得到PijQinYij Vj(i 1,2,3, ,n)（14）V ij 1交流電力系統(tǒng)中的復數(shù)電壓變量可以用兩種極坐標來表示ViVie ji（15）或Viei jf i（16）而復數(shù)導納為YijGij jBij（1 7）將式（ 1 6）、式（ 1 7）代入以導納矩陣為基礎

4、的式（1 4），并將實部與虛部分開，可以得到以下兩種形式的潮流方程。潮流方程的直角坐標形式為Piei(Gij ejBij f j )f i(Gij fiBij ej ) (i1,2,3, n)（18）jij iQifi(Gij ejBij f j )ei(Gij fiBijej ) (i1,2,3, n)（19）jij i潮流方程的極坐標形式為Pi ViVi (Gij cos ijBijsin ij )(i1,2,3, n)（ 1 10）j iQiViVi(Gij sinijBij cos ij )(i1,2,3, ,n)（ 1 11）ji以上各式中， ji 表示號后的標號j的節(jié)點必須直接和節(jié)

5、點i 相聯(lián)，并包括 j i 的情況。這兩種形式的潮流方程通常稱為節(jié)點功率方程，實牛頓拉夫遜等潮流算法所采用的主要數(shù)學模型。1.2 潮流方程的討論和節(jié)點類型的劃分對于電力系統(tǒng)中的每個節(jié)點，要確定其運行狀態(tài)，需要由四個變量：有功注入注入有功P 、無功注入Q 、電壓幅值U及電壓相角。對于有n 個獨立節(jié)點的網(wǎng)絡，其潮流方程有2n個，變量數(shù)為4n 個。根據(jù)電力系統(tǒng)的實際運行情況，一般每個節(jié)點4 個變量中總有兩個是已知的，兩個是未知的。按各個節(jié)點所已經(jīng)變量的不同，可把節(jié)點分成三種類型。(1)PQ 節(jié)點。這類節(jié)點已知節(jié)點注入有功功率Pi 、無功功率 Qi ，待求的未知量是節(jié)點電壓值 U i 及相位角i ，所

6、以稱這類節(jié)點為PQ 節(jié)點。一般電力系統(tǒng)中沒有發(fā)電設備的變電所母線、發(fā)固定功率的發(fā)電廠母線可作為PQ 節(jié)點，這類節(jié)點在電力系統(tǒng)中占大部分。(2)PV 節(jié)點。這類節(jié)點已經(jīng)節(jié)點注入有功功率Pi 和電壓值 U i ，待求的未知量是節(jié)點注入無功功率 Qi 及相位角i ，所以稱這類節(jié)點為PV 節(jié)點。這類節(jié)點一般為有一定無功功率儲備的發(fā)電廠母線和有一定無功功率電源的變電所母線，這類節(jié)點在電力系統(tǒng)中位數(shù)不多，甚至可有可無。(3) 平衡節(jié)點。潮流計算時，一般只設一個平衡節(jié)點，全網(wǎng)的功率由平衡節(jié)點作為平衡機來平衡。平衡節(jié)點電壓的幅值U s 及相位角s 是已知的，如果給定U s 1.0 、 s1.0 ，待求的則是注入功率 Ps 、 Qs 。2. 潮流計算的數(shù)值解法式（ 1 4）是潮流計算問題最基本的方程式，是一個以節(jié)點電壓節(jié)點電壓U 為變量的非線性代數(shù)方程組。由此可見，采用節(jié)點功率作為節(jié)點注入量式造成方程組成非線性的根本原因。由于方程組為非線性，因此必須采用數(shù)值計算方法、通過迭代來求解。而根據(jù)計算中對這個方程組的不同應用和處理，就形成了不同的潮流算法。牛頓拉夫遜法是目前求解非線性方程最好的一種方法。這種方法的特點就是把對非線性方程的求解過程變成反復對相應的線性方程求解的過程，通常稱為逐次線性化過程，就是牛頓拉夫遜法的核心?？焖俜纸夥ㄊ前压?jié)點功率表示為電壓向量的極坐標方程式，