電力系統潮流計算

電力系統潮流計算

研究電力系統穩态運行情況的電氣計算
電力系統潮流計算是研究電力系統穩态運行情況的一種基本電氣計算。它的任務是根據給定的運行條件和網路結構确定整個系統的運行狀态,如各母線上的電壓(幅值及相角)、網絡中的功率分布以及功率損耗等。電力系統潮流計算的結果是電力系統穩定計算和故障分析的基礎。
    中文名:電力系統潮流計算 外文名: 所屬學科: 目的:研究電力系統穩态運行情況 屬性:基本電氣計算 任務:确定整個系統的運行狀态 意義:預想事故等 結果:電力系統穩定計算和故障分析基礎

意義

(1)在電網規劃階段,通過潮流計算,合理規劃電源容量及接入點,合理規劃網架,選擇無功補償方案,滿足規劃水平的大、小方式下潮流交換控制、調峰、調相、調壓的要求。

(2)在編制年運行方式時,在預計負荷增長及新設備投運基礎上,選擇典型方式進行潮流計算,發現電網中薄弱環節,供調度員日常調度控制參考,并對規劃、基建部門提出改進網架結構,加快基建進度的建議。

(3)正常檢修及特殊運行方式下的潮流計算,用于日運行方式的編制,指導發電廠開機方式,有功、無功調整方案及負荷調整方案,滿足線路、變壓器熱穩定要求及電壓質量要求。

(4)預想事故、設備退出運行對靜态安全的影響分析及作出預想的運行方式調整方案。

總結為在電力系統運行方式和規劃方案的研究中,都需要進行潮流計算以比較運行方式或規劃供電方案的可行性、可靠性和經濟性。同時,為了實時監控電力系統的運行狀态,也需要進行大量而快速的潮流計算。因此,潮流計算是電力系統中應用最廣泛、最基本和最重要的一種電氣運算。在系統規劃設計和安排系統的運行方式時,采用離線潮流計算;在電力系統運行狀态的實時監控中,則采用在線潮流計算。随着電力系統的發展,交流柔性輸電技術(FACTS)發揮着重要作用及較好的應用前景,而對FACTS元件的電力系統的潮流計算也一直是較重要的研究。

發展史

利用電子計算機進行潮流計算從20世紀50年代中期就已經開始。此後,潮流計算曾采用了各種不同的方法,這些方法的發展主要是圍繞着對潮流計算的一些基本要求進行的。對潮流計算的要求可以歸納為下面幾點:

(1)算法的可靠性或收斂性

(2)計算速度和内存占用量

(3)計算的方便性和靈活性

電力系統潮流計算屬于穩态分析範疇,不涉及系統元件的動态特性和過渡過程。因此其數學模型不包含微分方程,是一組高階非線性方程。非線性代數方程組的解法離不開叠代,因此,潮流計算方法首先要求它是能可靠的收斂,并給出正确答案。随着電力系統規模的不斷擴大,潮流問題的方程式階數越來越高,目前已達到幾千階甚至上萬階,對這樣規模的方程式并不是采用任何數學方法都能保證給出正确答案的。這種情況促使電力系統的研究人員不斷尋求新的更可靠的計算方法。

在用數字計算機求解電力系統潮流問題的開始階段,人們普遍采用以節點導納矩陣為基礎的高斯-賽德爾叠代法(一下簡稱導納法)。這個方法的原理比較簡單,要求的數字計算機的内存量也比較小,适應當時的電子數字計算機制作水平和電力系統理論水平,于是電力系統計算人員轉向以阻抗矩陣為主的逐次代入法(以下簡稱阻抗法)。

20世紀60年代初,數字計算機已經發展到第二代,計算機的内存和計算速度發生了很大的飛躍,從而為阻抗法的采用創造了條件。阻抗矩陣是滿矩陣,阻抗法要求計算機儲存表征系統接線和參數的阻抗矩陣。這就需要較大的内存量。而且阻抗法每叠代一次都要求順次取阻抗矩陣中的每一個元素進行計算,因此,每次叠代的計算量很大。

阻抗法改善了電力系統潮流計算問題的收斂性,解決了導納法無法解決的一些系統的潮流計算,在當時獲得了廣泛的應用,曾為我國電力系統設計、運行和研究作出了很大的貢獻。但是,阻抗法的主要缺點就是占用計算機的内存很大,每次叠代的計算量很大。當系統不斷擴大時,這些缺點就更加突出。為了克服阻抗法在内存和速度方面的缺點,後來發展了以阻抗矩陣為基礎的分塊阻抗法。這個方法把一個大系統分割為幾個小的地區系統,在計算機内隻需存儲各個地區系統的阻抗矩陣及它們之間的聯絡線的阻抗,這樣不僅大幅度的節省了内存容量,同時也提高了計算速度。

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