1、潮流計算的概念和基本原理 一、 潮流計算的意義 電力系統潮流的計算和分析是電力系統運行和規劃工作的基礎。運行中的電力系統，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絡結構的改變 ，網絡所有母線的電壓 是否能保持在允許范圍內，各種元件是否會出現過負荷而危及系統的安全，從而進一步研究 和制訂相應的安全措施。規劃中的電力系統，通過潮流計算，可以檢驗所提出的網絡規劃方 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 穩定運行的網絡規劃方案。 二、 潮流計算的基本概念 潮流計算的一般提法是：已知電力網絡的結構和參數，已知各負荷點、電源點吸取或發 出的有功功率

2、和無功功率(PQ節點)，給定電壓控制點的電壓幅值和有功功率( PV節點)， 對指定的一個平衡節點給定其電壓幅值和相位角( V B點)，求解全網各節點電壓幅值和相位 角，并進一步算出各支路的功率分布和網絡損耗。求解潮流問題的基本方程式是節點功率平 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 電力系統是由發電機、變壓器、輸電線路及負荷等組成，其中發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成，并用 集中參數表示的串聯或并聯等值支路來

3、模擬。結合電力系統的特點，對這樣的線性網絡進行 分析，普通采用的是節點法，節點電壓與節點電流之間的關系 I 二YV (1 1) 其展開式為 n I - YjVj (i =1,2,3/ ,n) (1 2) j m 在工程實際中，已經的節點注入量往往不是節點電流而是節點功率，為此 必須應用聯系節點電流和節點功率的關系式 Yij 二 G.j jB.j (1 7) 將式(1 6)、式(1 7)代入以導納矩陣為基礎的式(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 R = e 二(G.j ej - B.j f j) f.二.(G.j f. B.j ej) (

4、i = 1,2,3； , n) (1 8) j m j -. Q. = f.E 2冷-Bj fj)_e.遲(G.j f. + B.jej) (i =1,2,3： , n) (1 9) j -. j -. 潮流方程的極坐標形式為 R 二VV.(G.j cos.j B.j sin.j) (i =1,2,3，,n) (1 10) ji Q. =V V.(G.j si鳴 _Bj cos%) (i =1,2,3,n) (1 11) j i 以上各式中，j i表示v號后的標號j的節點必須直接和節點i相聯，并包括j =i的 情況。這兩種形式的潮流方程通常稱為節點功率方程，實牛頓-拉夫遜等潮流算法所采用的 主

5、要數學模型。 1.2潮流方程的討論和節點類型的劃分 對于電力系統中的每個節點，要確定其運行狀態，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個獨立節點的網絡，其潮流方程有2n P iQ. I. L (i =1,2,3/ ,n) V. 將式(1-3)代入式(1-2)得到 (1 3) p jQi * Vi (i =1,2,3, ,n) (1 4) 交流電力系統中的復數電壓變量可以用兩種極坐標來表示 V. =V.ej7i (1 5) 或 而復數導納為 V. =e. jf. (1 6) 個，變量數為4n個。根據電力系統的實際運行情況，一般每個節點 4個變量中總有兩

6、個是 已知的，兩個是未知的。按各個節點所已經變量的不同，可把節點分成三種類型。 (1) PQ節點。這類節點已知節點注入有功功率 P、無功功率Qi，待求的未知量是節點 電壓值Ui及相位角丁，所以稱這類節點為 PQ節點。 一般電力系統中沒有發電設備的變電所母線、 發固定功率的發電廠母線可作為 PQ節點， 這類節點在電力系統中占大部分。 (2) PV節點。這類節點已經節點注入有功功率 Pi和電壓值Ui，待求的未知量是節點注 入無功功率Qi及相位角“，所以稱這類節點為 PV節點。 這類節點一般為有一定無功功率儲備的發電廠母線和有一定無功功率電源的變電所母 線，這類節點在電力系統中位數不多，甚至可有可無

7、。 (3) 平衡節點。潮流計算時，一般只設一個平衡節點，全網的功率由平衡節點作為平衡機 來平衡。平衡節點電壓的幅值 Us及相位角1是已知的，如果給定 Us.O、忑=1.0，待 求的則是注入功率 FS、Qs。 2. 潮流計算的數值解法 式(1-4)是潮流計算問題最基本的方程式，是一個以節點電壓節點電壓 U為變量的非 線性代數方程組。由此可見，采用節點功率作為節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，因此必須采用數值計算方法、通過迭代來求解。而根據計算中對 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。 快速分解法是把節點功率表示為電壓向量的極坐標方