電力系統潮流計算中國電力科學研究院電力系統研究所2012年4月網址：郵箱：psasp@電話809系統內電話：918712248轉809潮流計算基本概念1PSASP潮流計算的特點PSASP7.0版潮流模塊潮流計算不成功的原因及處理措施234主要內容上機練習題潮流計算基本概念1增建變電站負荷變化網架變化母線過電壓！輸電元件過載！…………系統運行系統規劃電磁環網解環……1）潮流計算的用途短路計算2）潮流計算是系統分析計算的基礎，是應用最為廣泛、最基本和最重要的一種電氣計算潮流計算靜態安全分析計算網損計算暫穩計算……電網結構和參數交流線的正序阻抗變壓器的正序阻抗和變比直流線的相關參數電廠的運行狀態發電機發出的有功功率和無功功率或機端電壓負荷狀況負荷吸收的有功功率和無功功率已知:求:電網內各變電站和發電廠母線的電壓幅值和相角，以及各支路的功率分布和全網的網損。3）潮流計算問題4）潮流計算的數學描述

根據節點電流平衡關系，可得電網導納矩陣方程：

簡記為 YV=I

電網結構和參數發電負荷運行方式非線性對于電力系統中的每個節點，需要P、Q

、U和相角四個變量才能確定其運行狀態。n個節點總共有4n個運行變量。

而基本方程式只有n個,將實部與虛部分開，則形成2n個實數方程式，僅可解得2n個未知運行變量。即對每個節點，要給定兩個變量為已知條件，而另兩個變量作為待求量。根據電力系統的實際運行條件，按照預先給定的變量的不同，電力系統的節點可分成PQ節點、PV節點及平衡節點三種類型。5）牛頓法解非線性方程原理：將非線性方程線性化

——Taylor展開取x0

x*，將f(x)在x0

做一階Taylor展開:，在x0

和x*

之間。將(x*

x0)2

看成高階小量，則有：線性xyx*x0x1迭代公式：

將非線性代數方程組

在待求量的某一個初始估計值附近，展開成泰勒級數并略去二階及以上的高階項，得到線性化方程組

稱為牛頓法的修正方程式。

可得，應用牛頓法求解的迭代格式為

上兩式中：是函數對于的一階偏導數矩陣，即雅可比矩陣，為迭代次數。牛頓法當初值和方程的精確解足夠接近時，具有平方收斂特性。牛頓潮流算法的特點

1）其優點是收斂速度快，若初值較好，算法將具有平方收斂特性，而且其迭代次數與所計算網絡的規模基本無關。

2）牛頓法也具有良好的收斂可靠性，對于對高斯-塞德爾法呈病態的系統，牛頓法均能可靠地斂。3）初值對牛頓法的收斂性影響很大。解決的辦法可以先用PQ分解法等其它方法迭代幾次，以此迭代結果作為牛頓法的初值，還可以用讀上次潮流結果、預設平衡點等方法得到良好初值。

有無功調節能力的電廠

調頻電廠或外網6）潮流計算的數據準備外網的處理本網外網（平衡點）外網（PQ點）外網（平衡點）PSASP潮流計算的特點216華東East華北North東北Northeast福建特高壓交流葛上直流龍政直流福雙線山東三萬線

華中Central南方電網South

1）支持3萬節點規模聯網數據2）可計算交直流混合電力系統直流線3）完善的拓撲分析功能4）幾個孤立子系統可同時計算

平衡點平衡點5）圖模一體，可在圖上直接修改計算數據，所見即所得6）發電/負荷比例因子可用于模擬實際電網中發電負荷區域性增長的遠景規劃情況可按電壓等級、分區設置比例因子同一作業可設置多個比例因子7）可考慮負荷靜特性

8）增加了PV-PQ節點類型，以限制PV點的無功9）增加了PQ-PV節點類型，以限制PQ點的電壓PSASP7.0版潮流模塊3方案名

選擇潮流所基于的方案數據修改、刷新和回存控制信息計算方法

PQ分解法牛頓法(功率式)最佳乘子法牛頓法(電流式)PQ分解轉牛頓法潮流計算作業定義1#變壓器檢修**線路檢修如何模擬各種實際的潮流運行方式？冬大方式冬小方式夏大方式夏小方式**電廠1#機檢修開環運行合環運行Π接變電站線路改造……….潮流計算作業定義方案1作業1作業2……數據組1數據組2數據組3方案2作業3作業4……數據組1數據組2數據組4數據修改數據修改潮流數據組織方式潮流計算作業定義方案定義

一個基礎方案的數據由一個或若干個有次序的數據組相疊加組成。數據組2方案決定了電網的規模、結構、參數等網絡數據和發電、負荷等運行方式數據。數據組1數據組1數據組2方案1：數據組1+數據組2方案2：數據組2+數據組1數據組1數據組2潮流計算作業定義基本方式作業定義示例冬大方式冬季大方式下的發電、負荷數據夏大方式夏季大方式下的發電、負荷數據夏小方式夏季小方式下的發電、負荷數據冬小方式冬季小方式下的發電、負荷數據基本網架交流線、并聯電容電抗器、變壓器、直流線“基本網架”數據組：交流線、并聯電容電抗器、變壓器、直流線等不隨運行方式變化、參數基本保持不變的數據“冬大方案”=“基本網架”+“冬大方式”“冬小方案”=“基本網架”+“冬小方式”“夏大方案”=“基本網架”+“夏大方式”“夏小方案”=“基本網架”+“夏小方式”潮流計算作業定義規劃方式作業定義示例常規方式圖規劃方式圖方案名數據組構成說明常規方式常規常規運行方式規劃方式常規+新建規劃運行方式數據組：常規數據組：常規數據組：規劃潮流計算作業定義數據組負荷名稱節點類型有功功率無功功率常規STNB-230PQ0.9000.300新建STNB-230PQ1.5000.300數據組發電機名稱節點類型有功出力無功出力電壓幅值相角常規發電3PV0.8501.001.02500.00新建發電3PV1.3001.001.02500.00數據組I側母線J側母線變壓器名稱正序電阻正序電抗變比常規發電3GEN3-230變壓器90.0000.058601.000新建發電3GEN3-230變壓器90.0000.045001.000數據組I側母線J側母線線路名稱正序電阻正序電抗正序充電電納的1/2常規STNB-230GEN1-230線路10.0170000.0920000.079000新建GEN3-230STNB-230線路110.0390000.1700000.1790001#變壓器檢修**線路檢修**電廠1#機檢修開環運行檢修方式作業定義示例排序：按指定字段（列名稱）對記錄進行排序篩選：按指定規則篩選記錄潮流數據修改計算數據與基礎數據的交互--刷新基礎數據計算數據把對基礎數據庫的修改反映到該計算作業中來刷新潮流作業刷新基礎數據數據修改刷新計算數據（刷新后）計算數據（數據修改后）重新抽取“選擇性刷新”拓撲差異項參數差異項數據多余項需要刷新的作業名“選擇性刷新”拓撲差異項連接關系存在不一致情況（例如相同名稱交流線兩端母線名不一樣）參數差異項交流線、變壓器阻抗參數，發電機、負荷有功無功值等參數不一致情況數據多余項基礎庫中存在，潮流計算庫中不存在（基礎庫新增元件）； 基礎庫中不存在，潮流計算庫中存在（基礎庫刪除元件）；“拓撲關系刷新”

基礎數據交流線連接節點改變拓撲關系刷新將計算數據所做的修改存回到基礎數據中。基礎數據計算數據回存計算數據與基礎數據的交互–回存潮流作業回存選擇回存潮流計算數據參數差異項拓撲差異項數據多余項大規模電網潮流收斂困難；采用上次收斂結果作初值的方法就可以獲得比較好的初值，有利于收斂到合理的穩定解；顯著提高潮流計算收斂性和計算速度。

讀上次潮流結果為潮流初始值潮流計算分為2個階段：初值計算和正常迭代計算；初值計算階段，多設平衡點作為系統支撐；正常計算階段，“預設平衡點”還原回原始的節點類型，不影響潮流結果；提高大規模電網潮流計算的收斂性。預設平衡點功能默認源作業為當前工程當前作業,可跨工程選擇源作業在潮流已有作業中選擇目標作業新增目標作業名選擇要復制的內容潮流作業批量復制單作業方式批處理方式潮流計算的執行單線圖圖面顯示電網元件瀏覽器地理位置圖輸出報表輸出結果統計功能潮流計算作業結果輸出潮流計算作業結果輸出潮流計算作業結果輸出潮流計算不成功的原因及處理措施41）注意檢查異常數據注意填寫時正確區分標幺值和有名值；線路參數填寫是否正確；程序自動檢查錯誤提示潮流計算數據檢查功能！2）利用程序自帶的數據檢查功能程序自動檢查錯誤提示數據檢查功能及其錯誤提示調用拓撲程序，進行拓撲結構檢查元件數目是否超出程序允許的上限元件是否與網絡相連是否有平衡機，如沒有則將該網內有功出力最大的發電機設為平衡機匯總系統的發電、負荷出力

按區域或全網匯總有功發電PG、無功發電QG、有功負荷PL、無功負荷QL，以及PG-PL，QG-QL匯總系統發電，負荷出力3）大規模電網數據（1萬節點以上）的作業設置更換計算方法（最優乘子法收斂性最好）；若在已經收斂的潮流基礎上做調整，可采用“讀上次潮流結果做初始值”功能；若為第一次潮流計算，可采用“預設平衡點”功能，注意預設平衡點合理設置（不宜過多，1~2個）。4）由迭代過程信息中的最大誤差母線查找與該母線相關的數據變壓器阻抗和變比發電出力和負荷線路參數5）在大發電廠或大負荷母線上增設PV點或V點有一定功率儲備的發電廠和有一定無功功率電源的變電所母線可增設為PV節點。全網PV節點應在網絡上按地區均勻分布，鄰近的地點設多個PV節點時，應注意各母線的電壓幅值應設置合理。上機練習題數據取WSCC9節點算例，進行練習練習1：常規運行方式潮流計算方案定義潮流作業定義數據檢查用牛頓法(功率式)計算潮流作業1方案名數據組構成說明常規方式常規常規運行方式潮流作業名方案名1常規方式練習2：查看潮流計算結果查看練習1的計算結果輸出范圍：全部元件單位：有名值分組輸出：區域輸出對象：摘要信息、結果綜述、物理母線、交流線、兩繞組變壓器數據輸出方式：輸出至Excel改用PQ分解法重復計算作業1，查看計算結果，應與牛頓法結果完全相同在單線圖、地理圖中查看結果輸出地理圖形式的潮流圖（圖片格式）練習3：規劃運行方式潮流計算方案定義潮流作業定義用最優因子法計算并查看計算結果方案名數據組構成說明規劃方式常規+新建規劃運行方式潮流作業名方案名2規劃方式練習4：應用“數據修改”按鈕修改數據，了解“刷新”、“高級刷新”按鈕的含義。在作業1基礎上，點擊“數據修改”按鈕，修改數據(母線“發電2”PG=1.8)進行潮流計算，在單線圖上查看發電機“發電2”的計算結果。點擊“高級刷新”按鈕或“潮流數據刷新”菜單欄，查看基礎庫和潮流數據的差異部分點擊“刷新”按鈕，在單線圖上查看發電機“發電2”的PG值變化練習5：“數據回存”功能的應用在潮流作業2上，點擊“數據修改”按鈕，修改數據(發電機“發電3”PG=1.5)，進行潮流計算。點擊“數據回存”，選擇回存到“基礎庫原有數據組”方式，進行回存。瀏覽“基礎數據—發電機及其調節器數據”，查看發電機“發電2”的哪條記錄PG變成1.8，思考原因。練習6：“作業復制”功能的應用將潮流作業“1”的全部內容復制為作業“4”。查看潮流作業”4”的數據，并進行潮流計算，對比作業1和作業4是否結果完全相同。練習7：“數據修改”中的“列替換”等功能在作業4基礎上，將光標指向“負荷有功PL”