電力系統(tǒng)潮流計算中國電力科學研究院電力系統(tǒng)研究所2012年4月網(wǎng)址：郵箱：psasp@電話809系統(tǒng)內(nèi)電話：918712248轉(zhuǎn)809潮流計算基本概念1PSASP潮流計算的特點PSASP7.0版潮流模塊潮流計算不成功的原因及處理措施234主要內(nèi)容上機練習題潮流計算基本概念1增建變電站負荷變化網(wǎng)架變化母線過電壓！輸電元件過載！…………系統(tǒng)運行系統(tǒng)規(guī)劃電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)……1）潮流計算的用途短路計算2）潮流計算是系統(tǒng)分析計算的基礎(chǔ)，是應用最為廣泛、最基本和最重要的一種電氣計算潮流計算靜態(tài)安全分析計算網(wǎng)損計算暫穩(wěn)計算……電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)交流線的正序阻抗變壓器的正序阻抗和變比直流線的相關(guān)參數(shù)電廠的運行狀態(tài)發(fā)電機發(fā)出的有功功率和無功功率或機端電壓負荷狀況負荷吸收的有功功率和無功功率已知:求:電網(wǎng)內(nèi)各變電站和發(fā)電廠母線的電壓幅值和相角，以及各支路的功率分布和全網(wǎng)的網(wǎng)損。3）潮流計算問題4）潮流計算的數(shù)學描述

根據(jù)節(jié)點電流平衡關(guān)系，可得電網(wǎng)導納矩陣方程：

簡記為 YV=I

電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)發(fā)電負荷運行方式非線性對于電力系統(tǒng)中的每個節(jié)點，需要P、Q

、U和相角四個變量才能確定其運行狀態(tài)。n個節(jié)點總共有4n個運行變量。

而基本方程式只有n個,將實部與虛部分開，則形成2n個實數(shù)方程式，僅可解得2n個未知運行變量。即對每個節(jié)點，要給定兩個變量為已知條件，而另兩個變量作為待求量。根據(jù)電力系統(tǒng)的實際運行條件，按照預先給定的變量的不同，電力系統(tǒng)的節(jié)點可分成PQ節(jié)點、PV節(jié)點及平衡節(jié)點三種類型。5）牛頓法解非線性方程原理：將非線性方程線性化

——Taylor展開取x0

x*，將f(x)在x0

做一階Taylor展開:，在x0

和x*

之間。將(x*

x0)2

看成高階小量，則有：線性xyx*x0x1迭代公式：

將非線性代數(shù)方程組

在待求量的某一個初始估計值附近，展開成泰勒級數(shù)并略去二階及以上的高階項，得到線性化方程組

稱為牛頓法的修正方程式。

可得，應用牛頓法求解的迭代格式為

上兩式中：是函數(shù)對于的一階偏導數(shù)矩陣，即雅可比矩陣，為迭代次數(shù)。牛頓法當初值和方程的精確解足夠接近時，具有平方收斂特性。牛頓潮流算法的特點

1）其優(yōu)點是收斂速度快，若初值較好，算法將具有平方收斂特性，而且其迭代次數(shù)與所計算網(wǎng)絡的規(guī)模基本無關(guān)。

2）牛頓法也具有良好的收斂可靠性，對于對高斯-塞德爾法呈病態(tài)的系統(tǒng)，牛頓法均能可靠地斂。3）初值對牛頓法的收斂性影響很大。解決的辦法可以先用PQ分解法等其它方法迭代幾次，以此迭代結(jié)果作為牛頓法的初值，還可以用讀上次潮流結(jié)果、預設(shè)平衡點等方法得到良好初值。

有無功調(diào)節(jié)能力的電廠

調(diào)頻電廠或外網(wǎng)6）潮流計算的數(shù)據(jù)準備外網(wǎng)的處理本網(wǎng)外網(wǎng)（平衡點）外網(wǎng)（PQ點）外網(wǎng)（平衡點）PSASP潮流計算的特點216華東East華北North東北Northeast福建特高壓交流葛上直流龍政直流福雙線山東三萬線

華中Central南方電網(wǎng)South

1）支持3萬節(jié)點規(guī)模聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)2）可計算交直流混合電力系統(tǒng)直流線3）完善的拓撲分析功能4）幾個孤立子系統(tǒng)可同時計算

平衡點平衡點5）圖模一體，可在圖上直接修改計算數(shù)據(jù)，所見即所得6）發(fā)電/負荷比例因子可用于模擬實際電網(wǎng)中發(fā)電負荷區(qū)域性增長的遠景規(guī)劃情況可按電壓等級、分區(qū)設(shè)置比例因子同一作業(yè)可設(shè)置多個比例因子7）可考慮負荷靜特性

8）增加了PV-PQ節(jié)點類型，以限制PV點的無功9）增加了PQ-PV節(jié)點類型，以限制PQ點的電壓PSASP7.0版潮流模塊3方案名

選擇潮流所基于的方案數(shù)據(jù)修改、刷新和回存控制信息計算方法

PQ分解法牛頓法(功率式)最佳乘子法牛頓法(電流式)PQ分解轉(zhuǎn)牛頓法潮流計算作業(yè)定義1#變壓器檢修**線路檢修如何模擬各種實際的潮流運行方式？冬大方式冬小方式夏大方式夏小方式**電廠1#機檢修開環(huán)運行合環(huán)運行Π接變電站線路改造……….潮流計算作業(yè)定義方案1作業(yè)1作業(yè)2……數(shù)據(jù)組1數(shù)據(jù)組2數(shù)據(jù)組3方案2作業(yè)3作業(yè)4……數(shù)據(jù)組1數(shù)據(jù)組2數(shù)據(jù)組4數(shù)據(jù)修改數(shù)據(jù)修改潮流數(shù)據(jù)組織方式潮流計算作業(yè)定義方案定義

一個基礎(chǔ)方案的數(shù)據(jù)由一個或若干個有次序的數(shù)據(jù)組相疊加組成。數(shù)據(jù)組2方案決定了電網(wǎng)的規(guī)模、結(jié)構(gòu)、參數(shù)等網(wǎng)絡數(shù)據(jù)和發(fā)電、負荷等運行方式數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)組1數(shù)據(jù)組1數(shù)據(jù)組2方案1：數(shù)據(jù)組1+數(shù)據(jù)組2方案2：數(shù)據(jù)組2+數(shù)據(jù)組1數(shù)據(jù)組1數(shù)據(jù)組2潮流計算作業(yè)定義基本方式作業(yè)定義示例冬大方式冬季大方式下的發(fā)電、負荷數(shù)據(jù)夏大方式夏季大方式下的發(fā)電、負荷數(shù)據(jù)夏小方式夏季小方式下的發(fā)電、負荷數(shù)據(jù)冬小方式冬季小方式下的發(fā)電、負荷數(shù)據(jù)基本網(wǎng)架交流線、并聯(lián)電容電抗器、變壓器、直流線“基本網(wǎng)架”數(shù)據(jù)組：交流線、并聯(lián)電容電抗器、變壓器、直流線等不隨運行方式變化、參數(shù)基本保持不變的數(shù)據(jù)“冬大方案”=“基本網(wǎng)架”+“冬大方式”“冬小方案”=“基本網(wǎng)架”+“冬小方式”“夏大方案”=“基本網(wǎng)架”+“夏大方式”“夏小方案”=“基本網(wǎng)架”+“夏小方式”潮流計算作業(yè)定義規(guī)劃方式作業(yè)定義示例常規(guī)方式圖規(guī)劃方式圖方案名數(shù)據(jù)組構(gòu)成說明常規(guī)方式常規(guī)常規(guī)運行方式規(guī)劃方式常規(guī)+新建規(guī)劃運行方式數(shù)據(jù)組：常規(guī)數(shù)據(jù)組：常規(guī)數(shù)據(jù)組：規(guī)劃潮流計算作業(yè)定義數(shù)據(jù)組負荷名稱節(jié)點類型有功功率無功功率常規(guī)STNB-230PQ0.9000.300新建STNB-230PQ1.5000.300數(shù)據(jù)組發(fā)電機名稱節(jié)點類型有功出力無功出力電壓幅值相角常規(guī)發(fā)電3PV0.8501.001.02500.00新建發(fā)電3PV1.3001.001.02500.00數(shù)據(jù)組I側(cè)母線J側(cè)母線變壓器名稱正序電阻正序電抗變比常規(guī)發(fā)電3GEN3-230變壓器90.0000.058601.000新建發(fā)電3GEN3-230變壓器90.0000.045001.000數(shù)據(jù)組I側(cè)母線J側(cè)母線線路名稱正序電阻正序電抗正序充電電納的1/2常規(guī)STNB-230GEN1-230線路10.0170000.0920000.079000新建GEN3-230STNB-230線路110.0390000.1700000.1790001#變壓器檢修**線路檢修**電廠1#機檢修開環(huán)運行檢修方式作業(yè)定義示例排序：按指定字段（列名稱）對記錄進行排序篩選：按指定規(guī)則篩選記錄潮流數(shù)據(jù)修改計算數(shù)據(jù)與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的交互--刷新基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)把對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的修改反映到該計算作業(yè)中來刷新潮流作業(yè)刷新基礎(chǔ)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)修改刷新計算數(shù)據(jù)（刷新后）計算數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)修改后）重新抽取“選擇性刷新”拓撲差異項參數(shù)差異項數(shù)據(jù)多余項需要刷新的作業(yè)名“選擇性刷新”拓撲差異項連接關(guān)系存在不一致情況（例如相同名稱交流線兩端母線名不一樣）參數(shù)差異項交流線、變壓器阻抗參數(shù)，發(fā)電機、負荷有功無功值等參數(shù)不一致情況數(shù)據(jù)多余項基礎(chǔ)庫中存在，潮流計算庫中不存在（基礎(chǔ)庫新增元件）； 基礎(chǔ)庫中不存在，潮流計算庫中存在（基礎(chǔ)庫刪除元件）；“拓撲關(guān)系刷新”

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)交流線連接節(jié)點改變拓撲關(guān)系刷新將計算數(shù)據(jù)所做的修改存回到基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中?；A(chǔ)數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)回存計算數(shù)據(jù)與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的交互–回存潮流作業(yè)回存選擇回存潮流計算數(shù)據(jù)參數(shù)差異項拓撲差異項數(shù)據(jù)多余項大規(guī)模電網(wǎng)潮流收斂困難；采用上次收斂結(jié)果作初值的方法就可以獲得比較好的初值，有利于收斂到合理的穩(wěn)定解；顯著提高潮流計算收斂性和計算速度。

讀上次潮流結(jié)果為潮流初始值潮流計算分為2個階段：初值計算和正常迭代計算；初值計算階段，多設(shè)平衡點作為系統(tǒng)支撐；正常計算階段，“預設(shè)平衡點”還原回原始的節(jié)點類型，不影響潮流結(jié)果；提高大規(guī)模電網(wǎng)潮流計算的收斂性。預設(shè)平衡點功能默認源作業(yè)為當前工程當前作業(yè),可跨工程選擇源作業(yè)在潮流已有作業(yè)中選擇目標作業(yè)新增目標作業(yè)名選擇要復制的內(nèi)容潮流作業(yè)批量復制單作業(yè)方式批處理方式潮流計算的執(zhí)行單線圖圖面顯示電網(wǎng)元件瀏覽器地理位置圖輸出報表輸出結(jié)果統(tǒng)計功能潮流計算作業(yè)結(jié)果輸出潮流計算作業(yè)結(jié)果輸出潮流計算作業(yè)結(jié)果輸出潮流計算不成功的原因及處理措施41）注意檢查異常數(shù)據(jù)注意填寫時正確區(qū)分標幺值和有名值；線路參數(shù)填寫是否正確；程序自動檢查錯誤提示潮流計算數(shù)據(jù)檢查功能！2）利用程序自帶的數(shù)據(jù)檢查功能程序自動檢查錯誤提示數(shù)據(jù)檢查功能及其錯誤提示調(diào)用拓撲程序，進行拓撲結(jié)構(gòu)檢查元件數(shù)目是否超出程序允許的上限元件是否與網(wǎng)絡相連是否有平衡機，如沒有則將該網(wǎng)內(nèi)有功出力最大的發(fā)電機設(shè)為平衡機匯總系統(tǒng)的發(fā)電、負荷出力

按區(qū)域或全網(wǎng)匯總有功發(fā)電PG、無功發(fā)電QG、有功負荷PL、無功負荷QL，以及PG-PL，QG-QL匯總系統(tǒng)發(fā)電，負荷出力3）大規(guī)模電網(wǎng)數(shù)據(jù)（1萬節(jié)點以上）的作業(yè)設(shè)置更換計算方法（最優(yōu)乘子法收斂性最好）；若在已經(jīng)收斂的潮流基礎(chǔ)上做調(diào)整，可采用“讀上次潮流結(jié)果做初始值”功能；若為第一次潮流計算，可采用“預設(shè)平衡點”功能，注意預設(shè)平衡點合理設(shè)置（不宜過多，1~2個）。4）由迭代過程信息中的最大誤差母線查找與該母線相關(guān)的數(shù)據(jù)變壓器阻抗和變比發(fā)電出力和負荷線路參數(shù)5）在大發(fā)電廠或大負荷母線上增設(shè)PV點或V點有一定功率儲備的發(fā)電廠和有一定無功功率電源的變電所母線可增設(shè)為PV節(jié)點。全網(wǎng)PV節(jié)點應在網(wǎng)絡上按地區(qū)均勻分布，鄰近的地點設(shè)多個PV節(jié)點時，應注意各母線的電壓幅值應設(shè)置合理。上機練習題數(shù)據(jù)取WSCC9節(jié)點算例，進行練習練習1：常規(guī)運行方式潮流計算方案定義潮流作業(yè)定義數(shù)據(jù)檢查用牛頓法(功率式)計算潮流作業(yè)1方案名數(shù)據(jù)組構(gòu)成說明常規(guī)方式常規(guī)常規(guī)運行方式潮流作業(yè)名方案名1常規(guī)方式練習2：查看潮流計算結(jié)果查看練習1的計算結(jié)果輸出范圍：全部元件單位：有名值分組輸出：區(qū)域輸出對象：摘要信息、結(jié)果綜述、物理母線、交流線、兩繞組變壓器數(shù)據(jù)輸出方式：輸出至Excel改用PQ分解法重復計算作業(yè)1，查看計算結(jié)果，應與牛頓法結(jié)果完全相同在單線圖、地理圖中查看結(jié)果輸出地理圖形式的潮流圖（圖片格式）練習3：規(guī)劃運行方式潮流計算方案定義潮流作業(yè)定義用最優(yōu)因子法計算并查看計算結(jié)果方案名數(shù)據(jù)組構(gòu)成說明規(guī)劃方式常規(guī)+新建規(guī)劃運行方式潮流作業(yè)名方案名2規(guī)劃方式練習4：應用“數(shù)據(jù)修改”按鈕修改數(shù)據(jù)，了解“刷新”、“高級刷新”按鈕的含義。在作業(yè)1基礎(chǔ)上，點擊“數(shù)據(jù)修改”按鈕，修改數(shù)據(jù)(母線“發(fā)電2”PG=1.8)進行潮流計算，在單線圖上查看發(fā)電機“發(fā)電2”的計算結(jié)果。點擊“高級刷新”按鈕或“潮流數(shù)據(jù)刷新”菜單欄，查看基礎(chǔ)庫和潮流數(shù)據(jù)的差異部分點擊“刷新”按鈕，在單線圖上查看發(fā)電機“發(fā)電2”的PG值變化練習5：“數(shù)據(jù)回存”功能的應用在潮流作業(yè)2上，點擊“數(shù)據(jù)修改”按鈕，修改數(shù)據(jù)(發(fā)電機“發(fā)電3”PG=1.5)，進行潮流計算。點擊“數(shù)據(jù)回存”，選擇回存到“基礎(chǔ)庫原有數(shù)據(jù)組”方式，進行回存。瀏覽“基礎(chǔ)數(shù)據(jù)—發(fā)電機及其調(diào)節(jié)器數(shù)據(jù)”，查看發(fā)電機“發(fā)電2”的哪條記錄PG變成1.8，思考原因。練習6：“作業(yè)復制”功能的應用將潮流作業(yè)“1”的全部內(nèi)容復制為作業(yè)“4”。查看潮流作業(yè)”4”的數(shù)據(jù)，并進行潮流計算，對比作業(yè)1和作業(yè)4是否結(jié)果完全相同。練習7：“數(shù)據(jù)修改”中的“列替換”等功能在作業(yè)4基礎(chǔ)上，將光標指向“負荷有功PL”