电力系统动态潮流计算及网络拓扑分析
电力系统拓扑分析及计算
智能制造数码世界 P .247电力系统拓扑分析及计算郭怡嘉 郑志波 康德 李金科 王诗舒 陈志伟 四川电力职业技术学院摘要：电力随着电网状态估计技术的发展和使用计算机进行实时监控日益得到的广泛应用，无论是实时监控、在线潮流计算、状态估计都离不开对电力接线图的结构进行分析。
本文重点概述了电力系统的拓扑图及拓扑分析所采用的算法。
关键词：算法 关联矩阵 OSPF 协议 搜索 拓扑图引言拓扑结构不仅是潮流分析、状态估计等高级应用的基础,它也是电力系统网络分析其他应用软件的基础。
通过一定的算法计算出网络的实时结构，从而进行更高级的运算以了解电力网络的运行状态和安全稳定性。
并且对拓扑图分析的效果直接影响着工作人员进行故障估计、诊断和其他应用程序的使用效果。
1 深、广度搜索法 早期的网络拓扑分析是利用堆栈技术进行搜索。
一般是将拓扑结构表述为链表关系，用图论中的搜索技术，如深度优先搜索法和广度优先搜索法分析节点的连通性。
这种方法一般需要建立反映拓扑结构的链表，通过处理链表实现拓扑分析，然后以搜索回溯的框架, 利用堆栈记录划分。
由于其基本算法采用“堆栈”原理——先进后出的搜索逻辑，程序不可避免采用递归的实现形式，因此编程和维护较复杂，效率较低。
况且当应用于实时网络分析时, 在运算时间上不能满足要求。
2 启发式搜索算法 由于在电网的实际运行过程中，状态频繁发生变化的开关占少数，因此将追踪技术引入拓扑分析中，仅在开关状态发生改变时进行局部拓扑分析，可以减少拓扑分析的计算量。
在完成网络的初始拓扑分析并构筑了电网的结点树之后，当电网发生开关变位事件时，根据开关变位只造成局部电网拓扑发生变化的特点，采用启发式搜索算法进行电网结点树拓扑的跟踪。
针对不同的变位事件，分开关“开”和“合”两种情况进行分析。
实现拓扑跟踪OO 模型的启发式拓扑分析方法，利用OO 技术可扩展拓扑算法的适用范围。
3 基于关联矩阵的集合划分算法 [文献3]是以SVG 图形模型为基础，再结合CIM 和XML 的特点，采用改进的集合划分方法基于关联矩阵的网络拓扑分析方法，将拓扑分析与代数分析有机结合，这样可进一步提高计算效率。
电力系统分析 第2版 第四章 复杂电力系统的潮流计算方法
节点电压方程
电力系统潮流计算实质是电路计算问题。因此，用解电路问题的基本 方法，就可以建立起电力系统潮流计算所需的数学模型——潮流方程。
回路电流方程 割集电压方程 节点电压方程
？
潮流方程
节点电压方程
Ui I ij
i
Ii
yij
I ij I il
Uj
j
I ik
k l
Iij yij (Ui U j )
Yni
Y
U
1
Y1n U 2
Y2n
Ynn
U
i
U U
n
节 点 电 压 列 向 量
节点电压方程
导纳矩阵 Y
Y11 Y12 Y21 Y22 Y Yi1 Yi 2 Yn1 Yn2
Y1i Y1n
Y2i
Y2
n
Yii Yin
Yni Ynn
非对角元素 ：Yij
节点 i 和 j 之间支路导纳的负
电力系统分析
第四章 复杂电力系统的潮流计算方法
复杂电力系统的潮流计算方法
问题引入：
现代电力系统规模庞大，我国主要超高压同步电网规模达数千节点，面
对这样复杂的电力网络，手算方法难以胜任计算潮流任务。
10
节
点
系
统 的
思考：如果采用手算求解，需
潮
要哪些步骤？从哪里开始计算？
流
分
布
复杂电力系统的潮流计算方法
ΔY jj
yij
PART
导纳矩阵的修改
网络结构变化时节点导纳矩阵的修改
问题引入：
电力系统运行方式常会发生某种变化，通常只是对局部区域或个别元 件作一些变化，例如投入或切除一条线路或一台变压器。这只影响了该支路两 端节点的自导纳和它们的互导纳，因此不必重新形成新的导纳矩阵，只需在原 有的导纳矩阵上做适当修改即可。
电力系统中的潮流计算与分析
电力系统中的潮流计算与分析摘要本文介绍了电力系统中的潮流计算与分析，潮流计算是电力系统计算的基础，通过对电力系统中的电流、电压和功率进行计算和分析，可以有效地评估电力系统的稳定性和安全性。
在本文中，我们讨论了潮流计算的原理和方法，并介绍了一种基于改进的高斯-赛德尔迭代算法的潮流计算方法。
同时，我们还介绍了一种基于Python语言的潮流计算程序的设计和实现，该程序可以对电力系统进行潮流计算和分析，并生成相关的报告和图表。
最后，我们利用该程序对IEEE 14节点测试系统进行了潮流计算和分析，并分析了系统的稳定性和安全性。
关键词：电力系统；潮流计算；高斯-赛德尔迭代算法；Python语言AbstractThis paper introduces the load flow calculation and analysis in power system. Load flow calculation is the basis of power system calculation. By calculating and analyzing the current, voltage and power in the power system, the stability and safety of the power system can be effectively evaluated. In this paper, we discuss the principles and methods of load flow calculation, and introduce an improved Gauss-Seidel iterative algorithm based load flow calculation method. At the same time, we also introduce the design and implementation of a load flow calculation program based on the Python language. The program can perform load flow calculation and analysis on the power system, and generate relevant reports and charts. Finally, we use the program to perform load flow calculation and analysis on the IEEE 14-bus test system, and analyze the stability and safety of the system.Keywords: power system; load flow calculation; Gauss-Seidel iterative algorithm; Python language一、引言电力系统是现代工业和生活的基础设施之一，它承担着输送和分配电能的重要任务。
电力系统潮流分析
电力系统潮流分析潮流分析是电力系统中一种重要的计算方法，用于分析电力系统中各节点电压、功率和电流的分布情况。
通过潮流分析可以评估电力系统的稳定性和可靠性，为电力系统的规划、运行和控制提供参考依据。
本文将介绍电力系统潮流分析的基本原理、计算方法以及应用范围。
一、潮流分析的基本原理在电力系统中，各节点以母线表示，节点之间通过线路连接。
潮流分析基于以下几个基本原理：1. 电压平衡原理：电力系统中的节点电压必须满足节点处功率平衡方程，即节点出注入电流之和为零。
2. 潮流方程：潮流方程描述了电力系统中各节点之间电压、功率和电流之间的关系。
潮流方程是通过母线注入导纳矩阵、支路导纳和节点注入功率来表达。
3. 网络拓扑：电力系统中的节点和线路之间形成了复杂的拓扑结构，潮流分析需要考虑节点之间的相互连接关系。
二、潮流分析的计算方法潮流分析通常采用迭代法来计算各节点的电压、功率和电流。
常用的迭代法包括高斯-赛德尔迭代法和牛顿-拉夫逊迭代法。
1. 高斯-赛德尔迭代法：该方法是最简单的潮流计算方法之一。
它通过假设电力系统中所有节点电压的初始值，逐步迭代更新节点电压，直到满足收敛条件为止。
2. 牛顿-拉夫逊迭代法：该方法通过建立功率不平衡方程的雅可比矩阵，采用牛顿迭代和拉夫逊补偿的方法来求解节点电压。
牛顿-拉夫逊迭代法具有更快的收敛速度和更高的计算精度。
三、潮流分析的应用范围潮流分析在电力系统中有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：1. 系统规划：潮流分析可以用于电力系统的规划和设计，评估系统瓶颈、优化系统结构和参数配置。
2. 运行控制：潮流分析可以用于电力系统的运行控制，评估节点电压的合理范围、分析负荷变化对系统的影响。
3. 网络优化：潮流分析可以用于电力系统的网络优化，寻找最优输电线路和改善电力系统的供电可靠性。
4. 风电并网：潮流分析可以用于风电并网系统的规划和运行，评估并网系统的可靠性和电力系统与风电场的相互影响。
电力系统网络拓扑分析算法概述
电力系统网络拓扑分析算法概述作者：王曼来源：《商场现代化》2010年第36期［摘要］随着电网状态估计技术的发展和使用计算机进行实时监控日益得到的广泛应用，无论是实时监控、在线潮流计算、状态估计都离不开对电力接线图的结构进行分析。
本文重点概述了计算出网络的实时结构拓扑所采用的算法。
［关键词］算法搜索关联矩阵 OSPF协议分电压等级有色Petri法引言拓扑结构不仅是潮流分析、状态估计等高级应用的基础, 它是电力系统网络分析其他应用软件的基础，它的任务是根据电力网络中开关的开断状况，通过一定的算法计算出网络的实时结构拓扑，进而进行更高级运算以了解电力网络的运行状态和安全稳定性，或者得到拓扑数据供电力系统应用程序使用。
同时拓扑分析的效果直接影响着工作人员进行故障估计、诊断和其他应用程序的使用效果。
一、深度或广度搜索法早期的网络拓扑分析是利用堆栈技术进行搜索。
一般是将拓扑结构表述为链表关系，用图论中的搜索技术，如深度优先搜索法和广度优先搜索法分析节点的连通性。
这种方法一般需要建立反映拓扑结构的链表，通过处理链表实现拓扑分析，然后以搜索回溯的框架, 利用堆栈记录划分。
由于其基本算法采用“堆栈”原理——先进后出的搜索逻辑，程序不可避免采用递归的实现形式，因此编程和维护较复杂，效率较低。
况且当应用于实时网络分析时, 在运算时间上不能满足要求。
二、面向对象(OO)的启发式搜索算法由于在电网的实际运行过程中，状态频繁发生变化的开关占少数，因此将追踪技术引入拓扑分析中，仅在开关状态发生改变时进行局部拓扑分析，可以减少拓扑分析的计算量。
在完成网络的初始拓扑分析并构筑了电网的结点树之后，当电网发生开关变位事件时，根据开关变位只造成局都电网拓扑发生变化的特点，采用启发式搜索算法进行电网结点树拓扑的跟踪。
针对不同的变位事件，分开关“开”和“合”两种情况进行分析。
实现拓扑跟踪OO模型的启发式拓扑分析方法，利用OO技术可扩展拓扑算法的适用范围。
第一章-电力系统潮流计算的概述
摘要潮流计算是电力系统的各种计算的基础，同时它又是研究电力系统的一项重要分析功能，是进行故障计算，继电保护鉴定，安全分析的工具。
电力系统潮流计算是计算系统动态稳定和静态稳定的基础。
在电力系统规划设计和现有电力系统运行方式的研究中，都需要利用电力系统潮流计算来定量的比较供电方案或运行方式的合理性、可靠性和经济性。
潮流计算的目的在于:确定是电力系统的运行方式；检查系统中的各元件是否过压或过载；为电力系统继电保护的整定提供依据;为电力系统的稳定计算提供初值，为电力系统规划和经济运行提供分析的基础。
因此,电力系统潮流计算是电力系统中一项最基本的计算，既具有一定的独立性，又是研究其他问题的基础。
传统的潮流计算程序缺乏图形用户界面,结果显示不直观，难于与其他分析功能集成。
本文以潮流计算软件的开发设计为重点，在数学模型与计算方法的基础上,利用MATELAB语言进行软件编写，和进行了数据测试工作，结果较为准确，收敛效果较好,并且程序设计方法是结构化程序设计方法，该方法基于功能分解，把整个软件工程看作是一个个对象的组合，由于对某个特定问题域来说，该对象组成基本不变，因此，这种基于对象分解方法设计的软件结构上比较稳定，易于维护和扩充。
设计主要采用牛顿—拉扶逊法为算法背景.本软件的主要特点是:（1）操作简单;(2）图形界面直观;（3）运行稳定。
计算准确；关键词：潮流计算；牛顿—拉扶逊法； MATLAB;第一章电力系统潮流计算的概述1。
1电力系统叙述电力工业发展初期，电能是直接在用户附近的发电站（或称发电厂）中生产的，各发电站孤立运行。
随着工农业生产和城市的发展,电能的需要量迅速增加，而热能资源（如煤田）和水能资源丰富的地区又往往远离用电比较集中的城市和工矿区，为了解决这个矛盾，就需要在动力资源丰富的地区建立大型发电站,然后将电能远距离输送给电力用户。
同时，为了提高供电可靠性以及资源利用的综合经济性，又把许多分散的各种形式的发电站，通过送电线路和变电所联系起来。
电力系统网络拓扑分析算法概述
ｆ 摘 要 ｊ 着电 网状 态估计技 术的 发展 和使 用计 算机 进 行 实 随 息判 断开 关的 首末连 接 节点是 否在 同 一电压 等级 。分 级搜 索 法流程 时监 控 日益得 到 的广泛 应 用 ，无论是 实 时监 控 、在 线潮流 计算 、状 见圈 所示
态估 计 都 离不开对 电 力接 线 图的 结构进 行分 析 。本 文重点 概述 了计
ｆ］于 尔铿 ： 电力 系统 状 态估 计 北 京 ：水 利 电力 出版 社 ， １
１ ８ ９ ５
【ｌ ２ 刘娜 ：电网拓 扑结 构分析 研 究． 资讯 ，２ ０ ，１ ２） 科技 ０ ８ ８（ （）
和维 护较 复杂 ，效 率 较低 。 况且 当应 用于 实 时网络 分 析 时， 在运 算
时 间上 不能 满足 要求。
在 初始 拓扑 节点 编号 的基 础上 中 ， 以上 几种 情 况可 以归结 为两
类 来处理 ：
（ ） 增 的 拓 扑 节 点 ，其 编 号 排 在 初 始 拓 扑 节 点 最 大 编 号 之 １新 由于 在 电 网 的实 际 运 行过 程 中 ，状 态频 繁 发 生 变化 的开 关 占 后 ；（） 增加 新拓扑 节点 ，采 用初 始拓 扑节 点编号 。 ２不 少数 ，因此 将追 踪技术 引入拓扑 分析 中 ，仅在 开关 状态 发生 改变 时 这样 ，网络 中任何 开 关操作 对 拓扑 节点造 成 的任何 影 响都可 以 进 行局 部拓 扑分析 ，可 以减少 拓扑分 析 的计算 量。 在完成 网络 的 初 在初 始拓扑 节点 的 基础 上归结 为两 类操 作 ，简单 明 了，易于实 现。 始 拓扑 分析 并构筑 了电网 的结 点树之 后 ， 当电网发 生开 关变位 事 件 六、基本分析单元的有色 Ｐ ｔ法 ｅｒ ｉ 时 ，根 据开 关变位 只造 成局 都 电网拓 扑发 生变 化的特 点 ，采 用启发 将 整个 电网拓 扑分 析 问题分 解 为若干 基本 分析 单元 ，采 用基本 式 搜索 算法进 行 电网结 点树 拓扑 的跟 踪。 针对 不同 的变位 事件 ，分 分析 单元 的有 色Ｐ ｔ网模型 ，只 重新计 算 受开 关状 态 变化影 响的分 ｅｒ ｉ 开 关 “ ”和 “ ” 两种 情况 进 行分 析 。实现 拓 扑 跟踪 Ｏ 开 合 Ｏ模 型 的 析单 元 ，减 小 了搜 索的空 间 ，可提 高拓扑 分析 的效率 。 启 发式拓 扑分析 方法 ，利 用Ｏ０ 术可扩 展拓 扑算 法的适 用范 围。 技 七 、 结语 以上几 种利 用 数据 结构 加上特 定 的算 法来 实现 拓扑分 析 的改进 文 献 ［ ］ 以Ｓ Ｇ图形 模 型 为 基 础 ，再 结 合ＣＩ 和 Ｘ 的特 方法 ， 目的是为 了加快 拓扑 的速 度和效 率 ，得 到准确 的拓扑 结构 。 ４是 Ｖ Ｍ ＭＬ 点 ，采 用改进 的集 合划 分 方法 … 基 于关 联矩 阵的 网络拓 扑分 析 方 参 考文献 ：
配电网潮流计算
第二章 配电网重构的潮流计算潮流计算是电力系统中应用最基本，最广泛，也是最重要的基础计算；其中配电网潮流的数据改变将对电力系统自动化操作的快速性与准确性产生影响；同时配电网潮流计算更是分析配电网最基础的部分，也是配电系统的网络重构!操作模拟、无功/电压优化调度等的基础。
配电网是闭环设计、开环运行的，根据这一特点配电网在潮流计算时的模型通常情况下可以为辐射状配电网。
潮流计算的本质就是求解多元非线性方程组，需迭代求解。
根据潮流计算的特性，可以得知潮流计算的要求和要点如下：（1）可靠的收敛性，对不同的网络结构以及在不同的运行条件下都能保证收敛；（2）计算速度快；（3）使用方便灵活，修改和调整容易,能满足工程上各种需求；（4）占用内存少。
由于配电网中收敛性问题相对突出，因此在评价配电网络潮流计算方法的时候，应首先判断其能否可靠收敛，然后再在收敛的基础上尽可能地提高计算速度。
2.1 配电网的潮流计算配电网具有不同于输电网的特征，首先，配电网是采用闭环设计，但在运行时网络拓扑结构通常是呈辐射状的，只有在负荷需要倒换或者出现故障时才有可能运行在短暂的环网结构；其次，配电网分支数很多，结构较为复杂，由于多采用线径较细小的线路，其阻抗X 和电阻R 的值较大，进而可以忽略线路的充电电容；此外，在配电网络中多数是 PQ 节点而PV 节点的数目则相对较少[31]。
所以适用于输电网的潮流计算方法很难应用于配电网中。
针对配电网的结构特点，学者们提出了很多计算方法，但没有统一的标准来对这些算法进行分类，有学者根据系统不同状态变量将其分为节点法和支路法。
节点法以节点电压和注入节点的功率或电流作为系统的状态变量，进而列出并求解系统的状态方程。
支路法则是以配电网的支路电流或功率作为状态变量列出并求解系统的状态方程。
下面将详细介绍计算配电网潮流较为成熟的算法。
2.1.1 节点法节点法包括牛顿类方法(传统牛顿法、改进牛顿法、传统快速解耦法、改进快速解耦法)和隐式Z bus 高斯法等，本文主要介绍两种算法：改进牛顿法和改进快速解耦法。
电力系统潮流计算方法分析
电力系统潮流计算方法分析电力系统潮流计算是电力系统运行中的基础性分析方法之一，它用于求解电力系统中各个节点的电压、相角以及线路的功率、电流等变量。
潮流计算是电力系统规划、运行和控制等方面的重要工具。
本文将对电力系统潮流计算方法进行分析。
电力系统潮流计算方法主要有两种，即直接法和迭代法。
直接法又分为解析法和数值法，迭代法包括高斯赛德尔迭代法、牛顿-拉夫逊迭代法等。
解析法是通过电力系统各个节点之间的网络拓扑关系和节点电压平衡条件的方程式，直接求解节点电压和线路功率等参数。
解析法的优点是计算速度快，但其适用范围较窄，主要适用于小型简单电力系统，对于大型复杂电力系统的潮流计算会出现计算量庞大的问题。
数值法是通过将连续变量离散化，将微分方程转化为差分方程，并利用数值解法求解离散的方程组来得到电力系统潮流计算结果。
数值法的优点是适用范围广，能够处理大型复杂电力系统的潮流计算，但其缺点是计算速度相对较慢。
在迭代法中，高斯赛德尔迭代法是一种经典的迭代法，它通过先假设节点电压的初值，然后利用节点注入功率与节点电压之间的关系不断迭代计算，最终达到收敛条件为止。
高斯赛德尔迭代法的优点是收敛速度快，计算精度高，但其缺点是收敛性有时不易保证，并且计算速度会随着系统规模的增大而变慢。
牛顿-拉夫逊迭代法是一种基于牛顿迭代法的改进方法，它引入雅可比矩阵，通过牛顿迭代法的迭代过程来求解节点电压和线路功率等参数。
牛顿-拉夫逊迭代法的优点是收敛性好，计算速度快，但其缺点是在实际应用中需要预先计算雅可比矩阵，会增加计算的复杂度。
综上所述，电力系统潮流计算方法有直接法和迭代法两种，其中直接法包括解析法和数值法，迭代法包括高斯赛德尔迭代法和牛顿-拉夫逊迭代法。
在实际应用中，根据电力系统的规模和复杂程度选择合适的方法进行潮流计算，以得到准确可靠的计算结果。
此外，随着计算机技术的不断发展，还可以利用并行计算和分布式计算等方法来提高潮流计算的效率。
电力系统中的潮流计算及其在电力调度中的应用研究
电力系统中的潮流计算及其在电力调度中的应用研究潮流计算是电力系统运行和规划中的重要工具，它可以帮助电力调度人员准确计算电力网络中的电流、电压等参数，提供系统运行状态和负荷分布信息，为电力系统安全稳定运行提供支持和指导。
本文将重点探讨电力系统中潮流计算的原理和方法，并探讨其在电力调度中的应用研究。
电力系统是由发电厂、输电线路、变电站和用户负荷等组成的复杂网络，其运行状态随时受到各种因素的影响。
潮流计算是一种通过建立电力系统的网络模型，采用功率平衡等基本原理和电压相位差约束等约束条件，计算电网各节点电压、功率等参数的方法。
其目的是为了确定电力系统中的电流和电压分布，分析电力设备的运行状态，掌握电力系统的安全运行情况。
潮流计算的基本原理是基于功率平衡方程，即电力系统中有功和无功功率的输入等于输出。
该方程可以表示为：∑(Pi - Pg) = 0∑(Qi - Qg) = 0其中，Pi和Pg分别表示节点i的负荷功率和发电机出力功率，Qi和Qg分别表示节点i的无功功率和发电机出力无功功率。
为了准确计算电力系统中的潮流情况，需要考虑以下因素：1. 网络拓扑结构：电力系统的网络结构是指各电网节点之间的连接关系。
在潮流计算中，需要确定电力系统的节点和支路关系，建立电力系统的拓扑模型。
2. 负载模型：负载模型是指电力系统中各节点的负载特性，包括有功负荷、无功负荷、功率因素等。
准确建立负载模型可以提高潮流计算的准确性。
3. 发电机模型：发电机模型是指各发电机的特性参数，包括出力特性、励磁特性、转动惯量等。
发电机模型的准确性对潮流计算的结果影响较大。
4. 支路参数：支路参数包括电阻、电抗等，影响电力系统中的电流和电压分布。
准确获得支路参数可以提高潮流计算的准确性。
在潮流计算中，常用的方法包括直流潮流计算和交流潮流计算。
直流潮流计算方法简单，适用于小型、简单的电力系统；而交流潮流计算方法则适用于复杂的大型电力系统。
交流潮流计算方法可以通过牛顿-拉夫逊法、高斯-赛德尔法等迭代方法来求解。
自-配电网络的拓扑分析及潮流计算
配电网络的拓扑分析及潮流计算李晨在当前经济迅猛发展、供电日趋紧张的情况下，通过配电网络重构,充分发挥现有配电网的潜力，提高系统的安全性和经济性，具有很大的经济效益和社会效益。
本文对配电网拓扑分析、对配电网络潮流计算作分析研究,应用MATLＡB编程来验证并分析配电网结构特点。
配电网的拓扑分析用树搜索法,并采用前推回代法进行潮流计算分析,通过树搜索形成网络拓扑表,然后利用前推回代法计算潮流分布。
1 配电网的接线分析配电网是指电力系统中二次降压侧直接或降压后向用户供电的网络。
配电网由馈线、降压变压器、断路器、各种开关构成。
就我国电力系统而言，配电网是指110ｋV及以下的电网。
在配电网中,通常把11０kV，3５kＶ级称为高压，１０kV级称为中压，0.4kＶ级称为低压。
从体系结构上,配电网可以分作辐射状网、树状网和环状网,如图2.３所示。
我国配电网大部分是呈树状结构。
辐射网树状网环状网图1-１配电网的体系结构１．1 配电网的支路节点编号通过简化可把一个复杂的配电网络简化成一个节点一边关系的树状网络，于是就可以运行图论的知识进行网络拓扑分析。
按照这种简化模型，易知:节点数目比支路数目和开关数目多1,所以节点从０开始编号，而支路数和开关数从1开始编号,这样编号三者在序号上就可以完全一致,为后面的网损计算打下良好的基础。
联络线支路和上面的联络开关编号放在最后处理。
图1-２节点支路编号示意图图中①为节点号，1为支路号,其它节点、支路编号的含义相同。
节点、支路编号原则:将根节点编为0,并按父节点小于子节点号的原则由根节点向下顺序编号,规定去路正方向为父节点指向子节点,且支路编号与其子节点同号,则网络结构为层次结构如图1－２所示。
但是在配电网重构中，每次重构后的网络要重新进行编号，这样工作量将非常巨大，不得于工作的进行，因此必须寻找新的网络数据存储方法。
1.２ 配电网的支路数据存储方式为了判断网络是否为辐射网和方便配电网潮流计算，本文采用上文所提到的编号方法,用结构数组来存储网络之间的连接关系和网络参数。
电力系统网络拓扑结构分析_(3)
华中科技大学博士学位论文1 绪论1.1 问题的提出根据系统学原理，结构和功能是任何一个系统都存在的两种属性，系统的结构和功能相互联系、相互影响。
结构决定功能，规定、制约着功能的性质和水平，限制着功能的范围和大小；功能是结构的外在表现，结构的改变往往伴随着功能的改变[1]。
例如在力学中，用同样三根木条，当用钉子把它们分别钉为字母“N”、“H”和“A”的形状时，其稳定性有很大差别。
同样地，电网的拓扑结构将对电力系统的稳定性产生直接影响[2-4]，合理的电网结构能为其本身的可靠性提供物质基础，减少电网发生重大事故的可能性，或者能快速灵活地从事故状态恢复到正常状态。
因此，分析和研究电力系统网络拓扑结构，对于理解、掌握电力系统静态和动态行为[5]、保障电力系统安全稳定运行具有重要的意义。
电力系统是由发电机、变电站、输电线及负荷等电力元件按一定形式联结成的总体，其电气运行性能受到两个约束，即元件特性的约束和联结关系的约束(拓扑约束)。
当不考虑网络中元件的特性，即各支路的物理参数，网络可以抽象成一些支路及由它们联结成的节点组成的几何图形。
综合考虑电力系统的元件特性约束和联结关系约束，电网实际上包含了两类拓扑结构：几何拓扑和物理拓扑。
几何拓扑反映了电网设备的几何连接状态，物理拓扑则体现了电网元件物理上的电气耦合关系。
电力系统网络拓扑结构分析一般分为以下两个方面的内容：①电力系统几何网络拓扑结构的建立。
根据开关状态把各种设备连接的电网表示成能用于电力系统分析计算的节点—支路几何连接关系模型，并且识别相互连通孤立的子系统，是电力系统物理分析、计算和研究的基础。
②研究和利用电网拓扑结构，挖掘拓扑结构和物理功能之间的内在联系，从而方便和简化电力系统分析和控制。
网络拓扑结构是电力系统分析和控制的宝贵资源，电力系统中的很多问题与网络拓扑结构有着紧密的联系，如链式狭长电网结构与暂态稳定问题密切相关[6]；网络拓扑的结构特点可以为许多问题的处理和实际应用提供便利，如无功电压的分层分区控制[7-8]；利用网络拓扑结构特点也可以有效提高电力系统华中科技大学博士学位论文问题分析的效率，如电力系统分析计算中的拓扑分解及网络分割[9-13]。
电力系统稳态课程设计--潮流计算
课程设计(论文)题目名称潮流计算课程名称电力系统稳态分析学生姓名学号 10412010 系、专业电气工程系指导教师2013年 1月3 日邵阳学院课程设计（论文）任务书注：1．此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效；2．此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。
指导教师（签字）：学生（签字）：邵阳学院课程设计（论文）评阅表学生姓名冯莉学号 1041201073 系电气工程及其自动化专业班级 10电力二班题目名称潮流计算课程设计课程名称电力系统分析二、指导教师评定注：1、本表是学生课程设计（论文）成绩评定的依据，装订在设计说明书（或论文）的“任务书”页后面；2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。
目录第1章潮流计算概述及课题 (1)1.1 潮流计算概述 (1)1.2课程设计题目 (1)1.3课题与分析思路 (2)第2章 PSCAD软件介绍及应用 (3)2.1 PSCAD简介 (4)2.2 PSCAD应用 (4)2.2.1流程图 (4)2.2.2电气接线图流程图 (4)2.2.3 输出显示图 (5)2.2.4仿真波形图 (5)总结 (9)参考文献 (10)1 潮流计算简介及课题1.1 潮流计算简介潮流计算是电力系统分析中的一种最基本的计算，指在给定电力系统网络拓扑、元件参数和发电、负荷参量条件下，计算有功功率、无功功率及电压在电力网中的分布。
潮流计算是根据给定的电网结构、参数和发电机、负荷等元件的运行条件，确定电力系统各部分稳态运行状态参数的计算。
通常给定的运行条件有系统中各电源和负荷点的功率、枢纽点电压、平衡点的电压和相位角。
待求的运行状态参量包括电网各母线节点的电压幅值和相角，以及各支路的功率分布、网络的功率损耗等。
在电力系统运行和规划中，都需要研究电力系统稳定运行情况，确定电力系统的稳态运行状态。
给定电力系统的网络结构、参数和决定电力系统运行状况的边界条件，，确定电力系统运行的方法之一是朝流计算。
电力系统分析潮流计算
电力系统分析潮流计算报告目录一．配电网概述 (3)1.1 配电网的分类 (3)1.2 配电网运行的特点及要求 (4)1.3 配电网潮流计算的意义 (5)二．计算原理及计算流程 (5)2.1 前推回代法计算原理 (5)2.2 前推回代法计算流程 (8)2.3主程序清单： (11)2.4 输入文件清单： (13)2.5计算结果清单： (15)三．前推回代法计算流程图 (17)参考文献 (18)一．配电网概述1.1 配电网的分类在电力网中重要起分配电能作用的网络就称为配电网；配电网按电压等级来分类，可分为高压配电网（35—110KV），中压配电网（6—10KV，苏州有20KV的），低压配电网（220/380V）；在负载率较大的特大型城市，220KV电网也有配电功能。
按供电区的功能来分类，可分为城市配电网，农村配电网和工厂配电网等。
在城市电网系统中,主网是指110KV及其以上电压等级的电网，主要起连接区域高压（220KV及以上）电网的作用。
配电网是指35KV及其以下电压等级的电网，作用是给城市里各个配电站和各类用电负荷供给电源。
从投资角度看，我国与国外先进国家的发电、输电、配电投资比率差异很大，国外基本上是电网投资大于电厂投资，输电投资小于配电投资。
我国刚从重发电轻供电状态中转变过来，而在供电投资中，输电投资大于配电投资。
从我国城网改造之后，将逐渐从输电投资转入配电建设为主。
本文是基于前推回代法的配电网潮流分析计算的研究，研究是是以根节点为10kV的电压等级的配电网。
1.2 配电网运行的特点及要求配电系统相对于输电系统来说，由于电压等级低、供电范围小，但与用户直接相连，是供电部门对用户服务的窗口，因而决定了配电网运行有如下特点和基本要求：（1）10kV中压配电网在运行中，负荷节点数多，一般无表计实时记录负荷，无法应用现在传统潮流程序进行配电网的计算分析，要求建立新的数学模型和计算方法。
（2）随着铁道电气化和用户电子设备的大量使用，配电网运行中有大量的谐波源、三相电压不平衡、电压闪变等污染，要求准确测量与计算配电网中的谐波分布，从而采取有效措施抑制配电网运行中的谐波危害。
电力系统概率潮流算法综述
电力系统概率潮流算法综述电力系统概率潮流算法是一种用于分析电力系统不确定性和风险的强大工具。
本文旨在全面评述当前研究的进展、方法和成果，并探讨未来的研究方向和发展趋势。
该算法通过概率模拟和潮流计算，为电力系统的规划和运行提供了重要的决策支持。
然而，它也存在计算复杂度高、数据要求较高等缺点，需要进一步改进和优化。
关键词：电力系统，概率潮流算法，研究现状，研究方法，仿真模型电力系统概率潮流算法是一种综合考虑电力系统运行状态和不确定性的计算方法。
在传统的确定性潮流算法基础上，该算法引入了概率学和模糊数学的理论，可以更准确地评估电力系统的性能和风险。
目前，该领域的研究主要集中在算法优化、应用拓展等方面，并且在新能源并网、电力市场定价等多个领域取得了重要的实际应用成果。
电力系统概率潮流算法的相关研究主要集中在算法优化、仿真模型和实验结果等方面。
在算法优化方面，研究者们致力于提高算法的运算效率和精确度。
例如，采用随机模拟和遗传算法等先进的优化策略，减少了计算时间和空间复杂度。
在仿真模型方面，研究者们则注重构建更加真实的电力系统模型，考虑各种不确定性因素，如新能源的功率波动、负荷的不确定性等。
实验结果表明，这些优化策略和仿真模型可以有效地提高电力系统的运行效率和安全性。
未来对于电力系统概率潮流算法的研究将主要集中在以下几个方面：新的算法设计：进一步探索和研发更加高效、精确的算法，提高计算效率，以满足大规模、复杂电力系统的需求。
数据处理技术：针对概率潮流算法对数据的高质量和高精度要求，研究更加有效的数据处理技术和方法，以提高算法的稳定性和适应性。
新能源并网分析：考虑大规模新能源并网对电力系统的影响，研究如何利用概率潮流算法评估和优化新能源并网的效益和风险。
电力市场定价：结合电力市场的实际情况，研究如何利用概率潮流算法进行电力市场的定价和分析，以更好地反映市场风险和供求关系。
智能电网应用：探究概率潮流算法在智能电网建设中的应用，包括智能调度、能源分配等方面，以提高电力系统的智能化水平和安全性。
电力系统在线稳态分析计算
电力系统在线稳态分析计算1.1 网络拓扑1.1.1 概述电力网络拓扑分析的功能是根据电网的断路器、刀闸或者设备状态分析判断出电网的拓扑结构，也就是根据断路器、刀闸或者设备的状态把各种设备（如发电机、负荷、并联电容电抗、输电线、变压器等）连接的电网表示成能用于电力系统分析计算的母线－支路模型，并且识别相互孤立的电气子系统。
网络拓扑软件是电力系统仿真和分析计算的基础。
1.1.2 设计要求网络拓扑分析软件的设计要求是：1)可靠性对任何形式的实际电气接线（例如带旁路的双母线配置、倍半开关接线方式、环形母线结构等）均能正确处理为计算模型，无一例外。
因为，网络结线分析的错误必然会带来网络分析错误，而在实际操作中结线分析错误更可能带来电气事故和人身伤亡。
2)方便性对使用人员来说希望尽量直观而简单。
例如对不带电的网络用暗色表示，带电部分用明亮颜色显示，而且能随负荷的大小改变其明亮程度；对一个设备（例如机组、负荷、变压器和线路等）来说不一定操作一个一个的开关去开断它，只规定切除或恢复此设备，即表示有关开关的操作；随着开关的动作母线数在变化，希望编出的母线号对各个厂站基本固定，对分裂出的母线分配新的编号，当再合并时能消去新编号，而不消去老编号。
即经过一系列开关操作后开关回到原来状况时，网络接线（母线编号）也能恢复原状。
3)快速性接线分析是各种运行万式的出发点，希望尽可能快速。
结线分析过程属于搜索排队法，其运算次数随搜索元件数平方增长，故缩小搜索范围是技术关键，事实上一个开关的动作不会影响别的厂站的结线，而且进一步分析可发现在一个厂站内不会影响其它电压级的接线。
网络拓扑分析的速度以毫秒记。
1.1.3 功能网络拓扑分析具有如下功能：1) 能处理任何接线方式，如单母线、双母线、双母线带旁路母线、环形结线、倍半断路器结线、旁路隔离开关等；2) 可以分析处理电气岛（子系统）情况，并确定死岛、活岛状态；3) 对每个活的电气岛指定参考（或平衡）发电机；4) 能处理单端开断的支路（线路或变压器）；5) 能处理人工设置的遥信信息；6) 拓扑结果能在画面上直观明了的显示。
探讨电力调度系统的潮流计算方法
探讨电力调度系统的潮流计算方法十二五以来，我国的特高压电网和智能电网都迎来了发展高峰，这对拉动电力设备需求和促进新兴节能环保产业的发展都有很大帮助。
电能是一个国家具有战略性意义的能源，而中国又地广人多，所以如何对电力能源进行快速而准确的控制、分析和调配具有十分重要的意义。
无论是输电网还是配电网在电能的快速调度和有效分配等方面都扮演着不可或缺的角色。
一、电力系统网络建模因为电力系统组成元素的复杂性，电力系统自身也有着无可避免的复杂性，所以我们可以从复杂系统的角度出发来研究电力系统网络特性。
我们抽象地将电力系统看作为复杂网络模型，研究电力系统的网络特性。
与此同时，我们也不应忽视电力系统的物理特性，也许有一些研究的确关注到了电力系统的物理特性，并且引入了与之相关的一些网络性能方面的指标或参量，但在建立网络静态模型时并没有重视到电力网络的物理特性的作用。
在电力系统复杂网络的研究中很常用的一种方法就是以看待网络的视野来看待电力系统，先通过用复杂网络特性的统计结果来表现出电力系统的整体状况和综合状态，再以此来详细研究电力系统复杂网络的特性。
二、拓扑分析法研究状况网络拓扑分析既可以提供电网的运行状况，也可以为分析潮流计算、状态估计提供数值模型；是电力调度系统中各种分析计算功能的基础。
（一）拓扑分析的方法。
在拓扑分析中，母线分析（也可叫做拓扑点生成）与电气岛分析（也可叫做拓扑岛生成）有着一样的原理。
深度优先遍历指的是从某一任意的顶点开始出发，搜索到并沿袭一条路线，直到最后到达没有邻接点的顶点。
然后退一步，看上一顶点还存不存在邻接点，以找到新的路线，以此循环，直到所有相连的路线上的点都被访问完。
完成这些后最后从新的无相连的点出发，直到访问完所有点。
广度优先遍历是先到达某一顶点，再去寻找此顶点的邻接点，然后访问所有邻接点的邻接点，以此类推，直到访问完所有的点。
相比较而言，深度优先遍历需要回溯，有些节点需要多次访问，而采用广度优先遍历时，每个节点仅需访问一次，且初始节点选取也不会对访问次数产生影响。
UPFC的电力系统潮流计算方法探析
UPFC的电力系统潮流计算方法探析摘要在电力系统仿真软件（PSS/E）基础上生成的含统一潮流控制器（UPFC），应用于电力系统潮流计算与动态仿真，针对常规含UPFC的潮流计算方法的不足，给出了能够两阶段适用的含UPFC的电力系统潮流计算方法，并且验证了PSS/E中含UPFC的潮流计算方法。
关键词UPFC；电力系统潮流计算；PSS/E柔性交流输电技术[1-2]综合运用了多种技术，如电力电子技术与控制技术等，并将这些技术应用在高压输变电系统中，保障了系统较高的可靠性与可控性，产生较高电能质量，是一种新型的综合技术。
早期因电力电子设备发展受到一定局限，导致柔性交流输电技术无法凸显其良好的可靠性与经济性。
这些年大功率微处理机技术与控制技术逐步发展，并趋于成熟，柔性交流输电技术在可靠性上得到大幅度提升，使用的造价费用越来越低，使高电压大功率的输电系统表现出明显的可靠性及快速控制，一些辅助技术，如驱动回路与冷却等技术趋于完善，而与电力电子元器件配套的驱动回路、保护和冷却等辅助技术也日趋完，促使柔性交流输电技术投入实施中[3]。
柔性交流输电系统装置英文简称为FACTS，是一种新型装置。
统一潮流控制器英文缩写为UPFC，在潮流控制方面比较精确，确保断面较高的输送功率极限。
在很大程度上影响到电网动态稳定性与电压稳定性[4]。
现阶段在MMC技术基础上形成的柔性交流输电系统装置应用于江苏电网220 kV系统[5]，应用前景较好。
涵盖UPFC的电力系统潮流计算与动态仿真为UPFC系统级控制制定了策略，在UPFC投运后系统动态特性分析方面发挥了重要作用。
UPFC应用于交流输电系统，实时把控动态补偿，其显著特点在于，可同时控制限制潮流传输或分时控制限制潮流传输的路阻抗、线路电压等各种因素。
借助合理的控制措施，便可独立控制线路中的有功潮流与无功潮流。
当前UPFC模型应用于潮流计算中，使用的模型为两注入源的形式，在电力系统仿真软件（PSS/E）基础上，计算含有UPFC的电力系统潮流时，常规含UPFC的潮流计算方法存有缺陷，要想完成潮流计算并不容易。
电力系统的动态潮流计算技术
电力系统的动态潮流计算技术在现代社会中，电力系统如同一个庞大而精密的机器，为我们的生活、工作和生产提供着源源不断的能量。
而在这个复杂的系统中，动态潮流计算技术就像是一位“智慧的眼睛”，帮助我们更好地理解和掌控电力的流动。
电力系统的运行状态时刻在变化，负荷的波动、发电机的出力调整、电网结构的改变等都会对电力潮流产生影响。
动态潮流计算技术就是为了准确追踪和预测这些变化而应运而生的。
要理解动态潮流计算技术，首先得明白什么是潮流计算。
简单来说，潮流计算就是根据给定的电网结构、参数和运行条件，确定电力系统中各母线的电压、各支路的功率分布等。
传统的潮流计算方法大多基于稳态假设，即认为系统的运行状态在一段时间内是不变的。
然而，实际情况中，电力系统的运行是动态的，这种动态性可能源于负荷的随机变化、新能源的接入、设备故障等。
动态潮流计算与传统潮流计算的一个重要区别在于，它考虑了系统中各种元件的动态特性。
比如，发电机的调速器、励磁系统，负荷的动态特性等。
通过建立这些元件的数学模型，并将它们与电网的拓扑结构和参数相结合，动态潮流计算能够更真实地反映电力系统的实际运行情况。
在动态潮流计算中，模型的建立是至关重要的一步。
对于发电机，需要考虑其机械功率输入、电磁功率输出、转速调节等动态过程；对于负荷，要考虑其随电压和频率变化的特性；对于输电线路，要考虑其电阻、电抗、电容等参数的动态变化。
这些模型通常以微分方程或差分方程的形式来描述，并通过数值解法求解。
数值解法的选择也是影响动态潮流计算准确性和效率的关键因素。
常见的数值解法有欧拉法、龙格库塔法等。
这些方法在处理不同类型的动态模型时，具有各自的优缺点。
例如，欧拉法计算简单，但精度相对较低；龙格库塔法精度较高，但计算量较大。
因此，在实际应用中，需要根据具体问题的需求和计算资源的情况，选择合适的数值解法。
动态潮流计算技术在电力系统的许多方面都有着重要的应用。
在电力系统的规划和设计中，它可以帮助评估不同方案下系统的动态性能，为决策提供依据。
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分类号：单位代码：10422密级：学号：200413208硕士学位论文论文题目：电力系统动态潮流计算及网络拓扑分析作者姓名张国衡专业电路与系统指导教师姓名专业技术职务王良副教授2007年 5 月15日TM734目录摘要 (1)Abstract (2)第1章绪论 (3)1.1 课题背景 (3)1.2 潮流计算的基本要求和要点 (3)1.3 潮流计算程序的发展 (4)1.4 动态潮流算法的提出 (5)第2章潮流计算的数学模型 (6)2.1 节点网络方程式 (6)2.2 电力网络方程的求解方法 (8)2.3 潮流计算的定解条件 (11)第3章P-Q分解法的基本潮流算法 (13)3.1 牛顿—拉夫逊法的基本原理 (13)3.2 极坐标下的牛顿-拉夫逊法潮流计算 (15)3.3 P-Q分解法的原理 (18)3.4 P-Q分解法的特点 (20)3.5 P-Q分解法的潮流计算步骤 (21)第4章基于电网频率计算的动态潮流 (22)4.1电力系统的频率特性和一次调频 (23)4.2频率计算 (27)4.3微分方程的求解 (28)4.4频率计算和潮流计算的联合 (30)I第5章基于面向对象的动态潮流程序 (32)5.1 面向对象的编程思想 (32)5.2 对象模型的建立 (32)5.3 类的处理和实现 (34)5.4 生成应用程序 (40)5.5 算例分析 (42)5.5 一次调频的手工算例 (46)5.6 结论 (48)第6章电力系统的网络拓扑分析 (49)6.1 离线数据准备 (49)6.2 网络拓扑分析 (50)6.3 电网拓扑分析的例题 (53)6.4 拓扑分析和潮流计算的接口 (56)第7章动态潮流综合算例分析 (57)7.1 程序流程图 (57)7.2 Ⅰ型考题综合算例 (59)7.3 华北电网综合算例 (63)7.4结束语 (65)参考文献 (66)附录 (67)致谢 (78)攻读硕士学位期间发表的学术论文 (79)II电力系统动态潮流计算及网络拓扑分析摘要电力系统潮流计算是电力系统规划设计与运行分析的基本工具。
通过几十年的发展，潮流算法日趋成熟。
但由于电网的复杂性，传统的潮流算法依然存在着一些方面的局限性。
在电网各种运行方式中，节点注入功率的改变特别是节点注入停运将使系统节点有功、无功注入发生较大的变化,使系统功率出现严重不平衡，而使以往的潮流计算方法在计算这种情况下往往会出现收敛性差、计算结果与实际不符的情况。
本文提出的动态潮流算法，主要是在常规潮流计算的基础上考虑了负荷和发电机的静态频率特性，其核心是潮流计算和频率计算。
在动态潮流计算中，系统中由于功率扰动（切负荷、发电机增减出力）而产生的不平衡功率按照各发电机和负荷的功频静特性系数在多台发电机及负荷之间进行分配，得到调整后的发电机出力和负荷的大小以及系统的频率连续变化的情况，这克服了常规潮流算法中由平衡节点独自承担不平衡功率而导致潮流收敛性差、结果和实际不符的情况。
显然，相对于常规潮流算法来说，动态潮流算法能够对系统运行的实际情况进行更有效的模拟，是一个较大的进步。
电力系统在正常运行情况下，可用电力系统状态参数之间的代数方程组来描述其某个特定运行状态。
包括潮流计算的许多程序都是以导纳矩阵为基础的。
而结点导纳矩阵又是随网络拓扑而变，若不能及时而准确地随着开关所处状态实时变化而修改网络拓扑结构，就会造成分析计算结果的错误。
本文将电力系统网络拓扑分析和电力系统的动态潮流两个问题衔结起来，构成一个整体。
可实时地随着开关等电气元件信息的变化，进行动态潮流计算，这在工程实际中也有非常广泛的应用。
论文还通过典型算例系统的仿真，分析了动态潮流算法的合理性，说明了新算法为准确分析电力系统随负荷变化后的潮流状态提供了一种比较理想的工具。
并应用动态潮流和网络拓扑分析成功的模拟了电网的解列和并网操作。
关键词：动态潮流；P-Q分解法；稀疏矩阵；节点导纳矩阵；因子表；频率静特性；网络拓扑分析1Investigation on Dynamic Load Flow andNetwork Topological AnalysisAbstractPower flow calculation is a basic tool for system programming and operational analyzing in power system. The algorithm has been put forward by the deep research of researchers in and abroad for several decade years. But because of the complexity of power system ，more or less the traditional algorithms have some certain limitations. The traditional load flow isn't easy to converge when a large unbalance power exists which coursed by the change of node injection power. And the result doesn’t conform to the reality.The dynamic load flow model be put forward in this paper is to have been considered the frequency static characteristic of load and generator on the foundation of traditional load flow, the core is flow calculation and frequency calculation.In dynamic load flow calculation the unbalance power which coursed by the change of node injection power is distributed according to the frequency static characteristic of each generator between all generators, and gets the change of systematic frequency follow load as well as generators' active power. So, it has surmounted the condition that flow convergence to be not good and result is inconsistent with reality which since balanced node undertakes unbalanced power alone in traditional load flow. Obviously, relative to traditional load flow, dynamic load flow algorithm can go on for the actual condition that system runs, is more effective and simulated, it is a great advance.A lot of power programs that include flow calculation are basic with bus admittance matrix. And bus admittance matrix is also to make rubbing with the change of network topological structure. If we can not modify network topological structure in time accurately along with the switch located state change of real time to make rubbing，will cause result mistake.The thesis links up dynamic load flow analysis and network topological analysis in power system as a whole to take dynamic load flow calculation of real time. This project has broad application in practice.The thesis also validates the rationality of the dynamic power flow algorithm through emulating on a typical system. The result indicates that the new algorithm has provided a more ideal tool for analyzing the power flow state of power system after the change of system loads well and truly。
Finally we have simulated untie row and parallel operation of electrical network successfully according to the theory of dynamic load flow and network topological analysis.Key words：Dynamic load flow, P-Q decomposition method, Sparse matrix, Bus admittance matrix,Factor table,Frequency static characteristic; Network topological analysis2。