第四章-电力系统的潮流计算.ppt

第四章 复杂电力系统潮流的计算机算法 主要内容: 基本概念 数学模型-潮流方程 潮流方程的求解 相关技术 电力系统潮流计算程序设计 电力系统状态估计 电力系统最优潮流 一. 基本概念 电力系统潮流计算 是对复杂电力系统正常和故障条件下稳态运行状态的计算。 其目的是求取电力系统在给定运行方式下的节点电压和功率分布，用以检查系统各元件是否过负荷、各点电压是否满足要求、功率分布和分配是否合理以及功率损耗等。 潮流计算的计算机算法是以电网络理论为基础的，应用数值计算方法求解一组描述电力系统稳态特性的方程。 一. 基本概念 潮流计算方法的要求： 计算速度快 内存需要小 计算结果有良好的可靠性和可信性 适应性好，即能处理变压器变比调整、系统元件的不同描述和与其他程序配合的能力强 简单 一. 基本概念 潮流计算方法的步骤： 建立潮流的数学模型 确定适宜的计算方法 制定计算流程图 编制计算机程序 对计算结果进行分析和确定，检查程序的正确性 二.数学模型-潮流方程 节点导纳矩阵 节点阻抗矩阵 功率方程 节点分类 (一).节点导纳矩阵 (一).节点导纳矩阵 运用基尔霍夫电流定律可以得到: (一).节点导纳矩阵 整理: (一).节点导纳矩阵 整理: 节点电压法 (一).节点导纳矩阵 节点电压方程 IB ：为节点注入电流的列向量，可理解为各节 点电源电流与负荷电流之和，并规定电源流向 网络的注入电流为正； UB ：为节点电压的列向量； YB ：为节点导纳矩阵。 (一).节点导纳矩阵 (一).节点导纳矩阵 节点导纳矩阵元素的物理意义 对角元Yii称为自导纳：节点 i 注入电流与该节点 i 电压之比，数值上等于该节点直接连接的所有支路导纳的总和； 非对角元Yij称为互导纳：节点 i 注入电流与该节点 j 电压之比，数值上等于连接节点 i，j支路导纳的负值。 (一).节点导纳矩阵 节点导纳矩阵的特点 N×N 阶方阵 对称 复数矩阵 高度稀疏矩阵 (一).节点导纳矩阵 节点导纳矩阵的修改 原网络节点增加一接地支路(设在节点i增加一接地支路X) 节点导纳矩阵的修改 原网络节点i，j增加一条支路X 节点导纳矩阵的修改 设原网络有n个节点，从节点i(i≤n)引出一条支路X及新增一节点j。 节点导纳矩阵的修改 删除网络中的一条支路 与增加相反，可理解为增加了一条负支路 修改原网络中的支路参数 可理解为先将被修改支路删除，然后增加一条参数为修改后导纳值的支路。因此，修改原网络中的支路参数可通过给原网络并联一条支路来实现。 节点导纳矩阵的修改 增加一台变压器(阻抗+理想变压器) 节点导纳矩阵的修改 增加一台变压器(理想变压器+阻抗) 节点导纳矩阵的修改 将节点i、j之间变压器的变比由k改为k’ 节点导纳矩阵的形成 根据节点导纳矩阵的特点形成 自导纳Yii为所有连接节点i的支路的导纳之和。 互导纳Yij为连接节点i，j支路导纳的负值。 根据节点导纳矩阵的修改形成 无支路 支路添加 节点导纳矩阵的形成 例题 例题 参数化为导纳值 所求的节点导纳矩阵 （二）.节点阻抗矩阵 以地为参考节点的节点导纳矩阵Y是N×N阶稀疏矩阵 ； 如果网络中存在接地支路，Y是非奇异的，其逆矩阵是节点阻抗矩阵： 用节点阻抗矩阵Z表示的网络方程是： 节点阻抗矩阵的特点 是对称矩阵。 对于连通的电力系统网络，当网络中有接地支路时，Z是非奇异满矩阵。 对纯电阻性或电感性支路组成的电网， 节点对的自阻抗不为零。 节点阻抗矩阵的形成 支路追加法 实质上是与根据定义直接求节点导纳矩阵的方法相对应。 根据自阻抗和互阻抗的定义直接节点阻抗矩阵的方法。 节点阻抗矩阵的形成 利用节点导纳矩阵逐列形成节点阻抗矩阵的方法 （三）.功率方程 在实际电力系统中，已知的运行条件往往不是节点的注入电流而是负荷和发电机的功率，而且这些功率一般不随节点电压的变化而变化，因此在节点功率不变的情况下，节点的注入电流随节点电压的变化而变化。在已知节点导纳矩阵的情况下，必须用已知的节点功率来代替未知的节点注入电流，才能求出节点电压。 （三）.功率方程 （三）.功率方程 每节点的注入功率方程式为： （三）.功率方程 （三）.功率方程 对于N个节点的电力网络，可以列出2N个功率方程。每个节点具有四个变量，N个节点有4N个变量，但只有2N个关系方程式。 定解条件： 在具有N个节点的系统中，给定(N-1)对控制变量PGi、QGi，余下一对控制变量待定PGs、QGs，其