电力系统稳态分析第四章 复杂电力系统潮流的计算机算法.ppt

随着计算机技术的迅速发展和普及，电子计算机已成为分析计算复杂电力系统各种运行情况的主要工具。在本章中将介绍应用计算机计算复杂电力系统潮流的数学模型和计算方法。 本章主要内容： 建立电力网络的网络方程，形成网络的节点导纳矩阵及节点阻抗矩阵。 导出复杂网络的功率方程（潮流方程）。 求解潮流方程，得出全网的潮流发布即电压、功率分布。 ;第四章 复杂电力系统潮流的计算机算法;基本概念;潮流计算方法的要求：;一、电力系统的等值模型 电力系统的等值模型实际上是系统中各元件等值模型按它们的相关关系而组成的，主要有： 1) 发电机模型：由它的端电压和输出功率来表示； 2) 负荷模型：由一个恒功率或负荷电压静态特性表示； 3) 输电线模型：是一个分布参数的电路，可用一个集中参数的∏型等值电路表示； 4) 变压器模型：通常用集中参数的г型等值电路表示。; 要进行复杂系统的潮流计算，借助计算机程序进行计算时，需要建立电力网络的网络方程。它是反映系统中电流与电压之间相互关系的数学方程。需要对电力网进行数学的抽象。 下面以三母线系统为例，建立三母线系统的电压方程，再推广到任意n母线系统。; 发电厂1母线接有发电机和地方负荷，发电机向系统送出功 率为 ， 负荷从系统中吸收的功率为 。母线2只有一台发 电机，发出功率为 。母线3只接负荷，吸收功率为 。 规定注入网络的功率为正。则发电机发出的功率为正，负荷 吸收的功率为负。;各节点的净注入功率;直缇铹亍坌蛄膏爷闷时表杪抵荒就鳝堇佣戛芜叔沸柢盎搔鼓芎愉泯钐锣删蘑佃扛蚴圳鸟波溽烯罟麒地箬澈奸崆谳稗誊圜娠挺罕伸簖艾鸡睫冉赐娆猛;1、节点电压方程;?叨贶渠蕉煽蔻瞰杜裙肋簧蒗潜剂缎保评祗枚仓岌椁蛞筠湄匈苴遵淌晒瘫骰菅颛憧裆祭鸹承玫魉摩秃奈冢喳禳嘹坳;1、节点电压方程;展开为;节点导纳矩阵Y 的特点;节点阻抗Z 矩阵元素的物理意义; 对角线元素Zii在数值上等于节点i注入单位电流，其它节 点j与外电路全部断开时，节点i的电压。换言之， Zii是从节 点向网络看进去的对地等值阻抗。;节点导纳矩阵Y 和节点阻抗矩阵Z区别; Y 矩阵的修改;电力网;Y 阶次不变;Y 阶次不变;电力网;（5）在原有网络的节点i、j之间变压器的变比由k*改变为k*‘ (等值变压器模型)P67;第一节 电力网络方程; 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。同时，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。而在节点电压未知的情况下，节点注入电流是无法求得的。因此，不能用上节介绍的网络方程进行潮流计算。必须在已知节点导纳矩阵的情况下，用已知的节点功率来代替未知的节点注入电流，建立起潮流计算用的节点功率方程，才能求出节点电压，进而求出整个系统的潮流分布。;上节讲的网络方程中电流表达式为：;1、两母线系统的功率方程;G;1;1;第二节 功率方程及其迭代解法;第二节 功率方程及其迭代解法;决定功率大小的是相对相位角或相对功率角; 当两母线系统中电压相量不确定时，系统的有功和无功损耗也就不确定。在非线性方程式的迭代过程中，只要迭代没有收敛，系统的功率损耗就不确定。;2、变量的分类;对于n个节点，变量数增为6n，其中d、u、x 各2n个。; 为克服上述困难，在一个具有n个节点的系统中，对变量的给定稍作调整：;为保证系统正常运行，控制变量满足如下约束条件：;得出的解应满足如下约束条件：;3、节点的分类;第一类 PQ节点：PLi、QLi；PGi、QGi给定，即相应的注入有功和注入无功Pi、Qi 给定，待求Ui、δi。按给定有功、无功发电的发电厂母线（包括节点上带有负荷）、实际系统中的纯负荷节点（没有其他电源的变电所母线）以及联络节点（注入有功和注入无功都等于零）。这类节点占系统中的绝大多数。;第二节 功率方程及其迭代解法;第二节 功率方程及其迭代解法; 实际上，由于所有的PQ节点和PV节点的注入有功功率都以给定，而网络中的总有功功率损耗是未知的，因此平衡节点的注入有功功率 必须平衡全系统的有功功率和有功损耗而不加以给定，这就是为什么称它为平衡节点的原因。;二、 高斯-塞德尔法潮流计算;反复迭代式：; 如此反复迭代： 确定数列{xi}的极限 则称迭代过程收敛，极限值x*为方程的根。 上述迭代法是一种逐次逼近迭代法，称为高斯迭代法。;反复迭代式：;高斯-塞