电潮流的计算

发布于：2022-08-12 13:16:12 来自：电气工程/供配电技术 [复制转发]

知识点：简单电网的潮流计算

前言

　电力系统潮流计算是从事电力系统分析、仿真的基础计算。任何从事电力系统计算的人，都离不开它。电力潮流计算是检验现代电力系统的运行是否合理的依据，在未来进行电力系统扩展规划设计时起着极其重要的作用。首先我们搞明白什么是潮流计算？

什么叫潮流计算？

　电力系统在运行时，在电源电势激励作用下，电流或功率从电源通过系统各元件流入负荷，分布于电力网各处，称为电力潮流。电力系统是把很多的发电站、变电站、配电站、用户等由输电和配电线路连接起来形成的系统。电力(电能)是在发电站产生的，其中一部分在经过输配电线、变电站和配电站时损失掉，剩下的绝大部分最终被负荷所消耗。这样，从电的产生到被负荷消耗，流过哪一路输配电线，各节点电压是多少，这种计算就叫电力潮流计算或简称潮流计算。

潮流计算主要目的

（1）通过潮流计算，可以检查电力系统各元件(如变压器、输电线路等)是否过负荷，以及可能出现过负荷时应事先釆取哪些预防措施等。

（2）通过潮流计算，可以检查电力系统各节点的电压是否满足电压质量的要求，还可以分析机组发电出力和负荷的变化，以及网络结构的变化对系统电压质量和安全经济运行的影响。

（3）根据对各种运行方式的潮流分布计算，可以帮助我们正确地选择系统接线方式，合理调整负荷，以保证电力系统安全、可靠地运行，向用户供给高质量的电能。

（4）根据功率分布，可以选择电力系统的电气设备和导线截面积，可以为电力系统继电保护整定计算提供必要的数据等。

（5）为电力系统的规划和扩建提供依据。

（6）为调压计算、经济运行计算、短路计算和稳定计算提供必要的数据。

计算步骤

简单电网的手工计算法计算步骤

1）由已知电气主接线图作出等值电路图；

2）推算各元件的功率损耗和功率分布;

3）计算各节点的电压；

4）逐段推算其潮流分布。

复杂电网的计算机算法

随着计算机技术的发展，复杂电力系统潮流计算几乎均釆用计算机来进行计算，它具有计算精度高、速度快等优点。计算机算法的主要步骤有：

1）建立描述电力系统运行状态的数学模型；

2）确定解算数学模型的方法；

3）制定程序框图，编写计算机计算程序，并进行计算；

4）对计算结果进行分析。

计算方法

常规的计算方法有如下几种：牛拉法，高斯赛德尔法和PQ分解法。相比之下，PQ分解法，不论从算法的简单性和收敛的高效性，以及计算速度上来看，综合性能都是比较好的。

通常情况下，电力系统的潮流断面，都是由状态估计给出，所以不存在收敛问题。但是有些情况下，却需要针对目标运行方式，改变初始运行条件，并力争达到收敛解。比如电网规划、风险预测、故障预案的有效性检测、培训仿真的假想断面、预调度断面等。这时遇到的最大问题就是潮流可能不收敛。

解决潮流不收敛的思路，一般有两种。一种是通过构造复杂算法，实现给定初始条件下的收敛解。另一种思路是利用PQ分解法，通过适当调整初始条件，得到收敛解，进一步可分析出当前潮流的薄弱因素，并在随后的计算中加以改进。

第一种思路，优点是一次可以实现目标运行方式的收敛解，但对算法要求比较高，实现代码比较复杂，计算时间较长，有时存在收敛问题。第二种思路，由于使用PQ分解法，实现代码简单，计算速度快。虽然不是一次找到收敛解，但可以很快找到初始条件中影响收敛的因素，并给出调整建议。相对来讲，第二种思路比较容易实现，操作灵活，在工程实际中更容易接受。

影响潮流收敛的因素，还有有功功率平衡问题。如果全网发电有功和负荷有功不平衡，多余的有功功率，就只能通过松驰节点进行平衡。一旦松驰节点在网络的拓朴位置不好，在多余功率流向松驰节点的通路上，有可能导致某些节点电压过低，从而收敛失败。

在实际电网中，如果全网有功功率不平衡，就会反映在频率上。由于发电机和负荷的频率特性，频率偏移50Hz后，就会稳定在某个位置，这时全网有功功率达到平衡。

所以在潮流计算中，如果发生有功功率不平衡，推荐先按照频率特性对不平衡有功功率进行平衡。这样再进行潮流计算，就会提高收敛性。

影响收敛的另一个因素，就是松驰节点的位置。由于松驰节点不参加计算，即使事先进行了全网功率平衡计算，仍然有少量不平衡功率通过网络流向松驰节点。松驰节点最好选择在出线度比较高，而且距离高压网络的电气距离不太远的位置。

实际网络中常常有多个断面需要控制，其有功功率总加有一个规定范围。所以给出的潮流解，还需要考虑这些断面。

通过营造复杂算法，将这些断面做为约束写进条件，通过优化计算可以达到目的，但算法比较复杂，代码不容易实现。而且计算速度慢。

通过PQ分解法，也可以实现上述目标。可以通过灵敏度矩阵，选取适当的发电机进行调整，从而实现多断面功率控制。优点是代码易于实现，计算速度快。