电力系统动潮流计算及网络拓扑分析.docVIP

分 类 号： 单位代码： 10422 密 级： 学 号： 200413208 硕 士 学 位 论 文 论文题目：电力系统动态潮流计算及网络拓扑分析 作者姓名 张国衡 专业 电路与系统 指导教师姓名 专业技术职务 王良 副教授 2007 年 5 月 15 日 目 录 摘要 1 Abstract 2 第1章 绪论 3 1.1 课题背景 3 1.2 潮流计算的基本要求和要点 3 1.3 潮流计算程序的发展 4 1.4 动态潮流算法的提出 5 第2章 潮流计算的数学模型 6 2.1 节点网络方程式 6 2.2 电力网络方程的求解方法 8 2.3 潮流计算的定解条件 11 第3章 P-Q分解法的基本潮流算法 13 3.1 牛顿—拉夫逊法的基本原理 13 3.2 极坐标下的牛顿-拉夫逊法潮流计算 15 3.3 P-Q分解法的原理 18 3.4 P-Q分解法的特点 20 3.5 P-Q分解法的潮流计算步骤 21 第4章 基于电网频率计算的动态潮流 22 4.1电力系统的频率特性和一次调频 23 4.2频率计算 27 4.3微分方程的求解 28 4.4频率计算和潮流计算的联合 30 第5章 基于面向对象的动态潮流程序 32 5.1 面向对象的编程思想 32 5.2 对象模型的建立 32 5.3 类的处理和实现 34 5.4 生成应用程序 40 5.5 算例分析 42 5.5 一次调频的手工算例 46 5.6 结论 48 第6章 电力系统的网络拓扑分析 49 6.1 离线数据准备 49 6.2 网络拓扑分析 50 6.3 电网拓扑分析的例题 53 6.4 拓扑分析和潮流计算的接口 56 第7章 动态潮流综合算例分析 57 7.1 程序流程图 57 7.2 Ⅰ型考题综合算例 59 7.3 华北电网综合算例 63 7.4结束语 65 参考文献 66 附录 67 致谢 78 攻读硕士学位期间发表的学术论文 79电力系统动态潮流计算及网络拓扑分析 摘要 电力系统潮流计算是电力系统规划设计与运行分析的基本工具。通过几十年的发展，潮流算法日趋成熟。但由于电网的复杂性，传统的潮流算法依然存在着一些方面的局限性。在电网各种运行方式中，节点注入功率的改变特别是节点注入停运将使系统节点有功、无功注入发生较大的变化,使系统功率出现严重不平衡，而使以往的潮流计算方法在计算这种情况下往往会出现收敛性差、计算结果与实际不符的情况。 本文提出的动态潮流算法，主要是在常规潮流计算的基础上考虑了负荷和发电机的静态频率特性，其核心是潮流计算和频率计算。在动态潮流计算中，系统中由于功率扰动（切负荷、发电机增减出力）而产生的不平衡功率按照各发电机和负荷的功频静特性系数在多台发电机及负荷之间进行分配，得到调整后的发电机出力和负荷的大小以及系统的频率连续变化的情况，这克服了常规潮流算法中由平衡节点独自承担不平衡功率而导致潮流收敛性差、结果和实际不符的情况。显然，相对于常规潮流算法来说，动态潮流算法能够对系统运行的实际情况进行更有效的模拟，是一个较大的进步。 电力系统在正常运行情况下，可用电力系统状态参数之间的代数方程组来描述其某个特定运行状态。包括潮流计算的许多程序都是以导纳矩阵为基础的。而结点导纳矩阵又是随网络拓扑而变，若不能及时而准确地随着开关所处状态实时变化而修改网络拓扑结构，就会造成分析计算结果的错误。本文将电力系统网络拓扑分析和电力系统的动态潮流两个问题衔结起来，构成一个整体。可实时地随着开关等电气元件信息的变化，进行动态潮流计算，这在工程实际中也有非常广泛的应用。 论文还通过典型算例系统的仿真，分析了动态潮流算法的合理性，说明了新算法为准确分析电力系统随负荷变化后的潮流状态提供了一种比较理想的工具。并应用动态潮流和网络拓扑分析成功的模拟了电网的解列和并网操作。 关键词：动态潮流；P-Q分解法；稀疏矩阵；节点导纳矩阵；因子表；频率静特性；网络拓扑分析 Investigation on Dynamic Load Flow and Network Topological Analysis Abstract Power flow calculation is a basic tool for system programming and operational analyzing in power system. The algorithm has been put fo