潮流計算問題.doc

《潮流計算問題.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、潮流計算的定義（課后題）各種潮流計算模型和算法的特點、適用范圍以及相互之間的區(qū)別和聯(lián)系（課后題）影響潮流收斂性的因素，以及如何改善潮流計算的收斂性（課后題）通過功率方程說明為什么潮流計算的數(shù)學(xué)模型是非線性的？應(yīng)該采用什么樣的數(shù)學(xué)方法求解？（03A、05A）電力系統(tǒng)的潮流計算有哪些常規(guī)算法？有哪些擴(kuò)展算法？（05B）潮流計算的目的是什么？其數(shù)學(xué)模型是什么？有何特點？（06B）簡要說明潮流計算的概念、模型及計算方法。（07B）高斯賽德爾迭代法和牛頓拉夫遜迭代法是常規(guī)的潮流計算方法，請介紹一下最優(yōu)潮流（OPF）算法的原理及其應(yīng)用。（04電科院）潮流計算的目的：常規(guī)潮流計算的目的是在已

2、知電力網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和各節(jié)點的注入量的條件下，求解各節(jié)點電壓。目的1：1.在電網(wǎng)規(guī)劃階段，通過潮流計算，合理規(guī)劃電源容量和接入點，合理規(guī)劃網(wǎng)架，選擇無功補(bǔ)償方案，滿足規(guī)劃水平年的大小方式下潮流交換控制、調(diào)峰、調(diào)相、調(diào)壓的要求。2.在編制年運行方式，在預(yù)計復(fù)合增長及新設(shè)備投運基礎(chǔ)上，選擇典型方式進(jìn)行潮流計算，發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)中的薄弱環(huán)節(jié)，供調(diào)度人員異常調(diào)度控制參考，并對規(guī)劃、基建部門提出改進(jìn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，加快基建進(jìn)度的建議。3.正常檢修及特殊運行方式下的潮流計算，用于日常運行方式的編制，指導(dǎo)發(fā)電廠開機(jī)方式，有功、無功調(diào)整方案及負(fù)荷調(diào)整方案，滿足線路、變壓器熱穩(wěn)定要求及電壓質(zhì)量要求。4.預(yù)想事故、設(shè)

3、備退出運行對靜態(tài)安全分析的影響及做出預(yù)想的運行方式調(diào)整方案。目的2：A.檢查電力系統(tǒng)各元件是否過負(fù)荷；B.檢查電力系統(tǒng)各節(jié)點的電壓是否滿足電壓質(zhì)量的要求；C.根據(jù)對各種運行方式的潮流分布計算，可以正確的選擇系統(tǒng)接線方式，合理調(diào)整負(fù)荷，以保證電力系統(tǒng)安全、可靠地運行，向用戶供給高質(zhì)量的電能；D.根據(jù)功率分布，可以選擇電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備和導(dǎo)線截面積，可以為電力系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計算提供必要的數(shù)據(jù)等；E.為電力系統(tǒng)擴(kuò)建和規(guī)劃提供依據(jù)；F.為調(diào)壓計算、經(jīng)濟(jì)運行計算、短路計算等提供必要的數(shù)據(jù)。數(shù)學(xué)模型：數(shù)學(xué)模型為：潮流計算所用的電力網(wǎng)絡(luò)系由變壓器、輸電線路、電容器、電抗器等靜止線性元件所構(gòu)

4、成，并用集中參數(shù)表示的串聯(lián)或并聯(lián)等值支路來模擬。普遍采用節(jié)點法，來建立潮流計算的數(shù)學(xué)模型。在實際工程中，節(jié)點注入量不是電流，而是節(jié)點功率，因此節(jié)點電壓方程要進(jìn)行修改：，進(jìn)一步得到，上式為電壓的非線性隱函數(shù)，無法直接求解，必須通過一定的算法求近似解。這是潮流計算問題最基本的方程式，是一個以節(jié)點電壓為變量的非線性代數(shù)方程組，采用節(jié)點功率作為節(jié)點注入量是造成方程組呈非線性的根本原因。對于每個節(jié)點，要確定其運行狀態(tài)，需要四個變量，，n個節(jié)點共個運行變量需要確定，如果將節(jié)點電壓方程式的實部和虛部拆開，形成個實數(shù)方程，在潮流計算前，必須先確定個變量作為已知量。這樣潮流方程就可解。根據(jù)節(jié)點電

5、壓表示方式的不同（，），可以得到直角坐標(biāo)系和極坐標(biāo)系下的潮流方程。常規(guī)算法有：高斯-賽德爾法、牛頓-拉夫遜法、快速解耦法擴(kuò)展算法有：保留非線性潮流算法、最小化潮流算法、最優(yōu)潮流、直流潮流法、隨機(jī)潮流法、三相潮流高斯-賽德爾法：高斯-賽德爾法的迭代格式為：收斂判據(jù)為：優(yōu)點：原理簡單，程序設(shè)計容易。導(dǎo)納矩陣是一個對稱且高度稀疏的矩陣，因此占用內(nèi)存非常節(jié)省。缺點：收斂速度很慢，算法收斂所需的迭代次數(shù)與所計算網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點數(shù)目有密切關(guān)系，在系統(tǒng)病態(tài)的情況下，收斂困難。1)重負(fù)荷節(jié)點；2)負(fù)電抗支路；3)較長輻射型線路；4)長短線路接在同一節(jié)點上；5)且長短線路的比值很大；牛頓-拉夫遜法：該

6、算法實際上是非線性方程或非線性方程組的多次線性逼近。牛頓法的迭代格式為：修正方程有極坐標(biāo)形式和直角坐標(biāo)形式：和修正方程的特點：1)在PV節(jié)點所占比例不大時，兩者方程的數(shù)目都接近。2)雅可比矩陣的元素都是節(jié)點電壓的函數(shù)，每次迭代，雅可比矩陣都需要重新形成。3)按節(jié)點序號順序而構(gòu)成的分塊雅可比矩陣將和節(jié)點導(dǎo)納矩陣具有同樣的稀疏結(jié)構(gòu)，是一個高度稀疏的矩陣。4)雅可比矩陣不是對稱矩陣。牛頓法的核心就是反復(fù)形成并求解修正方程式。提高牛頓法性能：采用稀疏技術(shù)，排零存儲，排零運算。求解過程邊形成、邊消元、邊存儲。節(jié)點編號優(yōu)化，采用半動態(tài)法。（靜態(tài)法：按節(jié)點靜態(tài)連接支路的多少順序編號；半動態(tài)法

7、：按節(jié)點動態(tài)連接支路的多少順序編號；動態(tài)法：按節(jié)點動態(tài)增加支路的多少順序編號；）牛頓法的性能和特點：1)平方收斂，開始時收斂比較慢，在幾次迭代后，收斂得非?？欤涞螖?shù)和系統(tǒng)的規(guī)模關(guān)系不大，如果程序設(shè)計良好，每次迭代的計算量僅與節(jié)點數(shù)成正比。2)對初值很敏感，有時需要其他算法為其提供初值。如果初值選擇不當(dāng)，可能根本不收斂或收斂到一個無法運行的解點上。3)對函數(shù)的平滑性敏感，所處理的函數(shù)越接近線性，收斂性越好，為改善功率方程的非線性，實用中可以通過限制修正量的幅度來達(dá)到目的。但幅度不能太小。