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?
知识点:简单电网的潮流计算
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?
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。
(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。
(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。
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:
3)制定程序框图,编写计算机计算程序,并进行计算;
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。
因为对于庞大的交流系统,电流相位的测定十分困难,而功率的测量十分方便,可由有功功率表和无功功率表得到。
潮流计算的计算机算法是以电网络理论为基础的,应用数值计算方法求解一组描述电力系统稳态特性的方程。
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