VB的電力系統(tǒng)潮流可視化仿真 畢業(yè)論文

1、摘摘 要要 潮流計(jì)算是在給定電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、元件參?shù)和發(fā)電、負(fù)荷參量的條件 下，計(jì)算有功功率、無(wú)功功率及電壓在電力網(wǎng)中的分布。本文以電力系統(tǒng)分析 知識(shí)為基礎(chǔ)，通過(guò)電力系統(tǒng)分析綜合程序 （PSASP）對(duì)已有實(shí)際電網(wǎng)進(jìn)行 潮流計(jì)算，大大縮短了計(jì)算時(shí)間，提高了計(jì)算精度；并通過(guò) PSASP 7.0 版地理 位置接線圖宏觀地顯示電網(wǎng)的潮流分布， 進(jìn)行潮流仿真， 為電網(wǎng)的電壓調(diào) 整以及靜態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定 等計(jì)算提供必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)潮流計(jì)算；PSASP；收斂；電壓調(diào)整 ABSTRACT Power system flow calculation is given in power syste

2、m network topology, components and power generation, load parameters, calculates active power, reactive power and voltage in the grid distribution. This paper is based on the knowledge of power system analysis for the foundation, and then uses the power system analysis sofeware package (PSASP) to ha

3、ve practical grid for flow calculation, greatly reducing the calculation time, improve the calculation accuracy; And through the PSASP version 7.0 geographic position wiring diagram to show the power distribution, the tide simulation, to provide the necessary basic data for grid voltage adjustment a

4、nd static and transient stability calculation, etc. Keywords：Power flow calculation system; PSASP; Convergence; Voltage adjustment 目錄目錄 1 緒論.1 1.1 潮流計(jì)算簡(jiǎn)介.1 1.2 電力系統(tǒng)的結(jié)線方式和電壓等級(jí).2 1.2.1 幾種典型的結(jié)線方式及特點(diǎn).2 1.2.2 電力系統(tǒng)的電壓等級(jí).3 1.3 電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算一般步驟.3 1.4 本設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn).5 1.5 本電網(wǎng)潮流計(jì)算與仿真的主要步驟.5 2 電力網(wǎng)基本元件的數(shù)學(xué)模型.6 2.1 線路模型.6

5、 2.2 變壓器的模型.7 2.2.1 雙繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型.7 2.2.2 三繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型.9 2.3 負(fù)荷模型.10 2.4 電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)分類.11 2.5 小結(jié).12 3 復(fù)雜電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)算法 .13 3.1 節(jié)點(diǎn)電壓方程.13 3.2 功率方程.14 3.3 牛頓拉夫遜法迭代求解方程組.14 3.4 牛頓拉夫遜法（直角坐標(biāo)）潮流計(jì)算.17 3.4.1 潮流計(jì)算時(shí)的修正方程式.17 3.4.2 潮流計(jì)算的基本步驟.19 3.5 本章小結(jié).20 4 本電網(wǎng)的潮流計(jì)算與仿真.21 4.1 本電網(wǎng)的潮流計(jì)算.21 4.1.1 建立基礎(chǔ)元件數(shù)據(jù)庫(kù).21 4.1.2

6、潮流計(jì)算作業(yè)的建立和計(jì)算.24 4.1.3 結(jié)果輸出.26 4.2 本電網(wǎng)潮流仿真.27 5 PSASP 潮流結(jié)果的處理 .29 5.1 潮流結(jié)果的分析.29 5.2 電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整.29 5.3 本電網(wǎng)的電壓調(diào)整后的潮流結(jié)果.31 6 結(jié) 論.33 參考文獻(xiàn).34 致 謝.35 1 1 緒論緒論 1.1 潮流計(jì)算簡(jiǎn)介 （1）潮流計(jì)算 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算是研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況的一種基本電氣計(jì)算。它 的任務(wù)是根據(jù)給定的運(yùn)行條件和網(wǎng)路結(jié)構(gòu)確定整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如各母線 上的電壓（幅值及相角） 、網(wǎng)絡(luò)中的功率分布以及功率損耗等。電力系統(tǒng)潮流計(jì) 算是電力系統(tǒng)穩(wěn)定計(jì)算和故障分析的基礎(chǔ)。 潮流計(jì)算

7、可以用傳統(tǒng)的手工方式進(jìn)行，也可以計(jì)算機(jī)軟件完成。兩種方法 各有優(yōu)缺點(diǎn)。手工方式可用來(lái)計(jì)算一些接線較簡(jiǎn)單的電力網(wǎng)，但若將其用于接 線復(fù)雜的電力網(wǎng)則計(jì)算量過(guò)大，難于保證計(jì)算準(zhǔn)確性；計(jì)算機(jī)方式從數(shù)學(xué)上看 可歸結(jié)為用數(shù)值方法解非線性代數(shù)方程，數(shù)學(xué)邏輯簡(jiǎn)單完整，可快速精確地完 成計(jì)算，但其缺點(diǎn)是物理概念不明顯，物理規(guī)律被埋沒在循環(huán)往復(fù)的數(shù)值求解 過(guò)程中，基本原理不太明顯。 （2）潮流計(jì)算的意義 潮流計(jì)算一般用以研究系統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)行中提出的各種問(wèn)題，對(duì)規(guī)劃中的電 力系統(tǒng)，通過(guò)潮流計(jì)算可以檢驗(yàn)所提出的電力系統(tǒng)規(guī)劃方案能否滿足各種運(yùn)行 方式的要求；對(duì)運(yùn)行中的電力系統(tǒng)，通過(guò)潮流計(jì)算可以預(yù)知各種負(fù)荷變化和網(wǎng) 絡(luò)結(jié)構(gòu)

8、的改變會(huì)不會(huì)危及系統(tǒng)的安全，系統(tǒng)中所有母線的電壓是否在允許的范 圍以內(nèi)，系統(tǒng)中各元件（線路、變壓器等）是否會(huì)出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷，以及可能出現(xiàn) 過(guò)負(fù)荷時(shí)應(yīng)事先采取哪些預(yù)防措施等。 因此潮流計(jì)算的目的可總結(jié)為： 在電網(wǎng)的規(guī)劃階段,通過(guò)潮流計(jì)算,合理規(guī)劃電源容量及接入點(diǎn),合理規(guī)劃 網(wǎng)架,選擇無(wú)功補(bǔ)償方案,滿足規(guī)劃水平的大、小方式下潮流交換控制、調(diào)峰、 調(diào)相、調(diào)壓的要求。 在編制年運(yùn)行方式時(shí),在預(yù)計(jì)負(fù)荷增長(zhǎng)及新設(shè)備投運(yùn)基礎(chǔ)上,選擇典型方 式進(jìn)行潮流計(jì)算,發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)中薄弱環(huán)節(jié),供調(diào)度員日常調(diào)度控制參考,并對(duì)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。 正常檢修及特殊運(yùn)行方式下的潮流計(jì)算,用于日運(yùn)行方式的

9、編制,指導(dǎo)發(fā) 電廠開機(jī)方式,有功、無(wú)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。 1.2 電力系統(tǒng)的結(jié)線方式和電壓等級(jí) 1.2.1 幾種典型的結(jié)線方式及特點(diǎn) 現(xiàn)實(shí)生活中的電力系統(tǒng)結(jié)線往往十分復(fù)雜，但仔細(xì)分析這些地理結(jié)線圖又 可發(fā)現(xiàn)，盡管十分復(fù)雜，卻可將它們看做是若干個(gè)簡(jiǎn)單系統(tǒng)的復(fù)合。尤其是這 些系統(tǒng)中的 500kV 或 330kV 網(wǎng)絡(luò)，由于它們本身結(jié)線簡(jiǎn)介，易于分解。分解所 得的簡(jiǎn)單系統(tǒng)，大致可分為無(wú)備用結(jié)線和有備用結(jié)線兩類。無(wú)備用結(jié)線包括單 回路放射式、干線式和鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)，如圖 1-1 所示。有備用結(jié)線包括雙回路放射 式、干線式、鏈?zhǔn)揭约碍h(huán)式和兩端供電網(wǎng)絡(luò)，如圖 1

10、-2 所示。 圖 1-1 無(wú)備用結(jié)線方式 (a) 放射式；(b)干線式；(c)鏈?zhǔn)?圖 1-2 有備用結(jié)線方式 (a) 放射式；(b)干線式；(c)鏈?zhǔn)剑?d)環(huán)式；(e)兩端供電網(wǎng)絡(luò) 獨(dú)立電源 負(fù)荷點(diǎn) （a）（b）（c） （a）（b）（c） （d） （e） 無(wú)備用結(jié)線的主要優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行方便，主要缺點(diǎn)是供電可靠 性差，因此這種結(jié)線不適用于一級(jí)負(fù)荷占很大比重的場(chǎng)合。但在一級(jí)負(fù)荷的比 重不大，并可為這些負(fù)荷單獨(dú)設(shè)置備用電源時(shí)，仍可采用這些結(jié)線。這種結(jié)線 方式之所以適用于二級(jí)負(fù)荷是由于架空電力線路已廣泛采用自動(dòng)重合閘裝置， 而自動(dòng)重合閘的成功率當(dāng)高。 有備用結(jié)線中，雙回路的放射式、干線式

11、、鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)在于供電可靠 性和電壓質(zhì)量高，缺點(diǎn)是可能不夠經(jīng)濟(jì)。因雙回路放射式結(jié)線對(duì)每一負(fù)荷都以 兩回路供電，每回路分擔(dān)的負(fù)荷不大，而在較高電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)中，往往由于避免 發(fā)生電暈等原因，不得不選用大于這些負(fù)荷所需的導(dǎo)線截面積，以致浪費(fèi)有色 金屬。干線式或鏈?zhǔn)浇Y(jié)線所需的斷路器等高壓電器很多。有備用結(jié)線中的環(huán)式 結(jié)線有與上列結(jié)線方式相同的供電可靠性，但卻較它們經(jīng)濟(jì)，缺點(diǎn)為運(yùn)行調(diào)度 較復(fù)雜，且故障時(shí)的電壓質(zhì)量差。有備用中的兩端供電網(wǎng)絡(luò)最常見，但采用這 種結(jié)線的先決條件是必須有兩個(gè)或兩個(gè)以上獨(dú)立電源，而且它們與各負(fù)荷點(diǎn)的 相對(duì)位置又決定了采用這種結(jié)線的合理性。 接線方式需經(jīng)仔細(xì)比較后方能確定。所選結(jié)線

12、除保證供電可靠、有良好的 電能質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)外，還應(yīng)保證運(yùn)行靈活和操作的安全。 1.2.2 電力系統(tǒng)的電壓等級(jí) 近代電力系統(tǒng)中，各部分電壓等級(jí)之所以不同，是因三相功率 S 和線電壓 U、線電流 I 之間的關(guān)系。當(dāng)輸送功率一定時(shí)，輸電電壓愈高，電流UIS3 愈小，導(dǎo)線等載流部分的截面積愈小，投資愈??；但電壓愈高，對(duì)絕緣的要求 愈高，桿塔、變壓器、斷路器等絕緣的投資愈大。綜合考慮這些因素，對(duì)應(yīng)于 一定的輸送功率和輸送距離應(yīng)有一最合理的線路電壓。但從設(shè)備制造角度考慮， 為保證生產(chǎn)的系列性，又不應(yīng)任意確定線路電壓。另外，規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí) 過(guò)多也不利于電力工業(yè)的發(fā)展?？紤]到現(xiàn)有的實(shí)際情況和進(jìn)一步的發(fā)展

13、，我國(guó) 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)電壓有 1000、750、500、330、220、110、(60)、 35、10kV，380/220V。其中 60kV 是由于歷史原因遺留下來(lái)的，目前僅在我國(guó) 東北地區(qū)存在 。選擇電力線路電壓時(shí)，只能選用國(guó)家規(guī)定的電壓等級(jí)。 1.3 電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算一般步驟 （1）簡(jiǎn)單輻射網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算 輻射形電力網(wǎng)的分析計(jì)算，根據(jù)已知條件的不同分兩種情況： 已知末端功率與電壓：采用逐段推算法，即從末端逐級(jí)往上推算，直至求得 各要求的量。 已知末端功率、始端電壓：采用逐步漸進(jìn)法，即末端可理解成一負(fù)荷點(diǎn)，始 端為電源點(diǎn)或電壓中樞點(diǎn)。 其中，逐步漸進(jìn)法的步驟為： 假設(shè)末端電壓為線路額定

14、電壓，利用第一種情況的方法求得始端功率及全網(wǎng) 功率分布。 用求得的線路始端功率和已知的線路始端電壓，計(jì)算線路末端電壓和全網(wǎng)功 率分布。 用第步求得的線路末端電壓計(jì)算線路始端功率和全網(wǎng)功率分布，如求得的 各線路功率與前一次相同計(jì)算的結(jié)果相差小于允許值，就可以認(rèn)為本步求得的 線路電壓和全網(wǎng)功率分布為最終計(jì)算結(jié)果。否則，返回第二步重新進(jìn)行計(jì)算。 （2）簡(jiǎn)單閉式網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算 閉式網(wǎng)絡(luò)包括環(huán)網(wǎng)和兩端供電網(wǎng)兩種，環(huán)網(wǎng)在電源點(diǎn)分裂，即可等效為兩 端供電網(wǎng)，故下面針對(duì)兩端供電網(wǎng)潮流計(jì)算進(jìn)行介紹。 由已知系統(tǒng)接線圖做系統(tǒng)主干網(wǎng)的簡(jiǎn)化等值電路； 求運(yùn)算功率或運(yùn)算負(fù)荷； 在簡(jiǎn)化的等值電路上，由運(yùn)算功率和運(yùn)算負(fù)荷求

15、初步功率分布（即不計(jì)損耗 時(shí)的功率分布） 。 據(jù)初步功率分布，確定功率分點(diǎn)（即電壓最低點(diǎn)） ；在功率分點(diǎn)將兩端供電 網(wǎng)拆開成兩個(gè)開式網(wǎng)。如果有功功率分點(diǎn)與無(wú)功功率分點(diǎn)不在同一點(diǎn)，通常網(wǎng) 絡(luò)電壓最低點(diǎn)在無(wú)功分點(diǎn)處，此時(shí)可在無(wú)功分點(diǎn)上將兩端供電網(wǎng)拆成兩個(gè)開式 網(wǎng)。 在兩個(gè)開式網(wǎng)上，分別根據(jù)已知條件的具體情況，選用逐段推算法和逐步 漸進(jìn)法，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的功率和電壓分布。 （3）復(fù)雜閉式網(wǎng)的潮流計(jì)算 復(fù)雜閉式網(wǎng)潮流計(jì)算的初步化簡(jiǎn)步驟與簡(jiǎn)單閉式網(wǎng)相同。電路理論中的任 何網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化法都可在此用來(lái)簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)，如：串并聯(lián)變換、等值電源法、負(fù)荷移 植法、星網(wǎng)變換法等。但復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)用手工計(jì)算太大，對(duì)于多結(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)手工計(jì) 算

16、很難實(shí)現(xiàn)，一般用軟件進(jìn)行計(jì)算。建立系統(tǒng)各元件的數(shù)學(xué)模型，電力網(wǎng)絡(luò)的 狀態(tài)可以用一組代數(shù)方程來(lái)描述，如節(jié)點(diǎn)電壓方程、回路電流方程、割集電壓 方程等。 其中，最常用的是節(jié)點(diǎn)電壓方程和由其導(dǎo)出的節(jié)點(diǎn)功率平衡方程。潮流計(jì) 算常用的數(shù)值計(jì)算方法為牛頓迭代法。 1.4 本設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn) 圖 1-3 伊河電網(wǎng)運(yùn)行接線圖 由圖 1-3 可知，本設(shè)計(jì)由青年變、海努克、81 大坂、農(nóng)四師則克臺(tái)變電站 和恰普其海水電站構(gòu)成輻射網(wǎng)；青年變到硅鐵廠、恰普其海到農(nóng)四師的部分線 路為雙回線；系統(tǒng)分別有 220kV、110kV、35kV、10kV 以及 0.4kV 不同的電壓等 級(jí)。為了節(jié)省計(jì)算時(shí)間和提高計(jì)算精度，采用 PS

17、ASP 進(jìn)行潮流計(jì)算和仿真。 1.5 本電網(wǎng)潮流計(jì)算與仿真的主要步驟 本文電網(wǎng)潮流與仿真的計(jì)算步驟如下： （1）對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)進(jìn)行分析，然后通過(guò)電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)和所給 的已知的基礎(chǔ)參數(shù)，查得電網(wǎng)中各元件的電氣參數(shù)； （2）在 PSASP 的文本方式環(huán)境下建立計(jì)算所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)； （3）定義潮流計(jì)算方案及作業(yè)； （4）執(zhí)行潮流計(jì)算，調(diào)試并輸出潮流結(jié)果； （5）繪制地理接線圖進(jìn)行潮流仿真； 2 2 電力網(wǎng)基本元件的數(shù)學(xué)模型電力網(wǎng)基本元件的數(shù)學(xué)模型 輸電網(wǎng)中基本元件很多，如變壓器、線路、電容器、調(diào)相機(jī)、電抗器等等， 本章主要介紹線路模型、變壓器模型以及負(fù)荷模型。 2.1 線路模型 電力系統(tǒng)中線路

18、數(shù)學(xué)模型就是以電阻、電抗、電納、電導(dǎo)來(lái)表示的它們的 等值電路。 按式 1 r s 1 0.1445lg0.0157 m D x r 4 1 7.58 10 lg m b D r 3 2 1 10 g P g U 求得單位長(zhǎng)度導(dǎo)線的電阻、電抗、電納、電導(dǎo)后，就可作最原始的電力線路等 值電路如圖 2-1 所示。 圖 2-1 電力線路的單相等值電路 這是單相等值電路，之所以可用單相等值電路代表三相，一方面由于電力系 統(tǒng)穩(wěn)態(tài)為三相對(duì)稱運(yùn)行方式，另一方面也因設(shè)架空線路都已經(jīng)整循環(huán)換位。 以單相等值電路代表三相雖已經(jīng)簡(jiǎn)化了不少計(jì)算，但由于電力線路的長(zhǎng)度 往往有數(shù)十乃至數(shù)百公里，如將每公里的電阻、電抗、電納

19、、電導(dǎo)都一一繪于 圖上，所得的等值電路仍十分復(fù)雜。 在以下的討論中，R（） ，X（） ，G（S） ，B（S）分別表示全線路每相的 總電阻、電抗、電納、電導(dǎo)。顯然線路長(zhǎng)度為l(km)時(shí) (2-1) lbBlgG lxXl rR 11 11 ; ; 通常，由于線路導(dǎo)線截面積的選擇，如前面所述，以晴朗天氣不發(fā)生電暈 為前提，而沿絕緣子的泄漏又很小，可設(shè) G=0。 一般線路中，又有短線路和中等長(zhǎng)度線路之分。 所謂短線路，是指長(zhǎng)度不超過(guò) 100km 的架空線路。線路電壓不高時(shí)，這種 線路導(dǎo)納 B 的影響一般不大，可略去。從而，這種線路的等值電路最簡(jiǎn)單。只 有一串聯(lián)的總電抗，如圖 2-2 所示。 jXRZ

20、 注：由于本電網(wǎng)所涉及的線路長(zhǎng)度均小于 100km，所以此處不再對(duì)中等長(zhǎng) 度線路建立數(shù)學(xué)模型。 2.2 變壓器的模型 2.2.1 雙繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型 (1) 阻抗 由于變壓器短路損耗近似等于額定電流流過(guò)變壓器時(shí)高低壓繞組中的總 k P 銅耗，即 cuk PP 而銅耗與電阻之間有如下的關(guān)系 2 2 2 2 33 3 NN cuNTTT N N SS PI RRR UU 可得 2 cu 2 N T N S PR U 式中，、以 V、VA 為單位，以 W 為單位。如改以 kV，改以 MVA N U N S k P N U N S 為單位，則可得 （2-2） 2 2 1000 kN T N

21、PU R S 式中 變壓器高低壓側(cè)繞組的總阻抗（） ； T R 變壓器的短路損耗（kW） ； k P 變壓器的額定容量（MVA） ； N S 2 I Z 1 I 1 U 2 U 圖2-2 短線路的等值電路圖 變壓器的額定電壓（kV） ； N U 在電力系統(tǒng)計(jì)算中，求取變壓器電抗的方法和電機(jī)學(xué)課程中介紹的略有不 同。由于大容量變壓器的阻抗中以電抗為主，亦即變壓器的電抗和阻抗數(shù)值上 接近相等，可大致認(rèn)為變壓器的短路電壓百分值%與變壓器的電抗有如下關(guān) k U 系 100 3 % k N TN U XI U 從而 （2-3） 2 00 00 1001003 NkkN T N N UUUU X SI 式

22、中 變壓器高低壓側(cè)繞組的總電抗（） ； T X %變壓器的短路電壓百分值； k U 、的代表意義與上面相同。 N S N U (2) 導(dǎo)納 變壓器的勵(lì)磁支路有兩種表示方式，即以阻抗表示和以導(dǎo)納表示。前者在 電機(jī)學(xué)課程中常用，后者則在電力系統(tǒng)計(jì)算中常用。它們分別示于圖 2-3（a） 、 （b） 。 變壓器勵(lì)磁支路以導(dǎo)納表示時(shí)，其對(duì)應(yīng)的是變壓器的鐵耗。因變壓器的 Fe P 鐵耗近似與變壓器的空載損耗相等，電導(dǎo)也可于空載損耗相對(duì)應(yīng)。而由圖 2- 0 P 3（b）可見，兩者之間有如下關(guān)系 （2-4） 2 0 1000 N T U P G 式中 變壓器的電導(dǎo)（S） ； T G 變壓器的空載損耗（kW）

23、； 0 P 變壓器的額定電壓（kV） N U T R 0 I N U T R N U T jB （a）勵(lì)磁支路以阻抗表示時(shí)（b）勵(lì)磁支路以導(dǎo)納表示 圖 2-3 雙繞組變壓器的等值電路圖 T jX T jX T G 變壓器空載電流中流經(jīng)電納的部分占很大的比重，從而經(jīng)近似計(jì)算后可 b I 得變壓器的電納。 （2-5） 00 0 2 100 N T N IS B U 式中 變壓器的電納（S） ； T B 變壓器的空載電流百分?jǐn)?shù)； 0 0 0 I 、的代表意義與（2-3）同。 N S N U 求得變壓器的阻抗、導(dǎo)納后，即可作變壓器的等值電路。變壓器的等值電 路有兩種，即形等值電路和 T 形等值電路。在

24、電力系統(tǒng)計(jì)算中，通常用形 等值電路，且將勵(lì)磁支路接在電源側(cè)。這種等值電路就如圖 2-3（b）所示。 2.2.2 三繞組變壓器的參數(shù)和數(shù)學(xué)模型 計(jì)算三繞組變壓器各繞組阻抗的方法雖與計(jì)算雙繞組變壓器的方法沒有本 質(zhì)的區(qū)別，但是由于三繞組變壓器各繞組的容量比有不同組合，而各繞組在鐵 芯上的排列又有不同方式，計(jì)算時(shí)需注意。 (1) 電阻 三繞組變壓器按三個(gè)繞組容量比的不同有三種不同的類型.第 1 種為 100/100/100，即三個(gè)繞組的容量都等于變壓器的額定容量；第 2 種 100/100/50，即第三繞組的容量?jī)H為變壓器額定容量的 50%；第 3 種為 100/50/100，即第二繞組的容量?jī)H為變

25、壓器額定容量的 50%。 目前已在系統(tǒng)中使用的三繞組變壓器，從制造廠收集到的往往是它的三個(gè) 繞組兩兩作短路實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)得的短路損耗。如該變壓器屬第一類型，可由提供的 短路損耗、直接按下式求取各繞組的短路損耗 21k P 32k P 13k P （2-6） 2113323 1332212 3213211 2 1 2 1 2 1 kkkk kkkk kkkk PPPP PPPP PPPP 然后按與雙繞組變壓器相似的公式計(jì)算各繞組電阻 （2-7） 2 1 1 2 2 2 2 2 2 3 3 2 1000 1000 1000 kN T N kN T N kN T N P U R S P U R S P U

26、 R S 由于本文中涉及的兩個(gè)三繞組變壓其均為第一種類型，所以第 2、第 3 種 類型的變壓器數(shù)學(xué)模型在此不再予以說(shuō)明。 (2) 電抗 三繞組變壓器按其三個(gè)繞組排列方式的不同有兩種不同結(jié)構(gòu)，分別為升壓 結(jié)構(gòu)和降壓結(jié)構(gòu)。升壓結(jié)構(gòu)變壓器的中壓繞組最靠近鐵芯低壓繞組居中，高壓 繞組在最外層。降壓結(jié)構(gòu)變壓器的低壓繞組最靠近鐵芯，中壓繞組居中，高壓 繞組仍在最外層。 排列方式雖有不同，但求取兩種變壓器電抗的方法不同，即由各繞組兩兩 之間的短路電壓、求出各繞組的短路電壓。 0 0 21k U 0 0 32k U 0 0 13k U （2-8） 0000 0000 11 23 12 3 0000 0000

27、21 22 33 1 0000 0000 32 33 11 2 1 2 1 2 1 2 kkkk kkkk kkkk UUUU UUUU UUUU 在按與雙繞組變壓器相似的計(jì)算公式求各繞組的電抗 （2-9） 2 00 1 1 2 00 2 2 2 00 3 3 100 100 100 kN T N kN T N kN T N UU X S UU X S UU X S 應(yīng)該指出，求電抗和求電阻時(shí)不同，無(wú)論按新舊標(biāo)準(zhǔn)，制造廠提供的短路 電壓總是歸算到各個(gè)繞組中通過(guò)變壓器額定電流時(shí)的數(shù)值。因此，計(jì)算電抗時(shí)， 對(duì)第 2、3 類變壓器，其短路電流電壓不需再歸算。 求取三繞組變壓器導(dǎo)納的方法和求取雙繞組變

28、壓器導(dǎo)納的方法相同。 2.3 負(fù)荷模型 在電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)分析中，負(fù)荷的數(shù)學(xué)模型最簡(jiǎn)單，就是以給定的有功功 率和無(wú)功功率表示。只有在對(duì)計(jì)算精度要求較高時(shí)，才需計(jì)及負(fù)荷的靜態(tài)特性。 負(fù)荷的靜態(tài)特性可以用函數(shù)或多項(xiàng)式表示，如靜態(tài)電壓特性可為 () ;() pq NN NN UU PPQQ UU 也可為: 2 ()(). Nppp NN UU PP abc UU 2 ()(). Nqqq NN UU QQabc UU 式中 在額定電壓下的有功功率、無(wú)功功率負(fù)荷； ,NN P Q N U P、Q電壓偏離額定值時(shí)的有功功率、無(wú)功功率負(fù)荷； 待定的系數(shù)，它們的數(shù)值可通過(guò)擬合相應(yīng)的特性, , pqpqpq p

29、 q aa bb cc 曲線而得。 一般可將與節(jié)點(diǎn)有關(guān)的負(fù)荷模型描述為 （2-10） ReRe ()() ff UU SPjQ UU 式中，U 為節(jié)點(diǎn)實(shí)際電壓；為節(jié)點(diǎn)參考電壓。 Re f U 如果式（2-10）中，S 為恒功率負(fù)荷；如果，S 為恒電01 流負(fù)荷；如果，S 為恒阻抗負(fù)荷。為了討論方便，假定 S 為恒阻抗負(fù)2 荷，則有 （2-11） 22 RI SG UjG U 因此，可以將節(jié)點(diǎn)的恒阻抗表示為 i v （2-12） 22 ,L iLiR iiI ii PjQG UjG U 式中為節(jié)點(diǎn)的電壓。 i U i v 一般認(rèn)為節(jié)點(diǎn)負(fù)荷為恒功率的，對(duì)于運(yùn)行在正常工作條件下的配電系統(tǒng)， 其節(jié)點(diǎn)電

30、壓變化幅度在 5%以內(nèi)，可以認(rèn)為節(jié)點(diǎn)電壓是恒定的，此時(shí)恒功率負(fù)荷 可以作為恒阻抗負(fù)荷來(lái)處理。 2.4 電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)分類 用一般的電路理論求解網(wǎng)絡(luò)方程，目的是給出電壓源(或電流源)研究網(wǎng)絡(luò) 內(nèi)的電流(或電壓)分布，作為基礎(chǔ)的方程式，一般用線性代數(shù)方程式表示。然 而在電力系統(tǒng)中，給出發(fā)電機(jī)或負(fù)荷連接母線上電壓或電流(都是向量)的情況 是很少的，一般是給出發(fā)電機(jī)母線上發(fā)電機(jī)的有功功率(P)和母線電壓的幅值(U)， 給出負(fù)荷母線上負(fù)荷消耗的有功功率(P)和無(wú)功功率(Q)。主要目的是由這些已 知量去求電力系統(tǒng)內(nèi)的各種電氣量。所以，根據(jù)電力系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)性質(zhì)的不同， 很自然地把節(jié)點(diǎn)分成三類： 第一類 PQ

31、節(jié)點(diǎn)，這類節(jié)點(diǎn)的注入功率 P、Q 給定，電壓幅值 V 和相角 待 求，因此需填寫 P 和 Q。屬于這一類節(jié)點(diǎn)的有按給定有功、無(wú)功功率發(fā)電的發(fā) 電廠母線和沒有其他電源的變電所母線。 第二類為 PV 節(jié)點(diǎn)，這類節(jié)點(diǎn)的注入功率 P 和電壓幅值 V 給定，無(wú)功功率 Q 和電壓相角 待求，因此需填寫 P 和 V。有一定功率儲(chǔ)備的發(fā)電廠和有一定無(wú) 功功率電源的變電所母線可選作 PV 節(jié)點(diǎn)。 第三類為平衡節(jié)點(diǎn)，這類節(jié)點(diǎn)的電壓幅值 V 和相角 給定，注入功率 P、Q 待求，因此需填寫 V 和 。關(guān)于平衡節(jié)點(diǎn)的選擇，一般選擇系統(tǒng)中擔(dān)任調(diào) 頻調(diào)壓的某一發(fā)電廠(或發(fā)電機(jī))，有時(shí)也可能按其他原則選擇，例如，為提高 計(jì)

32、算的收斂性，可以選擇出線數(shù)多或者靠近電網(wǎng)中心的發(fā)電廠母線作平衡節(jié)點(diǎn)。 以上三類節(jié)點(diǎn) 4 個(gè)運(yùn)行參數(shù) P、Q、V、中，已知量都是兩個(gè)，待求量也是 兩個(gè)，只是類型不同而已。 2.5 小結(jié) 本章討論了線路模型、變壓器模型和負(fù)荷模型，分別介紹了它們各自的特 點(diǎn)，以及它們阻抗的計(jì)算方法。還有關(guān)于電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的分類。 線路模型：一般可分為型等值電路和 T 型等值電路，本文研究的是短線 路的模型,是用的型等值電路。 變壓器：可分為雙繞組變壓器、三繞組變壓器和耦合變壓器，本文主要討 論的雙繞組和三繞組的變壓器模型。介紹了雙繞組變壓器、三繞組變壓器的電 抗、阻抗的求解方法。 電力網(wǎng)負(fù)荷模型：本文主要介紹的是用無(wú)

33、功和有功功率表示的。 電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)分類：PQ 節(jié)點(diǎn),PV 節(jié)點(diǎn),平衡節(jié)點(diǎn)。 3 3 復(fù)雜電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)算法復(fù)雜電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算機(jī)算法 3.1 節(jié)點(diǎn)電壓方程 電力網(wǎng)絡(luò)方程是指將網(wǎng)絡(luò)的有關(guān)參數(shù)和變量及其相互關(guān)系歸納起來(lái)，所組 成的、可反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)性能的數(shù)學(xué)方程組。而符合這種要求的方程組有節(jié)點(diǎn)電壓方 程、回路電流方程、割集電壓方程等。但是由于割集電壓方程不常用于電力系 統(tǒng)計(jì)算，常常是用節(jié)點(diǎn)電壓方程和回路電流方程。 在學(xué)習(xí)電路理論課程中，已經(jīng)導(dǎo)出了運(yùn)用節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的節(jié)點(diǎn)電壓方程 （3-1） BBB IY U 它展開為 （3-2） 1 2 3 n I I I I 11 12131 21 22232

34、31 32333 1 23 n n n n nnnn YYYY YYYY YYYY YYYY 1 2 3 n U U U U 該方程中，是節(jié)點(diǎn)注入電流的列向量。在電力系統(tǒng)計(jì)算中，節(jié)點(diǎn)注入電 B I 流可理解為各節(jié)點(diǎn)電源電流與負(fù)荷電流之和，并規(guī)定電源流向網(wǎng)絡(luò)的注入電流 為正。因此，僅有負(fù)荷的負(fù)荷節(jié)點(diǎn)注入電流就具有負(fù)值。某些節(jié)點(diǎn)僅起聯(lián)作用 如圖 3-1 所示節(jié)點(diǎn) 3，注入電流就是零。 1 2 3 1 U 2 U 3 U 1 I2 I 圖 3-1 電力系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò) 是節(jié)點(diǎn)電壓的列向量。因通常以大地作參考節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)中有接地支路時(shí)， B U 節(jié)點(diǎn)電壓通常就指各節(jié)點(diǎn)的對(duì)地電壓。網(wǎng)絡(luò)中沒有接地支路時(shí)，各節(jié)點(diǎn)

35、電壓可 指該節(jié)點(diǎn)與某一個(gè)被選定作參考節(jié)點(diǎn)之間的電壓差。 是一個(gè)階節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，其階數(shù)就等于網(wǎng)絡(luò)中除參考節(jié)點(diǎn)外的節(jié) B Yn nn 點(diǎn)數(shù)。例如，圖 3-1 中，節(jié)點(diǎn)數(shù)。3n 3.2 功率方程 建立了節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，就可以進(jìn)行潮流分布計(jì)算。如果已知的是各節(jié)點(diǎn) B Y 電流，直接解線性的節(jié)點(diǎn)電壓方程相當(dāng)簡(jiǎn)捷。但由于工程實(shí)踐中通 B I BBB Y UI 常已知的既不是節(jié)點(diǎn)電壓，也不是節(jié)點(diǎn)電流，而是各節(jié)點(diǎn)的功率，實(shí) B U B I B S 際 計(jì)算時(shí)，幾乎無(wú)例外地要迭代解非線性的節(jié)點(diǎn)電壓方程。下面將 B BB S Y U U 介紹一種迭代解非線性節(jié)點(diǎn)電壓有關(guān)的方法。 3.3 牛頓拉夫遜法迭代求解方程組

36、牛頓拉夫遜法時(shí)常用的解非線性方程組的方法，也是當(dāng)前廣泛采用的計(jì) 算潮流的方法，其標(biāo)準(zhǔn)模式如下。 設(shè)有非線性方程組 （3-3） 1121 2122 12 ( ,) ( ,) ( ,) n n nnn f x xxy fx xxy fx xxy 其近似解為。設(shè)近似解分別相差則如下的關(guān) (0)(0)(0) 12 , n xxx 12 , n xxx， 系式應(yīng)該成立 （3-4 (0)(0)(0) 111221 (0)(0)(0) 211222 (0)(0)(0) 1122 (,) (,) (,) nn nn nnnn f xx xxxxy f xx xxxxy f xx xxxxy ） 上式中任何一式

37、都可按泰勒級(jí)數(shù)展開，以第一式為例， (0)(0) 11122 (,f xx xx (0) ,) nn xx ，式中： (0)(0)(0) 111 1120102011 12 (,) nn n fff f xxxxxxy xxx ，分別表示以帶入這些偏導(dǎo)數(shù)表示式時(shí) 1 0 1 f x 1 0 2 f x 1 0 n f x (0)(0)(0) 12 , n xxx 的計(jì)算所得，則是包含的高次方與的高階偏導(dǎo)數(shù)乘積的函 1 12 , n xxx 1 f 數(shù)。如近似解與精確解相差不大，則的高次方可略去，從而也可以略 (0) i x i x 1 去。 由此可得 （3- (0)(0)(0) 111 112

38、010201 12 (0)(0)(0) 222 212010202 12 (0)(0)(0) 1201020 12 (,) (,) (,) nn n nn n nnn nnnn n fff f xxxxxxy xxx fff fxxxxxxy xxx fff fxxxxxxy xxx 5） 這是一組線性方程組或線性化了的方程組，常稱修正方程組。它可以改寫 為如下的矩陣方程 （3-6 111 000 12 (0)(0)(0) 1 1112 111 (0)(0)(0) 000 2 2212 12 (0)(0)(0) 12 111 000 12 (,) (,) (,) n n n n n nnn n

39、 fff xxx xyf xxx fff xyfxxx xxx xyfxxx fff xxx ） 或簡(jiǎn)寫為 （3-7） fJ x 式中：稱函數(shù)的雅克比矩陣；為由組成的列向量；則稱不平衡量J i fx i xf 的列向量。 將代入，可得中的各元素。然后運(yùn)用任何一種解線性代數(shù)方程的 (0) i xfJ、 方法，可求得，從而求得經(jīng)過(guò)第一次迭代后的新值。再 (0) i x i x (1)(0)(0) iii xxx 將求得的代入，又可求得中的各元素的新值，從而解得以及 (1) i xfJ、 (1) i x 。如此循環(huán)不已，最后可獲得對(duì)式（3-3）足夠精確的解。 (2)(1)(1) iii xxx 運(yùn)用

40、這種方法計(jì)算時(shí)，的初值要選擇得比較接近它們的精確解，否則迭 i x 代過(guò)程可能不收斂。這種情況簡(jiǎn)單說(shuō)明如下。設(shè)函數(shù)的圖形如圖 3-2 所示。( )f x 運(yùn)用這種方法解算時(shí)的修正方程式為。按這修正( )f xy ( )( ) () kk k df yf xx dx 方程式迭代求解的過(guò)程就如圖中由的過(guò)程。由圖可見，如的 (0)(1)(2) xxx求、x 初值選擇得接近其精確解，迭代過(guò)程將迅速收斂；反之，將不能收斂。 (0) x 運(yùn)用這種方法計(jì)算時(shí)，如果每次迭代所得的變化不大，也可以經(jīng)過(guò)若干 i x 次迭代后才重新計(jì)算一次雅克比矩陣各元素。 運(yùn)用牛頓拉夫遜法時(shí)，可直接用以求解功率方程。 （3-8）

41、 1 j j n iijjii j UY UPQ 而因此，需將代入,j ijijijiii YGB Uef (2) x (0) x (1) x (0) x (1) x x y x ( )f x ( )f x (0) ()f x 圖 3-2 牛頓拉夫遜的解算過(guò)程 （3-9） 1 (j )(j)(j )j j n iiijijjjii j efGBefPQ 并將實(shí)數(shù)部分和虛數(shù)部分分列 （3-10） 1 ()() j n iijjijjiijjijji j e G eB ff G fB eP （3-11） 1 ()() j n iijjijjiijjijji j f G eB fe G fB eQ

42、此外，由于系統(tǒng)中還有電壓大小給定的 PV 節(jié)點(diǎn)，還應(yīng)該補(bǔ)充一組方程式 （3-12） 222 iii efU 式（3-9）中：分別為迭代過(guò)程中求得的節(jié)點(diǎn)電壓實(shí)部和虛部；為 PQ 節(jié) ii ef和 i P 點(diǎn)和 PV 節(jié)點(diǎn)的注入有功功率；為 PQ 節(jié)點(diǎn)的注入無(wú)功功率；為 PV 節(jié)點(diǎn)的 i Q i U 電壓大小。 對(duì)照式（3-10） 、式（3-11） 、式（3-12）與式（3-3）可見，式（3-10） 、式（3- 11） 、式（3-12）的右端項(xiàng)分別是給定的注入功率和節(jié)點(diǎn)電壓大小的 2 iii PQU、 平方值，它們就對(duì)應(yīng)于式（3-3）中的右端；式（3-10） 、式（3-11） 、式（3- i y

43、12）的左端函數(shù)分別是由迭代過(guò)程中求得的節(jié)點(diǎn)電壓確定的注入功率和節(jié)點(diǎn)電 壓大小的平方值，它們就對(duì)應(yīng)于式（3-3）中的左端函數(shù)；于是， 12 ( ,) in f x xx 式（3-10） 、式（3-11） 、式（3-12）中的就對(duì)應(yīng)于式（3-3）中的 ii ef 、 。至于修正方程式（3-6）中雅克比矩陣的各個(gè)元素，顯然就是迭代過(guò) 12 xx 、 程中求得的注入功率和節(jié)點(diǎn)電壓大小的平方值對(duì)應(yīng)偏導(dǎo)數(shù)。 ii ef 、 至此，余下的問(wèn)題是解線性的修正方程以求取。解線性方程 12 , n xxx 的方法很多，潮流計(jì)算中最常用的是高斯消去法。 3.4 牛頓拉夫遜法（直角坐標(biāo)）潮流計(jì)算 3.4.1 潮流計(jì)

44、算時(shí)的修正方程式 牛頓型潮流計(jì)算的核心問(wèn)題是修正方程式的建立和求解。為說(shuō)明這一修正 方程式的建立過(guò)程，先對(duì)網(wǎng)絡(luò)中各類節(jié)點(diǎn)的編號(hào)作如下約定： （1）網(wǎng)絡(luò)中總共有各節(jié)點(diǎn)，編號(hào)為，其中包含一個(gè)平衡節(jié)點(diǎn)，n1,2,3,n 編號(hào)為 。s （2）網(wǎng)絡(luò)中有個(gè) PQ 節(jié)點(diǎn)，編號(hào)為，其中包含編號(hào)為 的平1m1,2,3,ms 衡節(jié)點(diǎn)。 （3）網(wǎng)絡(luò)中有個(gè) PV 節(jié)點(diǎn)，編號(hào)為。nm1,2,mmn 據(jù)此，由式（3-10） 、式（3-11） 、式（3-12）所組成的方程式組中共有 個(gè)獨(dú)立方程式。其中，式（3-10）類型的有，包括除平衡節(jié)點(diǎn)外2(1)n(1)n 所有節(jié)點(diǎn)有功功率的表示式。即；式（3-11）類型的有 i P1

45、,2,3, ,in is 個(gè)，包括所有 PQ 節(jié)點(diǎn)無(wú)功功率的表示式，即；式(1)m i Q1,2,3,im is （3-12）類型的有個(gè)，包括所有節(jié)點(diǎn)電壓的表示式，(1)(1)nmnmPV 2 i U 即。平衡節(jié)點(diǎn) 的功率和電壓之所以不包括在這方程組內(nèi)，1,2,immns 是由于平衡節(jié)點(diǎn)的注入功率不可能事先給定，從而不可能列出相應(yīng)的、的 s P s Q 表示式，而平衡節(jié)點(diǎn)的電壓，則不必求取。 sss Uef 至此，就可以建立類似式（3-6）的修正方程式如下 PV節(jié)點(diǎn) PQ節(jié)點(diǎn) 2 2 2 2 1 1 n n p p U P P P Q P Q P = nnnnnpnpnnnn nnnnnpnp

46、nnnn pnpnpppppppp pnpnpppppppp nnpp nnpp nnpp nnpp HHSRSRSR HHNHNHNH SRSRSRSR NHNHNHNH LJLJLJLJ NHNHNHNH LJLJLJLJ NHNHNHNH 2211 2211 2211 2211 222222222121 222222222121 111112121111 111112121111 n n p p e f e f e f e f 2 2 1 1 2(m-1)2(n-m) 2(m-1)2(n-m) (3-13) 式中的分別為注入功率和節(jié)點(diǎn)電壓平方的不平衡量。它們分別 2 iii PQU、 為

47、 （3-14） 1 j n iiiijjijjiijjijj j PPe (G eB f )f (G fB e ) （3-15） 1 j n iiiijjijjiijjijj j QQf (G eB f )e (G fB e ) （3-16）)( 2222 iiii feUU 式中雅克比矩陣的各個(gè)元素則分別為 （3-17） 22 ; ; ; ii ijij jj ii ijij jj ii ijij jj PP HN fe QQ JL fe UU RS fe 為了求取這些偏導(dǎo)數(shù)，可將、分別展開如下 i P i Q 2 i U （3-18） 1 ()() ()() j n iiii iiiiii

48、iiii iiijjijjiijjijj j j i Pe G eB ff G fB ee G eB ff G fB e （3-19） 1 ()()()() j n iiii iiiiiiiiii iiijjijjiijjijj j j i Qf G eB fe G fB ef G eB fe G fB e （3-20） 222 () iii Uef 當(dāng)時(shí)，由于對(duì)特定的，只有該特定節(jié)點(diǎn)的和是變量，由式（3-jij i f i e 17） 、式（3-18）式（3-19）可得 ; ii jiijiijiijijijiijiij jj QQ JB fG eNLG fB eH fe （3-21） ;

49、i ijijiiji j P HB eG f f 2 0; i ij j U R f i ijijiiji j P NG eB f e 2 0 i ij j U S e 當(dāng)時(shí)，為了使這些偏導(dǎo)數(shù)的表示更簡(jiǎn)潔，先引入節(jié)點(diǎn)注入電流的表示ji 式如下 （3-22） 1 j n iiiiijj j j i IY UY U 11 ()()()() j nj n ii iiiiijjijjiiiii iijjijj jj j ij i iiii G eB fG eB fj G fB eG fB e ajb 然后由式（3-17） 、式（3-18） 、式（3-19） 、式（3-20）和上式可得 （3-23） 1

50、 1 1 2() 2() 2() j n i iiii iiiiii iijjijjii iiiiii j i j i j n i iiii iiiiiiiijjijjii iiiiii j i j i j n i iiiiiii iii iijjijjii j i j i P HB eG fB eG fB eB eG fb f P NG eB fB fG eB fG eB fa e Q JB fG eG eG eB fG e f 1 22 2() 2 ;2 iiiiii j n i iiiiiiiiii iijjijjii iiiiii j i j i ii iiiiii ii B fa Q

51、 LG fG fB eG fB eB eG fb e UU Rf Se fe 由上幾式可見，如果，即節(jié)點(diǎn) 、之間無(wú)直接聯(lián)系，這些j0 ijijij YGBij 元素都是零。 3.4.2 潮流計(jì)算的基本步驟 牛頓拉夫遜法（直角坐標(biāo)）潮流計(jì)算的基本步驟有如下幾步： （1）形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣。 B Y （2）設(shè)各節(jié)點(diǎn)電壓的初值. (0)(0) ii ef、 （3）將各節(jié)點(diǎn)電壓的初值代入式（3-14）式（3-16） ，求修正方程式中的 不平衡量。 (0)(0)(0)2 iii PQU、以及 （4）將各節(jié)點(diǎn)電壓的初值代入式（3-21） 、式（3-23） ，求解修正方程式的 系數(shù)矩陣雅克比矩陣的各個(gè)元素。

52、(0)(0)(0)(0)(0)(0) ijijijijijij HNJLRS、以及、 （5）解修正方程式，求各節(jié)點(diǎn)電壓的變化量，即修正量。 (0)(0) ii ef、 （6）計(jì)算各節(jié)點(diǎn)電壓的新值，即修正后值 （3-24） (1)(0)(0)(1)(0)(0) iiiiii eeefff； （7）運(yùn)用各節(jié)點(diǎn)電壓的新值自第三步開始進(jìn)入下一次迭代。 （8）計(jì)算平衡節(jié)點(diǎn)功率和線路功率。 其中，平衡節(jié)點(diǎn)功率為 （3-25） 1 i n sssiiss i SUY UPjQ 線路功率為 （3-26） 0 () ijiijiiiijijijij SU IUU yUUyPjQ （3-27） 0 () jijj

53、ijjjjijijiji SU IUU yUUyPjQ 從而，線路上損耗的功率為 （3-28） ijijjiijij SSSPj Q 至此，就可以完全的解出潮流分布。 3.5 本章小結(jié) 本章主要講述的是計(jì)算機(jī)潮流計(jì)算的推導(dǎo)過(guò)程及方法和步驟。潮流計(jì)算的 推導(dǎo)過(guò)程中，解非線性方程組用的是高斯消去法求解；潮流計(jì)算方法用的是牛 頓拉夫遜法。牛頓拉夫遜法一般情況下收斂性較好，而且計(jì)算工作量較小。 4 4 本電網(wǎng)的潮流計(jì)算本電網(wǎng)的潮流計(jì)算與仿真與仿真 4.1 本電網(wǎng)的潮流計(jì)算 PSASP 潮流計(jì)算的流程和結(jié)構(gòu)如下圖所示： 文本方式 執(zhí)行計(jì)算 建立電網(wǎng)基礎(chǔ)元件數(shù)據(jù)庫(kù) 計(jì)算作業(yè)的定義（潮流作業(yè)， 運(yùn)行過(guò)渡方式

54、，控制信息、穩(wěn) 態(tài)分析和輸出選擇等） 形成計(jì)算結(jié)果 庫(kù) 結(jié)果編輯輸出 數(shù)據(jù)錄入和編輯 文本輸出 圖形輸出 圖形方式 文本方式 用戶自定義模型庫(kù) 圖形方式 文本輸出 圖形輸出 各種計(jì)算的公共部分 潮流計(jì)算 圖 4-1 PSASP 潮流計(jì)算流程圖 4.1.1 建立基礎(chǔ)元件數(shù)據(jù)庫(kù) （1）指定數(shù)據(jù)目錄及基準(zhǔn)容量 雙擊 PSASP 圖標(biāo)，彈出封面后，即進(jìn)入 PSASP6.22 版主畫面，如圖 4-2： 圖 4-2 PSASP 主畫面 在該畫面中，要完成的工作如下： 指定數(shù)據(jù)目錄 第一次可通過(guò)“創(chuàng)建數(shù)據(jù)目錄”按鈕，建立新目錄，如：E:畢業(yè)設(shè)計(jì)bin數(shù) 據(jù)輸入以后可通過(guò)“選擇數(shù)據(jù)目錄”按鈕，選擇該目錄。 給

55、定系統(tǒng)基準(zhǔn)容量 系統(tǒng)基準(zhǔn)容量項(xiàng)中，鍵入該系統(tǒng)基準(zhǔn)容量，如 100MVA。建立數(shù)據(jù)之后， 該數(shù)不宜改動(dòng)。 （2）錄入系統(tǒng)潮流計(jì)算數(shù)據(jù) 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（系統(tǒng)參數(shù)）如下： 母線數(shù)據(jù) 下表列出了在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)中建立母線數(shù)據(jù)。 表 4-1 母線數(shù)據(jù)庫(kù)列表 母線名M1M2M3M4M5M6M7M8M9M10 電壓 kV10.523023037115115115373720 母線名M11M12M13M14M15M16M17M18M19M20 電壓 kV10.53737370.40.410.5115115115 交流線數(shù)據(jù) 單位公里的正序電阻、電抗、電導(dǎo)均由手冊(cè)查得。本設(shè)計(jì)潮流計(jì)算需 要線路單位公里的正序電阻、電抗、電

56、導(dǎo)數(shù)據(jù)如下表： 表 4-2 網(wǎng)絡(luò)中各交流線參數(shù) 線路青恰線 220kv青人線 110kv海八線 35kv硅鐵線 35kv 兩 條 型號(hào) LGJ-400/35LGJ-240/40LGJ-70/20LGJ-400/20 r10.080.1310.450.08 x10.4160.3860.3680.386 b12.952.962.993.1 長(zhǎng)度 92.2km70km20.62km7.8km 線路恰海線 1 110kv 恰海線 2 110kv 恰海線 3 110kv / 型號(hào) LGJ-240/40LGJ-240/40LGJ-185/40/ r10.1310.1310.17/ x10.4010.401

57、0.410/ b12.962.962.8/ 長(zhǎng)度 18.38km18.38km20.62km/ 三繞組變壓器數(shù)據(jù) 給定變壓器各項(xiàng)參數(shù)如下表： 表 4-3 三繞組變壓器各項(xiàng)參數(shù) 變壓器青年變海努克變 標(biāo)號(hào)3132 型號(hào)SFPSZ10-/220W2SFSZ9-10000/110 容量/容量比150MVA 100/100/10010MVA 100/100/100 分接頭范圍230（181.25%） /121（122.5%）/35kV 11081.25%/38.522.5%/10.5kV 變比/聯(lián)結(jié)方 式 230/121/35kV YN、Yn0、d11 110/38.5/10.5kV YN、Yn0、d

58、11 Uk%高中 13.73% 高低 24.18% 中低 8.68% 高中 10.67% 高低 17.52% 中低 6.17% 雙繞組變壓器數(shù)據(jù) 給定雙繞組變壓器各項(xiàng)參數(shù)如下表： 表 4-4 雙繞組變壓器各項(xiàng)參數(shù) 變壓器恰普其海雙變81 大坂雙變 2 81 大坂雙變 5 硅鐵廠雙變恰則雙變 標(biāo)號(hào)129119101215 1316118 型號(hào)SFP10-/220 S9-2000/35SZ9-5000/35SC10-400/35S9- 45000/10 分接范 圍 22.5%22.5% %5 . 21 3 5 22.5%22.5% 容量100MVA2MVA5 MVA0.4MVA45MVA 變比24

59、2/13.8kV35/10.5kV35/20kV35/0.4KV121/10.5kV Uk%13.45%6.65%6.64%6.11%10.48% 發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù) 給定的發(fā)電機(jī)參數(shù)如下所示： 表 4-5 發(fā)電機(jī)參數(shù) 廠，站名稱節(jié)點(diǎn)類型額定容量電壓等級(jí)功率因數(shù) 恰普其海水電站PV 節(jié)點(diǎn)94.1176MVA11kV0.85 農(nóng)四師則克臺(tái)平衡節(jié)點(diǎn)110kV0.85 負(fù)荷數(shù)據(jù) 給定的負(fù)荷數(shù)據(jù)如下所示： 表 4-6 電網(wǎng)負(fù)荷參數(shù) 負(fù)荷名稱硅鐵廠 M13M1581 大坂 M1481 大坂 M10 大小 MVA2*252*0.425 注：在本電網(wǎng)中，所有負(fù)荷負(fù)荷母線類型為 PQ 節(jié)點(diǎn),功率因數(shù)均設(shè)為 0.85。

60、 4.1.2 潮流計(jì)算作業(yè)的建立和計(jì)算 （1）潮流計(jì)算基礎(chǔ)方案的定義 潮流計(jì)算的基礎(chǔ)方案 在做電力系統(tǒng)潮流分析計(jì)算之前，PSASP 要求首先確定潮流計(jì)算的基礎(chǔ)方 案。即定義待計(jì)算電網(wǎng)的規(guī)模、結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式，以便從已建立的電網(wǎng)基礎(chǔ) 數(shù)據(jù)庫(kù)中抽取數(shù)據(jù)，建立潮流計(jì)算的基礎(chǔ)電網(wǎng)模型。 方案的定義方法 在文本支持環(huán)境下，點(diǎn)擊“計(jì)算” ，再點(diǎn)擊“方案定義” ，如下圖所示： 圖 4-3 方案定義窗口 （2）潮流計(jì)算作業(yè)的定義和執(zhí)行 在執(zhí)行潮流計(jì)算之前，還需要定義潮流計(jì)算的作業(yè)。 潮流計(jì)算作業(yè)的構(gòu)成 潮流計(jì)算的基礎(chǔ)方案給出了待計(jì)算電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、參數(shù)和各節(jié)點(diǎn)發(fā)電、 負(fù)荷等基本數(shù)據(jù)，再配以不同的計(jì)算控制信息（包