基于电力系统潮流计算方法的基本介绍

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摘  要：随着国内经济的飞速发展、生活水平的进一步提高，人类社会对电能的需求以及依赖程度正不断加深。与此同时，电力系统自身关注的焦点也从早期的规划设计转移到发电调度、潮流控制、安全分析、最优运行等与电力系统实际运行密切相关的领域中去。近年来，伴随着一些诸如电气化铁路、新能源发电等高新技术产业的出现和发展，整个工业体系对电力系统安全、稳定运行以及优质供电的要求越来越强烈。因此，如何在日趋复杂的电力系统中保证其安全、稳定及可靠运行，成为了电力行业当前亟待解决的一大难题。

关键词：潮流  节点  控制  稳定

中图分类号：TM74    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）09（a）-0028-02

电力系统的稳定性应有着牢固的数学基础，因此，可以从电力系统稳定性的物理特性的角度出发，各学者应了解与其严格的数学定义相一致的物理概念。如何从电力系统安全校正控制方法进行研究，针对系统中出现负荷节点电压越限和支路有功潮流越限的情况，采取相关的策略进行安全校正控制研究特别重要。以保证可以及时消除电网越限，保证电网正常运行提供帮助。

1  稳态潮流节点分类

近年来，世界上的一些国家相继发生了电压崩溃事故，虽然事故的起因各有不同，但无疑都造成了巨大的经济损失与社会紊乱，电压稳定问题的研究引起了人们越来越广泛地关注。目前，电压失稳的机理、指标、防止电压崩溃发生的策略以及邻近电压崩溃点的控制，已成为研究的重点。电压稳定裕度分析是评估电力系统静态电压稳定性的有效手段，它可以给出从系统当前运行点到电压崩溃点的距离，这一距离可以表现系统电压稳定水平。当采用系统可承担的最大负荷量来衡量电压稳定裕度时，即为静态电压稳定的负荷裕度分析。电力系统分析中，一般需要4个方面的节点来进行求解分析，传统的潮流中，每个节点有4个变量来描述：注入的有功功率、注入的无功功率、电压幅值和电压相角。通常情况下，系统中的节点根据给定量的不同而分为3类：PQ、PV和平衡节点，我们可以把电压幅值和相角作为状态变量，把有功功率和无功功率作为控制变量。

2  裕度指标分析

给出的电力系统当前运行点和崩溃点之间的距离度量比状态指标更为实用，裕度指标给出的值与前文提到的距离成正比，这样就可以考虑负荷增长方式等各种限制条件和相关因素。鉴于裕度指标容易考虑各种约束条件以及为人们供了一个直观的评估电压稳定数值这些优点，使电压稳定的裕度指标评估方法比状态指标更加受到电力界的广泛青睐和重视。有文献指中裕度指标是指从某一个电力系统运行状态出发，以设定的负荷增长模式与发电机出力模式计算电压崩溃点，从给定的系统操作状态，按照一定的负荷增长模式的安排发电机模型来计算电压崩溃点，所得当前系统运行点到电压崩溃点的距离的电压稳定指数。从上述描述中可知， 计算模型的选择、电压崩溃点的确定和从电力系统当前运行点到崩溃点的路径的选取问题是求取裕度指标的3个重要环节。

而电压稳定裕度，又称负荷裕度的定义与裕度指标的相似，它是指从当前电力系统某一运行点出发，使负荷按照事先给定方向增长直至系统电压崩溃所增加的负荷总量。进行静态电压稳定分析的重要目的之一就是找到系统的电压稳定裕度，而决定负荷裕度的关键因素是临界点的确定。

3  牛顿-拉夫逊算法

式中，k=1，…，n;m=1，…，n，但不包括松弛节点。而且，PV母线中与无功功率和电压幅值有关的行和列都放弃来了。当母线k和m不是被输电线直接相连时，其雅可比行列式中对应的k-m项是空值。在实际的电力系统中，大多数节点不是直接相连的，因此雅可比矩阵式高度稀疏的，它们在结构上对称，但是在数值上不对称。

预测、校正、参数化和步长控制是电力系统潮流计算的4个基本环节。参数化的核心是构造增补方程，并与含参数方程组联立求解，其贯穿于整个预测校正过程的始终;预测过程是指保持解曲线的追踪方向，计算出下一个潮流解即预测点;校正过程则是构造方程，采用迭代法求准确解或称解交点;步长控制是指对预测步长进行适当调节，实现提高计算效率的目标。其中，选取不同的预测方法、参数的选择策略和校正方法是不會相互影响的，但选择的步长控制策略通常取决于其他3个的选择。

4  结语

通过潮流计算方法的基础知识，结合数学运算，推导出一种微分灵敏度。在牛顿法的基础上，引入发电机的运行参数，使方程数与变量数相等，通过联立求解，建立联立求解模型。在联立求解模型中，将约束条件分为：变量型约束和函数类约束。电压越限问题可归为变量型约束，可以采用微分灵敏度方法处理，支路潮流越限问题可归结为函数类约束，可以采用联立求解的方式处理。

参考文献

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