電網(wǎng)穩(wěn)定性相關(guān)的潮流計算公式分析

王洋

摘 要 電力系統(tǒng)潮流計算的結(jié)果是電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性計算和事故故障分析的基礎(chǔ)計算。因此，通過對潮流計算的實例分析可以了解電網(wǎng)穩(wěn)定性的本質(zhì)，以此達(dá)到深入理解電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性的目的。

關(guān)鍵詞 電網(wǎng);穩(wěn)定性;潮流計算

引言

電力系統(tǒng)潮流計算其實是研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況的一種基本電氣計算。它的主要任務(wù)是根據(jù)給定的運(yùn)行條件和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)確定整個系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，比如各母線上的電壓值、電力系統(tǒng)中的功率分布以及有功、無功的功率損耗等。

1潮流計算的發(fā)展趨勢

“牛頓法”在其求解非線性潮流方程時，采用逐次線性化的方法，為了可以進(jìn)一步提高算法中的函數(shù)收斂性和計算速度，人們便將泰勒級數(shù)的高階項或非線性項一并考慮進(jìn)來，于是就產(chǎn)生了所謂二階潮流算法。后來又在此基礎(chǔ)上提出了根據(jù)直角坐標(biāo)形式的潮流方程，這是一個關(guān)于二次代數(shù)方程的形式，該形式提出了采用直角坐標(biāo)中的保留非線性快速潮流算法[1]。

2常規(guī)潮流計算方法分析

在常規(guī)的潮流計算中，比較普遍采用的方法是“牛頓法”。當(dāng)方程的初始值和方程的精確解數(shù)量足夠接近時，該方法可以在相對較短時間內(nèi)收斂，方法如下：

這里我們假設(shè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中一共設(shè)有n個節(jié)點(diǎn)，其中平衡節(jié)點(diǎn)的電壓是已知的（平衡節(jié)點(diǎn)的公式形式：Vn=en+jfn）。除了平衡節(jié)點(diǎn)以外，所有的2（n-1）個節(jié)點(diǎn)都是需要依次求解的。并且每個節(jié)點(diǎn)均可列出兩個方程式。假定系統(tǒng)中前邊m個節(jié)點(diǎn)為“P-Q”節(jié)點(diǎn)，第m+1到第n-1個節(jié)點(diǎn)為“P-V”節(jié)點(diǎn)。對于“P-Q”節(jié)點(diǎn)，方程中Pi和Qi的值是固定的，對于“P-V”節(jié)點(diǎn)，方程中Pi和Vi的值是固定的。求解公式如下：

求解方程是否收斂，即：

如果收斂，按系統(tǒng)的潮流分布計算節(jié)點(diǎn)電壓、支路功率和網(wǎng)損，最終計算出結(jié)果。如果不收斂，按“雅克比矩陣J”中各元素的方程計算，求解公式如下：

求解修正后的方程，得到ΔP（γ），ΔQ（γ），重新帶入更新各節(jié)點(diǎn)的電壓回到步驟4重新計算，最終計算出結(jié)果[2]。

3潮流計算的特點(diǎn)及目的

（1）在電網(wǎng)初期的規(guī)劃階段，我們通過潮流計算，可以合理規(guī)劃電源的容量以及其接入點(diǎn)位置，進(jìn)而合理的規(guī)劃網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，選擇最優(yōu)的無功補(bǔ)償方案，滿足其規(guī)劃的水平年大、小方式下的潮流交換控制、調(diào)峰、調(diào)相以及調(diào)壓的相關(guān)要求。

（2）在采用年編制的運(yùn)行方式時，在預(yù)計系統(tǒng)負(fù)荷增長以及增加新設(shè)備投運(yùn)的基礎(chǔ)上，采用典型方式進(jìn)行相應(yīng)的潮流計算，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)中的薄弱環(huán)節(jié)，以此供調(diào)度員在日常調(diào)度工作中控制參考。并且還可以對其規(guī)劃部門和基建部門提出合理的改進(jìn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)以及加快基礎(chǔ)建設(shè)進(jìn)度的相關(guān)建議。

（3）在處于正常檢修或者特殊運(yùn)行方式下的情況時，用于以日為運(yùn)行方式的編制的前提下，進(jìn)行潮流計算可提供行之有效的發(fā)電廠開機(jī)方式，有功與無功的調(diào)整方案，滿足線路與變壓器的熱穩(wěn)定要求以及電壓質(zhì)量的相關(guān)要求。

（4）根據(jù)潮流計算推到分析的設(shè)備預(yù)期事故，可推演出設(shè)備退出運(yùn)行對系統(tǒng)的影響，做出預(yù)期的運(yùn)行方式調(diào)整[3]。

4結(jié)束語

（1）在電網(wǎng)初期的規(guī)劃階段，我們通過潮流計算，可以合理規(guī)劃電源的容量以及其接入點(diǎn)位置，進(jìn)而合理的規(guī)劃網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，選擇最優(yōu)的無功補(bǔ)償方案。

（2）在采用年編制的運(yùn)行方式時，在預(yù)計系統(tǒng)負(fù)荷增長以及增加新設(shè)備投運(yùn)的基礎(chǔ)上，采用典型方式進(jìn)行相應(yīng)的潮流計算，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)中的薄弱環(huán)節(jié)，以此供調(diào)度員在日常調(diào)度工作中控制參考。

（3）在處于正常檢修或者特殊運(yùn)行方式下的情況時，進(jìn)行潮流計算可提供行之有效的發(fā)電廠開機(jī)方式，有功與無功的調(diào)整方案、系統(tǒng)整體負(fù)荷的調(diào)整方案，滿足線路與變壓器的熱穩(wěn)定要求以及電壓質(zhì)量的相關(guān)要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉洋，周家啟，謝開貴，等.預(yù)條件處理CG法大規(guī)模電力系統(tǒng)潮流計算[J].中國電機(jī)工程學(xué)報，2010（4）：122-123.

[2] 張懷勛.基于并行處理的大規(guī)模電力系統(tǒng)潮流計算與可靠性評估[J].重慶大學(xué)，2010（5）：144-146.

[3] 胡博.大規(guī)模復(fù)雜電力系統(tǒng)并行潮流計算和并行可靠性跟蹤研究[J].重慶大學(xué)，2010（8）：133-135.