现代电力系统分析-潮流计算3
电力系统分析第三章潮流计算
j B1
j B1
2
2
A
S~1
S~LDb
b
j B2 j B2 22
~ S2
S~LDc
c
Z1
Z2
j
B1 2
U
2 A
~
j
B1 2
U
2 b
SLDb
j
B2 2
U
2 b
j
B2 2
U
2 c
S~LDc
~
A SA
~ S1
S~1
S~1 b S~2
S~2
S~ 2
c
Z1
Z2
U C
j
B1 2
U
2 A
且有, U2 (U1U1)2U12
注意：此时 U 2U2()
tg1 U1
U1 U1
U1
U 1
jU1
dU1
d
U
2
U 2
说明： 前述式中的U 和S~PjQ均为同一侧的值；
若已知量为三相（单相、标么）复功率和线 （相、标么）电压，则结果为线（相、标么） 电压之差。
~ Sb
S~ c
其中 S~c S~2 S~LDc jB22Uc2 （1） 已知S ~b S~L S ~LD,DbS ~bLjB D 21 ,U cU b c2 ，jB 求22U S~b2A,UA
利用电力线路和变压器功率损耗及压降公式直接计算。
功率：S~2P22UC 2Q22(R2jX2), S ~2S ~2 S ~2, S~1S~2S~b
两电压的有效值之差（代数差）：U2 U1 用百分数表示：U2 U1 100%
UN
电力系统分析潮流计算
题目: 电力系统分析潮流计算初始条件：系统如图所示T1、T2 SFL1-16000/110 (121±2×%)/T3 SFL1-8000/110(110±5%)/T42×SFL1-16000/110(110±2×%)/导线 LGJ-150要求完成的主要任务:1、计算参数，画等值电路；2、进行网络潮流计算；3、不满足供电要求，进行调压计算。
时间安排：熟悉设计任务收集相关资料选定设计原理计算分析及结果分析撰写设计报告指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录简述 (2)1设计任务及要求分析 (3)2潮流计算过程 (4)计算参数并作出等值电路 (4)输电线路的等值参数计算 (4)变压器的等值参数计算 (4)等值电路 (6)3功率分布计算 (7)4调压计算 (10)5心得体会 (11)参考文献 (12)本科生课程设计成绩评定表 (13)简述潮流计算是电力系统最基本最常用的计算。
根据系统给定的运行条件，网络接线及元件参数，通过潮流计算可以确定各母线的电压（幅值和相角），各支路流过的功率，整个系统的功率损耗。
潮流计算是实现电力系统安全经济发供电的必要手段和重要工作环节。
因此，潮流计算在电力系统的规划计算，生产运行，调度管理及科学计算中都有着广泛的应用。
本次课程设计要求将系统中的元件转换为等值参数，并绘制出相应的等值电路，然后依据等值电路图计算网络中的功率分布、功率损耗和未知的节点电压。
最后还需进行检验，如不满足供电要求，还应进行调压计算。
关键词：潮流计算；等值电路；功率损耗；节点电压；调压1设计任务及要求分析设计任务：图1 潮流计算用图变压器T1、T2：SFL1-16000/110，（121±2×﹪）/，ΔP k=100kW，ΔP0=，Uk﹪=，I0﹪=；变压器T3：SFL1-8000/110，（110±5﹪）/，ΔP k=52kW，ΔP0=,Uk﹪=，I0﹪=；变压器T4：2×SFL1-16000/110，（110±2×﹪）/，ΔP k=62kW，ΔP0=，Uk﹪=，I0﹪=。
电力系统教学 3 简单电力网络潮流的分析与计算
L1
1 S~ 1
L2
T
2
~ S2
整P理2 课件jQ2
RL1 j BL1
2
jX L1 j BL1 2
1 j QyL2 2 ~ S1
j QyL1 2
等值负荷
RL2 j BL2
2
jX L2 j BL2 2
RL1
j BL1 2
由于母线电压在额定电 压附近，因此，线路对 地电容所消耗的功率近
似固定
RL1
S~1 U1
1
则：首端电压为
Y 2
U1 U2
3IZZ U 2
3(
S
' 2
)* Z
3U 2
电压降落 纵分量
U 2
( P2'
j
Q
' 2
)* ( R
U2
jX )
(U 2
P2' R
Q
' 2
X
U2
)
j ( P2' X
Q
' 2
R
)
U2
(U 2 U ) j ( U )
即： U1 (U2U)2(U)2
Sy1
Y2)*U12
1 2
(G
jB)U12
1 2
GU12
j
1 2
BU12
Py1 jQy1
整理课件
无功功率损耗为负 值，意味着发出无
功功率
III.电力线路中的功率损耗计算
流出线路阻抗支路功率
S2' S2 Sy2 流入线路阻抗支路功率
S1' S2' SZ
流入线路的功率
110/10.5
整理课件
电力系统分析第三章简单潮流计算
240 (33.6 j36.12)
(206.34 j36.12)
209.48 9.33 kV
线路阻抗上消耗的功率
S~Z
P12 Q12
U
2 1
(R
jX )
1202 65.322 2402
(21.6
j84)
(7.0
j27.22)MV .A
在节点2处导纳产生的无功功率
S~ y 2
2.电压的计算 当功率通过元件阻抗（Z=R+jX）时，产生电压降落
dU U jU PR QX j PX QR
U
U
注意：要分清楚从受电端计算还是从送电端计算
3.潮流的计算
已知条件往往是送电端电压U1和受电端负荷功率S2以及 元件参数。求解各节点电压、各元件流过的电流或功率。
计算步骤：
a.根据网络接线图以及各元件参数计算等值电路，并将等值 电路简化。
b. 根据已知的负荷功率和网络额定电压，从受电端推算到 送电端，逐一近似计算各元件的功率损耗，求出各节点的 注入和流出的功率，从而得到电力网络的功率分布。
c.求得始端功率后，再运用给定的始端电压和求得的始端 功率由始端向末端逐段推算电压降落。（这里不再重新计 算功率损耗）
注意：第二步只计算功率分布，第三步只计算电压分布， 因此，这是一种近似计算方法，若要计算结果达到精度要 求，可反复上列步骤，形成一种迭代算法，直到精度满足 要求为止，只是在迭代计算中，第二步不再用额定电压， 而用在上次计算中得到的各点电压近似值进行计算。
UT
P2' RT Q2' XT U2
,UT
P2' XT Q2' RT U2
注意：变压器励磁支路的无功功率与线路导纳支路的 无功功率符号相反
第3章作业答案电力系统潮流计算
第三章 电力系统的潮流计算3-1 电力系统潮流计算就是对给定的系统运行条件确定系统的运行状态。
系统运行条件是指发电机组发出的有功功率和无功功率（或极端电压），负荷的有 功功率和无功功率等。
运行状态是指系统中所有母线（或称节点）电压的幅值和 相位，所有线路的功率分布和功率损耗等。
3-2 电压降落是指元件首末端两点电压的相量差。
电压损耗是两点间电压绝对值之差。
当两点电压之间的相角差不大时， 可以近似地认为电压损耗等于电压降落的纵分量。
电压偏移是指网络中某点的实际电压同网络该处的额定电压之差。
电压 偏移可以用kV 表示，也可以用额定电压的百分数表示。
电压偏移=%100⨯-NNV V V 功率损耗包括电流通过元件的电阻和等值电抗时产生的功率损耗和电压 施加于元件的对地等值导纳时产生的损耗。
输电效率是是线路末端输出的有功功率2P 与线路首端输入的有功功率1P 之比。
输电效率=%10012⨯P P 3-3 网络元件的电压降落可以表示为()∙∙∙∙∙+=+=-2221V V I jX R V V δ∆式中，∙2V ∆和∙2V δ分别称为电压降落的纵分量和横分量。
从电压降落的公式可见，不论从元件的哪一端计算，电压降落的纵、横分量计算公式的结构都是一样的，元件两端的电压幅值差主要有电压降落的纵分量决定，电压的相角差则由横分量决定。
在高压输电线路中，电抗要远远大于电阻，即R X 〉〉，作为极端的情况，令0=R ，便得V QX V /=∆，V PX V /=δ上式说明，在纯电抗元件中，电压降落的纵分量是因传送无功功率而产生的，而电压降落的横分量则是因为传送有功功率产生的。
换句话说，元件两端存在电压幅值差是传送无功功率的条件，存在电压相角差则是传送有功功率的条件。
3-4 求解已知首端电压和末端功率潮流计算问题的思路是，将该问题转化成已知同侧电压和功率的潮流计算问题。
首先假设所有未知点的节点电压均为额定电压，从线路末端开始，按照已知末端电压和末端潮流计算的方法，逐段向前计算功率损耗和功率分布，直至线路首端。
电力系统分析第三章-新
是已知的，每个节点
•3.2 功率方程
•变量的分类： ① 不可控变量（扰动变量）：PLi，QLi――由用户决定，无
法由电力系统控制； • ② 控制变量：PGi，QGi――由电力系统控制； ③ 状态变量：Ui，δi――受控制变量控制；其中Ui 主要受 ④ QGi 控制，δi 主要受PGi 控制。 • ☆ 若电力系统有n个节点，则对应共有6n个变量，其中不可 • 控变量、控制变量、状态变量各2n个； • ☆ 每个节点必须已知或给定其中的4个变量，才能求解功率 • 方程。
•
待求的是等值电源无功功率 QGi和节点电压相位角 δi 。
•3.2 功率方程
•选择：通常可以将有一定无功储备的发电厂母线和有一定无
•
功电源的变电所母线看作PV节点。
•3、平衡节点：
• 特点：进行潮流计算时通常只设一个平衡节点。给定平衡节
•
点的是等值负荷功率PLs 、QLs和节点电压的幅值Us 和
。
•⑦ 计算平衡节点功率和线路功率。
•3.3 潮流分布计算的计算机算法
•潮流计算流程 图（极坐标）
•3.3 潮流分布计算的计算机算法
•三、PQ分解法潮流计算：
•
也称牛顿－拉夫逊法快速解耦法潮流计算
•1、问题的提出:牛顿-拉夫逊法分析
•(1) 雅可比矩阵 J 不对称；
•(2) J 是变化的，每一步都要重新计算，重新分析；
；
• ⑤ 利用x (1) 重新计算∆f (1)和雅可比矩阵J (1)，进而得到∆x (1)
；
• 如此反复迭代：
；直至解出精确解或
• 得到满足精度要求的解。
•3.3 潮流分布计算的计算机算法
•二、牛顿－拉夫逊法潮流计算：迭代求解非线性功率方程
电力系统潮流计算
电力系统潮流计算电力系统潮流计算是电力系统运行分析中的重要环节。
它通过对电力系统中各节点的电压、相角以及功率等参数进行计算和分析，从而得出电力系统的稳态运行状态。
本文将从潮流计算的基本原理、计算方法、应用及其发展等方面进行阐述。
一、潮流计算的基本原理电力系统潮流计算的基本原理是基于潮流方程建立的。
潮流方程是一组非线性的方程，描述了电力系统中各节点的电压、相角以及功率之间的关系。
潮流计算的目的就是求解这组非线性方程，以确定电力系统的电压幅值、相角及有功、无功功率的分布情况。
二、潮流计算的基本方法潮流计算的基本方法主要有直接法、迭代法以及牛顿-拉夫逊法。
直接法是通过直接求解潮流方程得到电力系统的潮流状况，但对于大规模复杂的电力系统来说，直接法计算复杂度高。
迭代法是通过对电力系统的节点逐个进行迭代计算，直到满足预设的收敛条件。
牛顿-拉夫逊法是一种较为高效的迭代法，它通过近似潮流方程的雅可比矩阵，实现了计算的高效和稳定。
三、潮流计算的应用潮流计算在电力系统运行与规划中起着重要作用。
首先，潮流计算可以用于电力系统的稳态分析，确定电力系统在各种工况下的电压、相角等参数，以判断电力系统是否存在潮流拥挤、电压失调等问题。
其次，潮流计算还可以用于电力系统的优化调度，通过调整电力系统的发电机出力、负荷组织等参数，以改善电力系统的经济性和可靠性。
此外，潮流计算还可以用于电力系统规划，通过对电力系统进行潮流计算，可以为新建电源、输电线路以及变电站等设备的规划和选择提供科学依据。
四、潮流计算的发展随着电力系统的规模不断扩大和复杂度的提高，潮流计算技术也得到了迅速的发展。
传统的潮流计算方法在计算效率和计算精度上存在一定的局限性。
因此，近年来研究者提出了基于改进的迭代方法、高精度的求解算法以及并行计算等技术，以提高潮流计算的速度和准确性。
此外，随着可再生能源的不断融入电力系统，潮流计算还需要考虑多种能源的互联互通问题，这对潮流计算提出了新的挑战，需要进一步的研究和改进。
第3章 电力系统的潮流计算
= =
P′2 + Q′2 V12
P′2 + Q′2 V12
R X
(2) 并联支路功率损耗 ΔSB
ΔS B1
=
−
jΔQB1
=
−
j
1 2
BV12
ΔS B2
=
− jΔQB2
=
−j
1 2
BV22
2
(3) 功率关系 S ′′ = S2 + ΔS B2 S ′ = S ′′ + ΔSL S1 = S ′ + ΔS B1 = S2 + ΔS B1 + ΔS B2 + ΔS L
●
●
110kV
●
●
3地区变电所
10kV
●
●
4终端变电所
110kV ● ● ● 220kV
2中间变电所
●
●
35kV
●
水电厂
电气接线图
火电厂
3.1 网络元件的电压降落和功率损耗
3.1.1 网络元件的电压降落 1. 电压降落的概念:
元件首末两端电压的相量差。
由图可知电压降落: dV = V1 − V2 = (R + jX )I
开就得到两个实数方程，n个节点共2 n个方程每个方
程包含4个变量： Pi、 Qi、Vi、δi，全系统共4 n个变
量。
4
所以，每个节点必须给定2个变量，留下两个待求 变量，根据电力系统的实际运行条件，按给定变量的 不同，一般将节点分为以下三类：
PQ节点、PV节点、平衡节点 (1)PQ节点
这类节点的P和Q给定，节点电压(Vδ)是待求 量一般包括：负荷节点、联络节点、固定出力的发 电机(厂)节点，
电力系统潮流计算与分析
电力系统潮流计算与分析电力系统是现代社会不可或缺的基础设施之一，它为我们提供了稳定可靠的电力供应。
而电力系统的潮流计算与分析则是电气工程中的重要研究领域之一。
本文将介绍电力系统潮流计算与分析的基本概念、方法和应用。
一、潮流计算的基本概念潮流计算是指对电力系统中各个节点的电压、电流、功率等参数进行计算和分析的过程。
它是电力系统规划、设计和运行中必不可少的工具。
潮流计算的目的是确定电力系统中各个节点的电压和相位角，以及各个支路的电流和功率。
通过潮流计算，可以评估电力系统的稳定性、负载能力和输电能力，为电力系统的规划和运行提供科学依据。
二、潮流计算的方法潮流计算的方法主要包括直流潮流计算和交流潮流计算两种。
直流潮流计算是一种简化的方法，适用于电力系统中负载变化较小的情况。
它假设电力系统中的所有元件都是直流元件，忽略了电抗元件的影响。
交流潮流计算则考虑了电力系统中的电抗元件对电流和功率的影响，是一种更为精确的计算方法。
在交流潮流计算中，常用的方法包括高斯-赛德尔法、牛顿-拉夫逊法和快速潮流法等。
高斯-赛德尔法是一种迭代法，通过反复迭代计算节点的电压和相位角，直到满足收敛条件。
牛顿-拉夫逊法则是一种迭代法，通过对节点电压的雅可比矩阵进行线性化，求解节点电压的增量，从而逐步逼近潮流计算的结果。
快速潮流法是一种基于分解和迭代的方法，通过将电力系统分解为多个子系统进行计算，从而提高计算的速度和效率。
三、潮流计算的应用潮流计算在电力系统的规划、设计和运行中有着广泛的应用。
首先，潮流计算可以用于电力系统的负荷分配和负载能力评估。
通过计算各个节点的电压和功率，可以确定电力系统中各个节点的负载水平，从而合理分配负荷，提高电力系统的供电能力。
其次，潮流计算可以用于电力系统的故障分析和稳定性评估。
通过模拟电力系统中的故障情况，可以评估电力系统的稳定性，为电力系统的运行和维护提供依据。
此外，潮流计算还可以用于电力系统的输电能力评估和优化。
电力系统分析潮流计算最终完整版
电力系统分析潮流计算最终完整版电力系统潮流计算是电力系统运行的基础，它对电力系统的稳定运行和安全运行具有重要意义。
本文将介绍电力系统潮流计算的主要内容和步骤，并阐述其在电力系统运行中的应用。
电力系统潮流计算是指对电力系统中各节点的电压和功率进行计算和分析的过程。
它主要用于确定电力系统中各个节点的电压和相应的功率，以评估电力系统的稳定性和安全性。
潮流计算的结果可以用于电力系统的规划、调度和运行等各个环节。
潮流计算的主要步骤主要包括：建立电力系统潮流模型、制定潮流计算方程、选择潮流计算方法和求解潮流计算方程。
建立电力系统潮流模型是潮流计算的第一步，它主要包括确定电力系统的拓扑结构、电气参数和发电机和负荷模型等。
通过建立电力系统的拓扑结构和电气参数，可以确定电力系统中各个节点之间的连接关系和传输条件。
发电机和负荷模型则用于描述电力系统中的发电机和负荷之间的相互作用。
制定潮流计算方程是潮流计算的第二步，它主要是根据电力系统的拓扑结构和电气参数，建立潮流计算的数学模型。
潮流计算方程主要包括功率方程、节点电压方程和变压器方程等。
功率方程用于描述发电机和负荷之间的功率平衡关系，节点电压方程用于描述电力系统中各个节点的电压平衡关系，变压器方程用于描述变压器的运行状况。
选择潮流计算方法是潮流计算的第三步，它主要是选择合适的方法来求解潮流计算方程。
常见的方法包括直接迭代法、高斯-赛德尔迭代法、牛顿-拉夫逊迭代法和快速迭代法等。
不同的方法在精度和收敛速度上有所差异，根据实际情况选择合适的方法。
求解潮流计算方程是潮流计算的最后一步，它主要是通过迭代计算，求解潮流计算方程得到电力系统各个节点的电压和功率值。
在求解过程中，需要根据实际情况设置迭代的初始值和收敛条件，以保证计算结果的准确性和稳定性。
电力系统潮流计算在电力系统运行中具有广泛的应用。
它可以用于电力系统规划，通过计算电力系统中各个节点的电压和功率，评估电力系统的输电能力和供电质量，为电力系统的扩容和优化提供指导。
电力系统分析第3章 简单电力系统的潮流(power flow)计算
（3.7）
图3.4电压降落示意图
——称为电压降落的纵分量（电压损耗） U 2
U 2——称为电压降落横分量
——称为首末端电压的相位差,（功角）
U1
电力系统分析
(U 2 U 2 ) (U 2 )
2
2
＝arctg
U
2
U 2 U 2
同样,也可由首端电压和功率求得末端电压
" S2 Sc S'3 , SL 2
" S1 S b S'2 , SL1
R1+ jX1
A
b S1 S2
R2 +jX2 S2
c
R3+ jX3
d S3
S1 j B1/2
S3
Sd
Sb Sc
电力系统分析
用VA和已求得的功率分 布，从A点开始逐段计 算电压降落，求得Vb、 Vc和Vd
实际计算时，变压器的 励磁损耗可直接根据空 载试验数据确定
I0 % ~ S0 P0 j SN 100
电力系统分析
（3.12）
3.1.4运算负荷功率＆运算电源功率
• 运算电源功率：发电厂高压母线输入系统的等值 功率，它等于发电机极端母线送出的功率，减去 变压器阻抗、导纳的功率损耗，加上发电厂高压 母线所连线路导纳中无功功率的一半。
3
Z I ( Z Z )I I Z Z Z
1 1 2 2 3
b
V V Z Z Z
*
循环功率
3
忽略功率损耗，两端取共轭并同乘VN，可得：
( Z 2 Z 3 ) S a Z 3 S b (V A V B )V N * S LD S L S1 * * * * * Z1 Z2 Z3 Z1 Z2 Z3
电力系统的潮流计算
电力系统的潮流计算电力系统的潮流计算是电力系统分析中的基础工作，主要用于计算电力系统中各节点的电压和功率流动情况。
通过潮流计算可以得到电力系统的电压、功率、功率因数等关键参数，为电力系统的运行和规划提供有效的参考依据。
本文将介绍电力系统潮流计算的基本原理、计算方法和应用。
一、电力系统潮流计算的基本原理电力系统潮流计算基于电力系统的能量守恒原理和基尔霍夫电流定律，通过建立电力系统的节点电压和功率平衡方程组来描述系统中各节点间的电压和功率流动关系。
潮流计算的基本原理可简述为以下三个步骤：1.建立节点电压方程：根据基尔霍夫电流定律，将电力系统中各节点的电流状况表达为节点电压和导纳矩阵之间的乘积关系。
2.建立功率平衡方程：根据能量守恒原理，将电力系统中各支路的功率流动表达为节点电压和导纳矩阵之间的乘积关系。
3.解算节点电压：通过求解节点电压方程组，得到系统中各节点的电压值。
二、电力系统潮流计算的常用方法电力系统潮流计算常用的方法有高斯-赛德尔迭代法、牛顿-拉夫逊迭代法和快速潮流法等。
其中，高斯-赛德尔迭代法是一种基于节点电压的迭代算法，通过在每一次迭代中更新节点电压值来逐步逼近系统潮流平衡状态。
牛顿-拉夫逊迭代法是一种基于节点电压和节点功率的迭代算法，通过在每一次迭代中同时更新节点电压和节点功率值来逼近系统潮流平衡状态。
快速潮流法则是一种通过行列式运算直接求解节点电压的方法，对于大规模复杂的电力系统具有较高的计算效率和精度。
三、电力系统潮流计算的应用电力系统潮流计算在电力系统的规划和运行中有广泛应用。
具体应用包括：1.电力系统规划：通过潮流计算可以预测系统中各节点的电压和功率流动情况，为电力系统的设计和扩建提供参考依据。
2.电力系统稳定性分析：潮流计算可以帮助分析系统中节点电压偏差、功率瓶颈等问题，为系统的稳态和暂态稳定性分析提供基础数据。
3.运行状态分析：潮流计算可以实时监测系统中各节点的电压和功率流动情况，为电力系统的运行调度提供参考。
电力系统三种潮流计算方法的比较
电力系统三种潮流计算方法的比较(总4页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除电力系统三种潮流计算方法的比较 一、高斯-赛德尔迭代法：以导纳矩阵为基础，并应用高斯--塞德尔迭代的算法是在电力系统中最早得到应用的潮流计算方法，目前高斯一塞德尔法已很少使用。
将所求方程改写为 不能直接得出方程的根，给一个猜测值 得又可取x1为猜测值，进一步得：反复猜测则方程的根优点：1. 原理简单，程序设计十分容易。
2. 导纳矩阵是一个对称且高度稀疏的矩阵，因此占用内存非常节省。
3. 就每次迭代所需的计算量而言，是各种潮流算法中最小的，并且和网络所包含的节点数成正比关系。
缺点： 1. 收敛速度很慢。
2. 对病态条件系统，计算往往会发生收敛困难：如节点间相位角差很大的重负荷系统、包含有负电抗支路(如某些三绕组变压器或线路串联电容等)的系统、具有较长的辐射形线路的系统、长线路与短线路接在同一节点上，而且长短线路的长度比值又很大的系统。
3. 平衡节点所在位置的不同选择，也会影响到收敛性能。
10()x x ϕ=迭代 0x 21()x x ϕ=1()k k x x ϕ+=()x x ϕ=()0f x =k k x x lim *∞→=二、牛顿-拉夫逊法：求解设 ，则按牛顿二项式展开：当△x 不大，则取线性化（仅取一次项）则可得修正量对 得：()0f x =()0f x =0x x x=+∆0()0f x x +∆=23000011()()()()()()02!3!f x f x x f x x f x x ''''''+∆+∆+∆+=00()()0f x f x x '+∆=()100()()x f x f x -'∆=-10x x x =+∆00()()f x x f x '∆=-1k k kx x x +=+∆作变量修正： ，求解修正方程牛顿法是数学中求解非线性方程式的典型方法，有较好的收敛性。
电力系统分析第三章(3)
等式约束条件亦可 用直角坐标形式的 潮流方程表示
简化表示为 ：
g (u, x ) = 0
最优潮流考虑的内容包括系统运行的安全性及电能质量 安全性及电能质量，另外可调控制变量本身也有 安全性及电能质量 一定的容许调节范围，为此在计算中要对控制变量 控制变量以及通过潮流计算才能得到的其它 控制变量 通过潮流计算才能得到的其它 量的取值加以限制。这就产生了大量的不等式约束条件，一般要考虑的不等式约束有： (1)有功电源出力 有功电源出力的上下限约束；（机组能力） 有功电源出力 (2)可调无功电源出力 无功电源出力的上下限约束； （设备条件） 无功电源出力 (3)带负荷调压变压器变比 带负荷调压变压器变比的调整范围约束；（设备条件） 带负荷调压变压器变比 (4)节点电压模值 节点电压模值的上下限约束；（电能质量） 节点电压模值 (5)输电线路或变压器 输电线路或变压器等元件中通过的最大电流或视在功率约束等。（容量） 输电线路或变压器
f = f (u, x )
3．最优潮流的约束条件 最优潮流是经过优化的潮流，为此必须满足基本潮流方程，称作最优潮流问 题的等式约束条件
PGi − PLi − U i ∑ U j ( Gij cos θ ij + Bij sin θij ) = 0 j∈i ( i = 1, 2 ,L ,n ) QGi − QLi − U i ∑ U j ( Gij sin θij − Bij cos θij ) = 0 j∈i
对罚函数法的简单解释就是：当不等式约束满足时，对应惩罚项有wi(k)=0 ； 当某个不等式约束不能满足，就将产生相应的惩罚项wi(k)(不等于零) ，而且越 界量越大，惩罚项wi(k)的数值也越大，从而使目标函数（现在是函数F）额外 地增大，这就相当于对约束条件未能满足的一种惩罚。当罚因子足够大时，惩 罚项在惩罚函数中所占比重也大，优化过程只有使惩罚项逐步趋于零时，才能 使惩罚函数达到最小值，这就迫使原来越界的变量或函数向其约束限值靠近或 回到原来规定的限值之内。
电力系统的潮流计算与分析
电力系统的潮流计算与分析引言电力是现代社会不可或缺的能源，电力系统的稳定运行和高效管理对整个社会经济发展起着重要作用。
而电力系统的潮流计算与分析是电力系统运行和管理的重要工具。
本文将探讨电力系统潮流计算与分析的原理、方法以及应用领域，旨在增进读者对该领域的了解。
一、电力系统潮流计算的原理电力系统潮流计算是指在给定电网拓扑结构、负荷需求和发电机输出等条件下，通过数学模型计算各节点的电压幅值和相位角，以获取电网各元件的电流分布和功率流向。
潮流计算的核心是建立电力系统的节点电压和传输功率的联立方程组，并通过求解方程组得到节点电压和功率流向的数值解。
潮流计算的基本原理是基于电力系统的各节点之间存在有功功率平衡和无功功率平衡，即电力系统各节点的有功功率和无功功率之和等于节点的负荷功率和发电机输出功率之和。
通过对电力系统进行潮流计算，可以得出各节点的电压、功率因数、功率损耗等参数，为电力系统的运行和管理提供依据。
二、电力系统潮流计算的方法1. 直流潮流计算方法直流潮流计算方法是一种较为简化的计算方法，适用于较小规模的电力系统以及初步的潮流计算。
该算法假设电力系统中各节点电压的相角都为零，即所有节点电压相位角均取0°，从而简化了潮流计算的计算量。
然而，直流潮流计算方法无法考虑电网的无功功率平衡，无法准确得到节点的功率因数和无功功率分布。
2. 迭代法潮流计算方法迭代法是一种常用的潮流计算方法，其基本思路是通过反复迭代计算节点电压和功率分布，直到达到收敛条件为止。
迭代法潮流计算方法常用的算法包括高斯-赛德尔迭代法和牛顿-拉夫逊迭代法。
迭代法潮流计算方法能较好地考虑电网的无功功率平衡，可以获得较为准确的节点电压和功率分布。
3. 双切迭代法潮流计算方法双切迭代法是一种相对较新的潮流计算方法，其基本思路是通过分析电力系统的分割区域，将电力系统划分为多个小区域进行潮流计算，并通过切割和迭代的方式逐步求解整个电力系统。
现代电力系统分析--第三章潮流计算基础
知量而预先给定。也即对每个节点，要给定两个变量为已
知条件，而另两个变量作为待求量。
第三章 电力系统潮流计算
8
现代电力系统分析
一、潮流计算的基本概念
潮流计算用节点
PV节点 PQ节点 平衡节点
平衡节点的电压相角一般作为系统电压相角的基准。
第三章 电力系统潮流计算
9
现代电力系统分析
二、牛顿-拉夫逊法潮流计算
H ij H
ji
, N ij N ji , M
ij
M
ji
, L ij L ji
☺雅克比矩阵J的元素 雅可比矩阵的元素都是节点电压的函数，每次迭代，雅
可比矩阵都需要重新形成。
第三章 电力系统潮流计算 17
现代电力系统分析
修正方程式的特点
☺分块雅克比矩阵 将修正方程式按节点号的次序排列，并将雅可比矩阵分块，
(l)节点间相位角差很大的重负荷系统； (2)包含有负电抗支路（如某些三绕组变压器或线路串联电容等）的系统； (3)具有较长的辐射形线路的系统； (4)长线路与短线路接在同一节点上，且长短线路的长度比值很大的系统。
第三章 电力系统潮流计算
5
现代电力系统分析
目标函数
n j j 1
* Pi jQ i U i Y ij U
U
i
U ie
j
极坐标形式潮流方程
Pi U i U j ( G ij cos ij B ij sin ij )
j i
i
1, 2 , , n
PQ、PV节点
☺ 直角坐标形式
Pis
j i
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其他潮流计算问题-直流法潮流
算法概述
因为忽略了接地的并联支路，同时忽略了支路电阻，所
以没有有功功率损耗，故平衡节点的有功功率可由其它
节点注入功率唯一确定，其本身不独立。
直流潮流的解算没有收敛性问题，而且对于超高压电网 有r《x，直流潮流的计算精度通常误差在3％一10％， 可以满足许多对精度要求不甚高的场合使用。 但这种方法不能计算电压幅值，限制了直流潮问题-直流法潮流
算法概述
除了平衡节点s外，其余n-1个节点都可以列出上式那样的方 程式。写成矩阵式，即得到n个节点系统的直流潮流数学模 型： P＝B’0θ
1 bij Bij Bii j i j i xij j i bij Bij 1 xij
Pij bij i j
i j x ij
在可以不计支路的无功潮流后，一条交流网络中的支路就可以看 成是一条直流支路。
i xij j
i
直流支路等值电路图
j
其他潮流计算问题-直流法潮流
算法概述
i 利用 P
Pij 的关系，并设定平衡节点s的相角 0 s
Huazhong University of Science and Technology
现代电力系统分析 ----潮流计算
陈金富
E-mail：chenjinfu@
电力系统潮流计算
潮流计算概述 潮流计算模型 常规潮流计算方法
潮流计算算法技术
其他潮流计算问题
2.对某一种负荷情况，理论上存在众多的、技术上都能满足要求的
可行潮流解。这里每一个可行潮流解对应于系统的一个特定的运行方 式，具有相应总体的经济上或技术上的性能指标（如系统总的燃料消 耗量、系统总的网损等）。
其他潮流计算问题-最优潮流
问题引出 为了优化系统的运行，需要从所有可行潮流解中挑选出上述 性能指标最佳的一个方案。这就是最优潮流问题。 所谓最优潮流，就是当系统的结构参数及负荷情况给定时， 通过控制变量的优选，找到的能满足所有指定的约束条件，
并使系统的性能指标或目标函数达到最优的潮流分布。
Pij U i2 gij U iU j gij cosij bij sin ij
U
. i
gij+jbij
Uj
.
Pij+jQij jbio jbio
一条交流支路的等值电路图
其他潮流计算问题-直流法潮流
算法概述
假定|gij|<<|bij|，θij数值很小，Ui≈Uj，其数值接近1.0，并略去线 路电阻及所有对地支路，得
其他潮流计算问题-最优潮流
问题引出
常规潮流计算存在以下两种问题:
1.常规潮流计算决定的运行状态可能由于某些状态超出了它们的运行 限值，即某些约束条件不能满足，因而在技术上是不可行的。对此实
际上常用的方法是调整某些控制变量的给定值，重新进行基本潮流计
算，这样反复进行，直到所有的约束条件都满足为止。这样便得到了 一个技术上可行的潮流解。
ji
可得：
Bii i Bij j Pi Pij b ij i j
ji ji
1 bij Bij Bii j i j i xij j i bij Bij 1 xij
潮流软件介绍
其他潮流计算问题-直流法潮流
问题引出
直流潮流属于非精确潮流
某些场合，不需要精确计算
系统规划
实时安全分析，进行大量的预想事故筛选。
其他潮流计算问题-直流法潮流
算法概述
交流网络中某条支路i－j中所通过功率的表达式为：
Qij U i2 bij bio U iU j bij cosij gij sin ij