电力系统潮流计算中风电场模型研究
含风电场电力系统电压波动的随机潮流计算与分析
关键 词 ：风 电并 网 ； 电压 波动 ； 随机 潮 流
中图分 类号 ：ＴＭ７ ４ 文献 标志 码 ：Ａ 文 章编 号 ：０ ５ —８ Ｘ（ ０ ８ １ －５ ００ ３ ２ ３９ ７ ２ ０ ） ２１ ０ —６
Ｖｏ ｔ ｇ ｕ ｔ ａ ｉ ｎ ｏ ｗｅ ｙ ｔｍ ｔ ｉ ｄ Ｆａ ｍ ｓＩ ｅ ｒ ｔｄ ｌａ ｅ Ｆｌ ｃ ｕ ｔｏ ｆａ Ｐｏ ｒＳ ｓｅ ｗｉｈ Ｗ ｎ ｒ ｎｔｇ ａ ｅ
ｂ ｏ ａ ｉｉｔｃ Ｌｏ ｄ Ｆｌ ｗ ｙ Ｐｒ ｂ ｂ ｌｓ ｉ ａ ｏ
第 ４ 卷 第 １ 期 ２ ２ ２０ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ８年 １ ２月
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Ｖｏ１ ２ Ｎ １ ．４ ｏ ２ Ｄｅ ． ２ ０８ ｃ ０
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含风 电场 电力 系统 电压 波动 的随机 潮流计 算 与分析
ｃ ｍｐ ｎ ａ ｉ ｎ ａ ｄ ｔ ｅ ｉ ｔ ｇ ａ ｉ ｇ ｅ ｕ ｐ ｅ ｔｅ ｆ ｃ ｎ ｔ ｅｖ ｌ ｇ ｌ ｃ ｕ ｔｏ ａ ｅ ａ ａ ｙ ｅ ｈ ｒ ｏ ｅ ｓ ｔｏ ｎ ｈ ｅ ｒ ｔｎ ｑ ｉ ｍ ｎ ｆ ｅ ｔ ｈ ｏ ｔ ｅｆｕ ｔ ａ ｉ ｎ ｃ ｎ ｂ ｎ ｌ ｚ ｄ ｔ ｏ — ｎ ｏ ａ
并 网后 系统各 节点 电压 的概 率 分布 ， 中特 别 包括 风 电场接 入 点 的 电压 波动 情 况． 此 基 础 上 ， 其 在 该 方 法可 以对 风 电场 的无功 补偿 进行 进 一 步 分析． 外 还 证 明 了用 三参 数 的 Ｗ ｅ ｕ１ 此 ｉ ｌ分布 描 述 风速 ｂ 变化 可 以更好地 反 映 高风速 对风 电机组 输 出功 率 的影 响 ， 于常年 风 速 较 高 的风 电场 更适 合 采 用 对 此分 布描述 ． 对接 有 风 电场 的 Ｉ Ｅ ＴＳ２ Ｅ ＥＲ ４节点 系统进 行 的 算例 分 析证 明 了该 方 法 的有 效性 ， 并
含风电场的电力系统潮流计算
含风电场的电力系统潮流计算一、本文概述随着全球能源结构的转型和可再生能源的大力发展，风电作为一种清洁、可再生的能源形式，其在电力系统中的比重日益增加。
风电场的大规模接入对电力系统的运行和控制带来了新的挑战，尤其是风电场出力的随机性和波动性对电力系统的潮流分布、电压稳定性以及保护控制等方面产生了显著影响。
因此，对含风电场的电力系统进行准确的潮流计算，对于电力系统的规划、设计、运行和控制具有重要的理论价值和现实意义。
本文旨在研究含风电场的电力系统潮流计算方法，分析风电场接入对电力系统潮流分布的影响，提出相应的潮流计算模型和算法。
文章首先介绍了风电场的基本特性及其在电力系统中的接入方式，然后详细阐述了含风电场的电力系统潮流计算的基本原理和方法，包括风电场出力模型的建立、潮流计算的基本方程和求解算法等。
在此基础上，文章进一步探讨了风电场接入对电力系统潮流分布的影响，包括风电场出力波动对电压稳定性、线路潮流和节点功率分布的影响等。
文章提出了针对含风电场的电力系统潮流计算的一些改进措施和优化策略，为提高电力系统的运行效率和稳定性提供参考。
通过本文的研究，可以为含风电场的电力系统潮流计算提供理论支持和实践指导，有助于更好地理解和解决风电场接入带来的电力系统运行问题，推动可再生能源在电力系统中的广泛应用和持续发展。
二、风电场特性及建模风电场作为可再生能源的重要组成部分，具有随机性、间歇性和不可预测性等特点。
这些特性使得风电场在电力系统中的建模和潮流计算变得复杂。
风电场的出力受到风速、风向、湍流等多种因素的影响，因此，准确描述风电场的特性并建立合适的模型是电力系统潮流计算的关键。
在风电场建模中，通常将风电场看作一个由多个风电机组组成的集合。
每个风电机组的出力取决于其装机容量、风速以及控制策略等因素。
为了简化计算，通常将风电场视为一个等效的电源，其出力等于所有风电机组出力的总和。
等效电源的出力特性可以通过统计方法得到，如威布尔分布、贝塔分布等。
电力系统潮流计算中双馈式风电场节点的处理方法
电力系统潮流计算中双馈式风电场节点的处理方法随着全球能源环境的变化，风力发电站越来越普及，并且在电力系统中占据了越来越重要的地位。
特别是双馈式风电机，由于其高效、可控性强等优势，在电网中起着重要作用。
然而，双馈风电机的接入对电力系统的运行和控制也提出了新的挑战。
本文旨在探讨双馈式风电场节点在电力系统潮流计算中的处理方法。
1.双馈式风电机的工作原理双馈式风电机的转子由两部分组成，外部转子通过齿轮箱和发电机组成电机，内部转子通过变频器组成变速器。
由于变速器可以使发电机的旋转速度保持稳定，因此可以增强风力发电机的效率。
在风力发电过程中，电流的变化会影响生成的电压，从而影响风电机的输出功率。
因此，为了提高双馈风电机的效率，必须改善电流变化对电压的影响。
2.风电场节点的概念在电力系统潮流计算中，每个设备都有一个节点。
节点是一个虚拟的点，用于描述设备的电气特性和电相参数。
电力系统节点是短路分析和潮流计算的基础。
节点的数量是由节点计算方法、计算精度和计算时间决定的。
3.双馈式风电机节点的计算方法双馈式风电机节点的计算方法包括等值电路和等值网格两种。
（1）等值电路法等值电路法将双馈风电机的评估变为等效电路的评估。
在等价电路中，外部转子电阻和内部转子电阻被表示为等效电脑、等效电感和等效负载。
在等效电路中，双馈风电机可以被表示为两个单独的节点。
由于等效电路仅具有等效元件，因此重要的状态信息可能会被忽略。
此外，等效电路法可能不适用于大规模双馈式风电场。
（2）等值网格法等效网格法采用网络矩阵来解决双馈式风电机的评估问题。
采用等效网格函数和等效节点法处理双馈式风电机。
等效网络法不需要预处理和求解等效电路，且计算结果更加准确，适用于大型双馈式风电场。
4.双馈式风电场节点的模型在电力系统模型中，双馈式风电场可以被建模为一个节点。
在这个节点中，风电场被表示为负载和发电机，并与电力系统的其他节点连接。
负载可以表示为电流和电阻，而发电机可以表示为电流源。
电力系统潮流计算中风电场节点处理分析及研究
电力系统潮流计算中风电场节点处理分析及研究摘要：风电并入电网会对原系统产生重要影响，而潮流计算是对其影响进行量化分析的主要手段。
在电力系统潮流计算中，根据各个节点的已知量的不同，将节点分成三类：PQ节点、PV节点、平衡节点。
PQ节点为注入有功功率、无功功率已知的节点；PV节点为注入有功功率已知、电压幅值恒定的节点；平衡节点为电压幅值相位给定的节点。
传统发电机节点在潮流计算中一般取为PQ节点、PV节点或平衡节点，而风电有特殊性，其节点的处理方法也与传统发电机节点有所不同。
因此含风电场的电力系统潮流计算问题关键是如何正确处理风电场节点，不同类型的风力发电机组特性不同，其计算模型也理应不同。
在潮流计算中处理风电场的问题其实本质是怎样处理不同类型的风电机组的问题。
关键词：异步发电机；双馈异步发电机；风电场；潮流计算；为解决风电场节点模型不够完善的问题，在传统RX模型的基础上提出了改进RX模型。
将异步风力发电机滑差修正量引入到雅克比矩阵中，使潮流计算的迭代过程仍然保持牛顿一拉夫逊法所具有的平方收敛性；同时，考虑了节点电压对异步风力发电机吸收无功功率的影响。
一、概述风能是一种可再生的绿色能源，近年来能源结构的调整使分布式发电特别是风力发电所占的比例越来越高。
由于风力所具有的间歇性和随机性的特点，使大规模风电在并网运行时给电网带来了一些不利影响，例如电压闪变、谐波污染等。
因此，有必要对风电场节点模型进行深入研究。
含风电场的电力系统潮流计算…的关键在于异步机模型的建立。
在电力系统潮流计算中，传统节点主要分为PQ节点、Py节点及平衡节点。
将风电场节点作为PQ节点，即根据给定风速和功率因数求得有功和无功功率，但是PQ节点不能从本质上反映风电的特点而限制了其应用。
在计算潮流时考虑了节点电压对异步机吸收无功功率的影响，模型较为精确，但是没有考虑异步机的滑差的变化对有功输出的影响。
提出了RX模型，模型考虑了风力机的输出特性，比其它模型完善，但在模型中有2个迭代过程：常规潮流迭代计算和异步机的滑差迭代计算，因此迭代次数增加，影响收敛速度。
电力系统中基于模型和数据的潮流计算研究
电力系统中基于模型和数据的潮流计算研究概述：随着电力系统规模的不断扩大和复杂度的增加，潮流计算在电力系统运行和规划中起着至关重要的作用。
基于模型和数据的潮流计算是一种重要的方法，它利用电力系统的数学模型和实时监测数据来求解电力系统中的电流分布情况。
本文将对电力系统中基于模型和数据的潮流计算进行全面深入的研究和探讨。
一、潮流计算的背景和意义1. 电力系统的发展和复杂性随着电力系统规模的增大和发电方式的多样化，电力系统的拓扑结构和运行状态变得越来越复杂。
因此，潮流计算的准确性和效率对于电力系统的稳定运行和规划具有重要意义。
2. 潮流计算的定义和目标潮流计算是指在给定电力系统拓扑和负荷情况下，计算各个节点的电压、电流和功率等参数。
其目标是确定系统中各个节点的电压和相角，以及支路中的功率流向，为电力系统运行和规划提供基础数据和指导。
二、基于模型的潮流计算方法1. 电力系统的数学模型基于模型的潮流计算依赖于电力系统的数学模型。
电力系统可以使用节点电压法或支路功率法来表述，并且可以分为直流潮流计算和交流潮流计算两种类型。
本节将详细介绍各种数学模型的特点和求解方法。
2. 直流潮流计算直流潮流计算是电力系统潮流计算的最简单形式，它忽略了电力系统中的交流特性，只考虑直流电压和功率的分布情况。
直流潮流计算可以通过节点电压法或功率流法来求解，其计算速度快，准确性较高，因此在一些简化的电力系统问题中被广泛应用。
3. 交流潮流计算交流潮流计算是电力系统中最常用的潮流计算方法，它考虑了电力系统中的交流电压和功率的变化。
交流潮流计算主要通过牛顿-拉夫逊法、次梯度法、内点法等求解方法来确定电力系统各节点的电压和相角。
三、基于数据的潮流计算方法1. 实时监测数据的获取基于数据的潮流计算依赖于电力系统的实时监测数据。
这些数据可以通过传感器、计量仪表等设备来获取，并以实时或者历史形式存储在电力系统监控中心的数据库中。
本节将介绍不同类型的实时监测数据的获取和处理方法。
电力系统中的潮流计算方法及精度评估研究
电力系统中的潮流计算方法及精度评估研究概述电力系统潮流计算是电力系统运行和规划的关键技术之一。
它用于计算电力系统中各节点的电压和功率流向，以评估系统的稳定性、安全性和经济性。
本文将介绍电力系统中常用的潮流计算方法，并探讨潮流计算结果的精度评估方法。
一、潮流计算方法1. 高斯-赛德尔迭代法高斯-赛德尔迭代法是最早应用于电力系统潮流计算的方法之一。
该方法通过迭代计算每个节点的电压值，直到满足潮流平衡方程。
然而，由于其收敛速度较慢，只适用于较小规模的电力系统。
2. 牛顿-拉夫逊迭代法牛顿-拉夫逊迭代法是目前应用较广的潮流计算方法。
该方法通过建立潮流计算的牛顿方程组，并迭代求解节点电压值。
相比高斯-赛德尔迭代法，牛顿-拉夫逊迭代法具有更快的收敛速度和更好的稳定性。
3. 直流潮流计算法直流潮流计算法是一种快速计算潮流的方法，主要用于大规模电力系统的运行和规划。
该方法基于直流潮流模型，忽略了交流系统中的谐波和动态特性，降低了计算的复杂性。
然而，由于其模型简化，直流潮流计算法在评估系统安全性和稳定性方面的准确性较低。
二、潮流计算结果的精度评估1. 误差分析法误差分析法是一种常用的潮流计算结果的精度评估方法。
它通过比较潮流计算结果与实际测量值之间的差异来评估计算结果的准确性。
误差分析法通常涉及计算误差、输入误差和观测误差等方面的考虑。
2. 灵敏度分析法灵敏度分析法是一种用于评估潮流计算结果的精度和稳定性的方法。
通过计算各个输入参数对潮流计算结果的影响程度，可以评估计算结果对输入参数变化的敏感度，并识别不确定性因素。
3. 置信区间分析法置信区间分析法是一种用于评估潮流计算结果的不确定性的方法。
它通过构建置信区间，表示潮流计算结果的可信程度。
置信区间分析法可以在统计学框架下对潮流计算结果进行准确的可信度评估。
三、研究展望1. 基于深度学习的潮流计算方法近年来，深度学习在电力系统领域取得了显著的应用成果。
基于深度学习的潮流计算方法能够利用大量的数据和高级模型进行潮流计算，提高计算效率和准确性。
基于混沌多项式稀疏展开的含风电电力系统概率潮流计算
基于混沌多项式稀疏展开的含风电电力系统概率潮流计算基于混沌多项式稀疏展开的含风电电力系统概率潮流计算一、引言随着国家对可再生能源的日益重视和风电装机容量的不断增加，含风电电力系统的概率潮流计算变得越来越重要。
概率潮流计算是在考虑风电输出波动性的基础上，对电力系统进行可靠性评估和输电网优化管理的关键环节。
然而，由于风电输出与风速等环境因素相关，导致风电输出的随机性较大，给概率潮流计算带来了许多挑战。
本文将介绍一种基于混沌多项式稀疏展开的方法，用于含风电电力系统的概率潮流计算。
二、混沌多项式稀疏展开方法混沌多项式稀疏展开方法是一种利用混沌序列的特性构建多项式展开式的方法，该方法能够有效地处理含有随机性的系统。
首先，我们引入一个混沌序列，例如Logistic混沌序列，来随机生成一组多项式系数。
然后，根据这组系数构建一个多项式展开式，通过对该展开式的截断，可以实现有效的稀疏展开。
最后，利用展开式计算概率潮流，并对结果进行统计，得到含风电电力系统的概率潮流计算结果。
三、含风电电力系统概率潮流计算在含风电电力系统中，风电输出的波动性不仅受到风速的影响，还与风力机的工作状态和系统负荷的变化相关。
传统的概率潮流计算方法难以有效处理风电输出的随机性，因此需要借助混沌多项式稀疏展开方法来解决这个问题。
首先，我们需要建立含风电的概率潮流计算模型。
该模型包括了传统潮流计算模型，并考虑了风电输出的随机性。
通过引入风电输出的概率分布函数，结合混沌多项式展开式，我们可以得到含风电电力系统的概率潮流方程。
然后，利用混沌多项式稀疏展开方法，将概率潮流方程进行稀疏展开。
稀疏展开可以将多项式方程转化为一组非常简洁的指数项，从而减少计算的复杂性。
接下来，利用展开式计算概率潮流，并对结果进行统计。
通过多次重复计算，我们可以得到含风电电力系统的概率潮流计算结果。
这些结果可以提供给电力系统的规划和运行管理者参考，用于制定相应的决策。
四、实验结果与分析为了验证基于混沌多项式稀疏展开的方法对含风电电力系统概率潮流计算的有效性，我们进行了一系列的实验。
含风电场的电力系统潮流算法的改进
ｗｉ ｄ ｇ ｎ ｒ ｔ ｒ ｉｔ ａ ｏ ｉ ｔ ｉ ｙ ｖ ｒ ｕ ｆｏ ｅ ａ ｉｎ ｌ ｒｎ ｉ ｌ ｏ ｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓ ｗｉ ｄ ｇ ｎ ｒ ｔ ｒ ｏ ａ ｎ ｎ ｅ ｅ ａ ｏ ｎ ｏ Ｊ ｅ ｂ ｍａ ｒｘ ｂ ｉｔ ｅｏ ｐ ｒ ｔｏ ａ ｉ ｃｐ ｅ ｆａ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｎ ｅ ｅ ａ ｏ ，ｔ ｍｅ ｄ ｐ
应 用 于 接 有 风 电场 的 ４机 １ 节 点 测试 系 统 的潮 流计 算 ， 果 和 已 有 的 两 种 典 型潮 流计 算 方 法 接 近 ， 明 改 进 １ 结 表 后 的潮流算法有效合理 。 关键词 ： 电场 ； 风 电力 系 统 ； 步 发 电 机 ； 流 ； 差 修 正 量 ； 可 比矩 阵 异 潮 滑 雅
ｒ ＡＰ 。 Ｓ
ａ △Ｐ
ａ △Ｐ… ａ △Ｑ ］
根 据 简化 等值 电路 ， 风力 发 电机 的 电磁 功 率
为：
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最 终 的修 正方 程式 可表 示为 ：
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１２ ６
电 力 与 能 源
第 ３ 卷第 ２期 ３
２１ ０ ２年 ４月
含 风 电场 的 电力 系统 潮 流 算 法 的改 进
蔡 光 宗 ， 波 ， 勇锋 刘 林
（ 上海 电 力 设 计 院有 限 公 司 ， 海 上 ２０２） ０ ０ ５
摘 要 ： 了更 好 地 计 算 含 风 电场 的 电 力 系 统 潮 流 ， 立 了异 步 风力 发 电 机 的稳 态 等值 简 化 模 型 ， 对 原 有 电 为 建 并 力 系 统 潮 流 算 法 进 行 了 改 进 。改 进 的算 法 在 雅 可 比矩 阵 中 引入 了 异 步 风 力 机 滑 差 修 正 量 ， 正 雅 可 比 矩 阵 中 修 对 应 风 力 发 电机 节 点 的 元 素 ， 运 用 ＭＡＴＡ Ｂ编 程 实 现 含有 风 电 场 的 电力 系统 潮 流 计 算 。将 改 进 后 的算 法 并 Ｌ
电力系统潮流计算算法研究与优化
电力系统潮流计算算法研究与优化概述：电力系统是现代社会不可或缺的基础设施，而电力潮流计算是电力系统运行和规划中的重要工具。
潮流计算算法的研究和优化对于电力系统的稳定运行和经济调度至关重要。
本文将探讨电力系统潮流计算算法的研究现状、存在的问题以及如何进行优化。
1. 电力系统潮流计算算法的研究现状1.1 潮流计算算法的定义与发展电力系统潮流计算是指通过建立电力系统的数学模型，计算电力系统中各节点的电压、功率、电流等参数并分析其流动情况。
潮流计算算法的发展经历了传统的直接方法、迭代法以及基于优化的方法，如牛顿-拉夫逊法、高斯-赛德尔法和交替方向乘子法等。
1.2 现有算法的优缺点传统的潮流计算算法存在计算速度慢、精度不高等问题，特别对于大型电力系统而言，甚至无法满足实时计算的要求。
此外，现有算法对于非线性特性的处理和收敛性的保证也存在一定的挑战。
1.3 现有研究的方向与成果针对以上问题，学术界和工业界都开展了一系列的研究。
其中，一些研究聚焦在改进现有算法的收敛速度和准确性，如引入松弛因子、改进迭代策略等。
另外，一些研究探索了基于人工智能、机器学习和大数据分析的方法，如神经网络和遗传算法，以提高潮流计算的效率和精度。
2. 电力系统潮流计算算法的问题与挑战2.1 高效性与准确性的平衡潮流计算算法需要在保持高效性的同时，保证计算结果的准确性。
当前的一些高效算法在确保计算速度的同时，可能牺牲了计算结果的准确性。
因此，如何在高效性和准确性之间找到平衡是一个重要的挑战。
2.2 非线性和不确定性的处理电力系统的非线性特性和不确定性因素（如负载变化、可再生能源接入）给潮流计算带来了额外的困难。
现有的一些算法在处理非线性问题和不确定性方面还存在一定的不足，需要进一步研究和改进。
2.3 大规模系统的计算困难随着电力系统规模的扩大，大规模系统的潮流计算变得更加困难。
传统的算法难以满足大规模系统的计算要求，因此需要通过新的算法和优化方法来解决大规模系统的潮流计算问题。
电力行业的电力系统潮流计算与分析
电力行业的电力系统潮流计算与分析电力系统是一个复杂的能源交互网络，其潮流计算与分析对于电力行业的运营和规划至关重要。
本文将介绍电力系统潮流计算的基本原理、方法以及应用，并对一些常见的电力系统问题进行分析和解决。
一、电力系统潮流计算原理电力系统潮流计算是指通过建立和求解电力系统的节点电压和支路潮流等参数的方程组，来分析电力系统中各个节点和支路的电压、功率等参数。
其基本原理是基于电力系统中的潮流方程和节点电压平衡方程。
电力系统潮流方程是描述电力系统节点之间潮流传输关系的基本方程。
在潮流计算中，常用的潮流方程有M端潮流方程、PQ端潮流方程和PV端潮流方程。
这些方程反映了电力系统中不同类型节点的潮流传输特性，是潮流计算的基础。
节点电压平衡方程是电力系统潮流计算中的重要方程。
它根据电力系统的拓扑结构和能量守恒原理，描述了电力系统中各个节点的电压平衡关系。
通过求解节点电压平衡方程，可以得到电力系统中各个节点的电压值，从而确定电力系统的潮流分布情况。
二、电力系统潮流计算方法电力系统潮流计算方法包括迭代法、直接法和混合法等。
其中，迭代法是最常用和最经典的方法。
1. 迭代法迭代法是通过反复迭代计算来逼近电力系统的潮流计算结果。
常用的迭代法有高斯-赛德尔法、牛顿-拉夫逊法和快速潮流法等。
高斯-赛德尔法是一种基于节点顺序更新的迭代法，通过交替更新节点电压和支路潮流，逐渐逼近潮流计算结果。
牛顿-拉夫逊法是一种基于牛顿迭代法的改进方法，通过利用电压-节点功率雅可比矩阵的特性，加快了潮流计算的收敛速度。
快速潮流法是一种针对大规模电力系统的高效迭代法，通过合理的迭代策略和加速技术，提高了潮流计算的效率和准确性。
2. 直接法直接法是一种通过求解线性方程组来直接得到电力系统的潮流计算结果的方法。
常用的直接法有节点导纳矩阵法和母线导纳矩阵法等。
节点导纳矩阵法是一种基于电力系统拓扑结构的直接法，通过建立节点导纳矩阵和节点电流矩阵，求解节点电流和支路潮流。
含风电场电力系统随机有功优化潮流计算
３ ・ ０
第 ２期
陈丽光 ， ： 等 含风 电场 电力系统随机有功优化潮流计算
２ ２ 基 于机 会约 束规 划的最 优潮 流 ．
束 条件 的性质 、 形式 几乎 没有 要求 ， 是 它 由于 许多 这
在 有 功潮 流 优 化 中需 要考 虑 的约束 条 件 有 ： 线 路 的潮流 限制 、 机组 出力 限制和 系统旋 转备 用等 等 。 这些 约束都 是 电源发 电功率 的 函数 。对 于 加人风 电
陈 丽光 ， 文
（ 源供 电局 ， 东 河 源 河 广
波
５ ７０ ） １０ ０
摘
要 ： 风机 出力、 将 负荷变动的随机性 引入 经典 最有潮流模型 中， 以发 电费用最小为 目标 函数 ， 对约 束条件 （ 发 如
电机 出 力 限制 ， 线路 潮流 等 ） 以机 会 约 束形 式进 行 描 述 。 蒙特 卡 洛 模 拟 嵌 入 遗 传 算 法 的 方 法 来解 决该 优 化 问题 ， 以 ＩＥ ３ Ｅ Ｅ ０节点 系统 为例 说 明 该 方 法 的 有 效 性 和 可行 性 。 关 键 词 ： 力 系统 ； 会 约 束 ； 电机 组 ； 电 机 风 蒙特 卡 洛模 拟 文 章 编 号 ：０ ８— ８Ｘ（ ０２ ０ ０３ ０ 中 图分 类 号 ：Ｍ７ 文 献 标 识 码 ： １０ ０ ３ ２ １ ）２— ０ ０— ４ Ｔ ４ Ｂ
在 我 国 ， 期 由 于 发 电结 构 的 不 合 理 ， 电 长 火 所 占 比重 偏 大 。 由 此 加 剧 了 环 境 的 恶 化 和 资 源 的 匮乏 。 “ 二 五 ” 划 对 我 国能 源 结 构 的调 整 ， 十 规 国 家对 新 能 源 的投 资 比重 加 大 ， 来 越 多 的绿 色 越 能 源并 人 电 网 发 电 ， 风 电 则 是 绿 色 能 源 的 主 要 而 来 源 。据 相 关 研 究 资 料 统 计 ， 国可 开 发 利 用 的 我
电力系统中基于matpower的潮流分析与仿真研究
电力系统中基于matpower的潮流分析与仿真研究近年来，能源问题一直是各国共同关注的话题。
而在能源的生产、传输和分配过程中，电力系统的作用不容小觑。
电力系统的安全、可靠和经济运行对于社会的发展意义重大。
因此，电力系统的优化控制、故障的检测、诊断和恢复等方面的研究成为了重要的研究方向。
其中，潮流分析是电力系统研究的基础和核心内容。
一、潮流分析的概念和意义潮流分析是指计算电力系统中各个节点的电流、电压、功率等参数的过程。
在大型电力系统中，潮流分析是调度、运维、计划等领域的基础和核心技术。
潮流分析的目的是为电网编制、电力负荷预测、电力市场结算、电力运营等提供研究基础和计算方法。
同时，潮流分析也是电力系统的安全控制、稳定控制等领域的基础。
二、潮流分析的方法1. 框架和原理一般来说，潮流分析是经典分析的一个应用，主要通过母线潮流法和节点潮流法计算电网的状态。
母线潮流法是用电压、功率、电流、功率因数等参数，构成节点方程组，然后直接求解来自节点的电流、电压、功率等变量。
节点潮流法是通过同样的方式解决问题，但需要定义一个全局潮流方程来描述电网的状态和特性。
2. 常见的潮流分析方法根据潮流分析的方法和原理，常见的潮流分析方法主要包括以下几种：AC潮流分析、DC潮流分析、混流潮流分析、静态潮流分析、动态潮流分析等。
其中，AC潮流分析是一种最常见的潮流计算方法，在解决非线性电力网络问题中应用广泛。
三、基于matpower的潮流分析1. matpower的概念和原理Matpower 是一种基于 MATLAB 工具箱的开源的 Matl A B 包，主要用于电力系统潮流分析和力平衡计算。
Matpower 是一种用于电网计算的MATLAB 工具箱。
2. matpower的应用由于 matpower 的开放性和可扩展性特点，它可以使用各种技术限制来计算电力系统的状态。
matpower 在电力市场结算、发电机组蕴含价值分配、电能市场分区和能源搬移计算、可再生与传统生产能源计算，日前负荷预测等方面均有广泛的应用。
电力系统风电场节点模型研究及潮流计算
了节 点 电压 对 异步 风力 发 电 机 吸 收 无 功 功 率 的 影 响 。将 改 进 Ｒ Ｘ模 型 用 于 ＩＥ １ Ｅ Ｅ ４节 点 的 测 试 系 统 的 潮 流 计 算 中 ，
对 潮 流 计 算 结 果 进 行 对 比分 析 ， 明 了改 进 Ｒ 表 Ｘ模 型 的 有 效 性 。
ＷＡ Ｇ Ｌｎ ｈ ａ ， Ｎ Ｂ ｏ ｕ ， Ｉ ｕｊ ， Ｉ Ｎ ｉｇ Ｎ ｉｃ ｕ ｎ ＨＡ ａ ｇ ｏ Ｌ ｉｅ Ｊ Ｇ Ｎ ｎ Ｈ ｉ Ａ
（ ｃ ｏ ｌｏ ｔｍａｉｎ，Ｎｏｔｅ ｓ ＤｉｎｉＵ ｉｅｓｔ ｉ ｎ １ ２ １ Ｓ ｈ ｏ ｆＡｕｏ ｔ ｏ ｒｈ ａｔ ａ ｌ ｎｖ ｒｉ ｙ，Ｊｌ ３ ０ ２，Ｃ ｉａ ｉ ｈｎ ）
差 的变 化 对 有 功输 出 的 影 响 。文 献 ［ ］ 出 了 Ｒ ５提 Ｘ
Ｕ ５Ｉ 罱
风能 是一 种可 再生 的绿 色 能 源 ， 年来 能源 结 近
模 型 ， 型考 虑 了风 力 机 的 输 出 特 性 ， 模 比其 它模 型 完 善 ， 在 模 型 中有 ２个 迭 代 过 程 ： 规 潮 流 迭 代 但 常 计 算 和 异 步 机 的滑 差 迭 代 计 算 ， 因此 迭 代 次 数 增 加 ， 响收 敛速 度 。为此 ， 出在 传统 Ｒ 影 提 Ｘ模 型 的基 础 上对 其进 行改 进 ， 以使 之更 为 完 善 。改 进 的模 型 充 分考 虑 了 异 步 机 的 原 动 力 和 滑 差 之 间 的 函数 关 系、 无功 一电压 特 性 。在 修 正 方 程 中 ， 入 了异 步 引 机 的滑 差修 正 量 ， 异 步 机 的无 功 作 动 态 变 化 ， 将 相 应 的对雅 克 比矩 阵加 以修 正 ， 与传 统 Ｒ Ｘ模 型相 比 ， 不仅 保证 了 迭 代 过 程 具 备 牛 顿 一拉 夫 逊 法 的平 方 收敛 性 ， 而且保 持计 算 的准确 性 。
电力系统中的潮流计算与功率分配研究
电力系统中的潮流计算与功率分配研究概述：电力系统是现代社会不可或缺的基础设施之一，而潮流计算与功率分配是电力系统中的重要研究领域。
潮流计算是为了确定电力网络中各节点的电压幅值和相角，以及各支路的功率潮流分布情况。
功率的合理分配对于电力系统的正常运行和优化管理至关重要。
本文将深入探讨电力系统中潮流计算与功率分配的研究内容与方法。
一、潮流计算潮流计算是电力系统中的一项重要任务，用于解决电力系统中功率的分配问题。
潮流计算的基本原理是应用欧姆定律、克尔霍夫定律等基本电路理论，根据节点电压的平衡条件，通过建立电力系统的节点电压和功率之间的数学模型，求解节点电压和潮流分布。
潮流计算的方法主要包括迭代法、牛顿-拉夫森法、高斯-赛德尔法等。
迭代法是最常用的方法之一，其基本思想是通过多次迭代计算，不断逼近节点电压和潮流分布的准确解。
牛顿-拉夫森法是基于牛顿迭代法的一种优化算法，通过构造牛顿方程和雅可比矩阵，迭代求解节点电压和潮流分布。
高斯-赛德尔法是一种逐步逼近法，通过每次迭代只考虑一个节点的计算，较迭代法更为简单。
潮流计算的关键是建立电力系统的数学模型，包括节点连线、发电机、负荷等元件的参数，并考虑传输线阻抗、变压器和输电功率转移等因素。
此外，潮流计算还需要考虑电力系统中各元件的运行状态和调度策略，如发电机出力、负荷变化等，以求得准确的潮流分布结果。
二、功率分配功率分配是电力系统中的重要环节，目的是使发电机的出力能够满足负荷需求，并保持电力系统的稳定运行。
合理的功率分配可以最大限度地提高电力系统的运行效率和负荷供应可靠性。
功率分配的方法主要包括负荷流分配法和可行流分配法。
负荷流分配法是根据负荷需求和发电机能力进行功率分配的一种经典方法。
该方法将负荷按照一定的规则分配给各个发电机，使其共同承担起负荷供应任务。
可行流分配法是一种基于潮流计算的功率分配方法，通过求解电力系统的潮流方程，确定各发电机的出力，使得潮流计算结果满足系统稳定的要求。
风电场环境下的电力系统潮流算法
风电场环境下的电力系统潮流算法摘要：随着社会经济的发展，我国对电能的需求不断增加，电力系统发展迅速。
文章首先针对电力系统潮流算法的发展展开必要说明，而后进一步讨论了风电场环境下电力潮流计算的模型，对于加深该领域的理解有着积极价值。
关键词：电力：潮流计算：风电场引言风电场并网运行，当风电装机容量占总电网容量的比例较大时，风力发电的随机性将改变输电系统原有的潮流及网络损耗的分布，输电网运行的安全性会受到较大的冲击，运行的经济也会受到影响。
因此，为了研究风力发电接入电网以后对整个电力系统带来的影响，就必须计算大型风电场接入电网后的潮流。
1含风电场的电力系统最优潮流研究意义最优潮流是指当电力系统网络结构及负荷都给定时，在满足节点功率平衡及各种安全约束的条件下，通过调节系统中的控制参数使其目标函数或某一性能指标达到最优时的潮流分布。
最优潮流在电力系统的经济调度、系统规划设计及可靠性分析等方面得到了广泛应用，在节能减排、提高能源利用率和环境效益的大背景下，以风电为代表的分布式电源得到了迅速的发展，然而传统的最优潮流问题并没有考虑风电等不确定性因素，在风力发电飞速发展和追求低碳电力的影响下，大规模风电并网不可避免。
由于风能具有随机性、间歇性和不可控性的特点，使风电场输出功率具有强烈的随机性和波动性，加剧了电力系统运行中不确定因素的复杂程度，使电力系统潮流优化的难度增大，因此迫切需要研究大型风电场并网后对电力系统的影响。
包含风电场的电力系统最优潮流，在评估风电并网对电力系统运行的经济性和环境效益上起着非常重要的作用。
2电力系统潮流算法的发展对于电力系统潮流算法的研究，在很大程度上与计算机的发展保持了一种同步状态。
20世纪50年代，以节点导纳矩阵为基础的高斯赛德尔算法广泛应用，就是因为当时的计算机运算能力有限，但是算法本身较差的收敛性，又推动了算法本身的进步。
时至今日，计算机运算能力得到大幅度提升，对应的算法也呈现出新的特点。
电力系统潮流计算中风电场节点的处理方法
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华 北 电 力 技 术
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电力 系统潮流计算 中风 电场节点 的处理方法
胡 卫 红 王 玮 王 英林 肖海 波。 ， ， ，
（． １ 北京 交通 大 学 电 气 学 院 ， 京 １ ０ ４ ；． 北 ０ ０ ４ ２ 华北 电 力 设 计 院 ， 京 １ ０ １ ；．广 东 河 源供 电局 ， 东 河 源 ５ ７０ ） 北 ００１３ 广 １ ０ ０
２ Ｎｏ ｔ ｉａＰ ｗｅ ｎ ｉｅ ｒ ｇＣ ． ｄ ， ｅｊ ｇ １ ０ １ ， ｈｎ ； ． ｒｈＣｈｎ ｏ ｒＥ ｇｎ ｅ ｉ ｏ Ｌｔ ． Ｂ ｉｎ ０ Ｃ ｉａ ｎ ｉ ０ １
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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。
电力系统中的潮流计算与电能损耗优化研究
电力系统中的潮流计算与电能损耗优化研究电力系统作为现代社会不可或缺的能源供应基础设施，其正常运行对于社会的稳定运转至关重要。
潮流计算和电能损耗优化是电力系统运行中必不可少的两个环节，对于保证系统的可靠性和经济性具有重要意义。
本文将分别对电力系统中的潮流计算和电能损耗优化进行深入探讨，并提出一些应对策略。
一、电力系统中的潮流计算潮流计算是电力系统运行状态评估和控制的基础，通过计算电网各节点的电压、功率等参数，实现对电力系统的全面了解，为运行控制决策提供依据。
首先，我们需要了解潮流计算的基本原理。
潮流计算可以被视为一种复杂的节点电压和功率平衡问题。
通过建立节点电压相位和幅值的方程组，并根据电网拓扑连接关系以及节点功率平衡条件，通过迭代解方程组，可以得到电网各节点的电压和功率。
然而，在实际应用中，电力系统的规模庞大，存在大量的节点和支路，传统的潮流计算方法难以满足实时性和准确性的要求。
因此，研究者们提出了许多快速高效的潮流计算算法，例如快速潮流算法、直接分解法等。
其次，电力系统中的潮流计算不仅仅局限于传统的交流潮流计算，现如今直流输电系统的出现也对潮流计算提出了更高的要求。
与交流潮流计算相比，直流潮流计算具有更好的收敛性、更高的计算效率和更好的网络控制能力。
因此，需要针对电力系统中存在的直流输电特点，开展直流潮流计算的相关研究。
最后，潮流计算的准确性对于电力系统的运行和规划具有关键性的影响。
在实际应用中，需要结合电力系统的实时数据和实际运行条件进行潮流计算，确保计算结果的可靠性。
同时，通过分析潮流计算结果，可以发现潮流过载、电压稳定等问题，并提出相应的解决方案。
二、电能损耗优化研究电能损耗是电力系统中不可避免的现象，也是电力系统运行的一个重要指标。
通过对电能损耗的优化，可以实现电力系统的能源利用效率最大化，降低能源消耗和环境污染。
首先，电能损耗的产生主要来源于传输和配送过程中的线路损耗和变压器损耗。
通过优化电力系统的线路布局和变压器容量等因素，可以减少损耗的产生。
电力系统潮流计算方法研究
电力系统潮流计算方法研究电力系统潮流计算方法是电力系统分析中的重要环节，用于计算电力系统中各节点的电压幅值和相位角，以及各支路的潮流大小和方向。
潮流计算方法的研究旨在提高计算精度、降低计算时间，以满足电力系统的可靠性和经济性要求。
本文将介绍几种常见的电力系统潮流计算方法，并对比它们的优缺点。
传统的电力系统潮流计算方法包括节点法和潮流追溯法。
节点法是最简单直观的潮流计算方法，它将各节点的电压幅值和相位角作为未知量，通过节点间的功率平衡方程推导出各节点的电压值。
潮流追溯法是一种递推计算方法，通过先确定发电机节点的电压幅值和相位角，再由发电机节点按照潮流方向一层一层地计算各节点的电压值。
传统的潮流计算方法计算过程简单，但对大规模电力系统计算不够高效。
随着电力系统规模的不断增大和计算机技术的快速发展，求解电力系统潮流计算的方法也得到了很大的改进。
例如，改进的节点法采用迭代计算的方式，通过不断逼近的方法求解功率平衡方程，减少了计算误差。
改进的潮流追溯法则引入了割点和剩余网络追溯的技术，通过减少计算的节点数量和采用并行计算的方法提高了计算速度。
此外，也有基于潮流灵敏度分析、基于哈密顿环路等方法提出和发展。
相比传统方法，改进的潮流计算方法具有以下优点：一是计算精度高，由于采用了更加精确的求解方法，可以获得较为准确的潮流计算结果；二是计算速度快，通过引入并行计算和割点等技术，可以大大提高计算速度，适应大规模电力系统的计算需求；三是具有较好的稳定性和可靠性，由于采用了更加稳定的算法和计算技术，可以保证计算的稳定性和可靠性。
然而，改进的潮流计算方法仍然存在一些不足之处。
一方面，对于复杂的非线性电力系统，目前仍缺乏更加精确的解析解法，需要采用近似法或迭代法来求解；另一方面，改进的方法对计算资源和算法的要求较高，需要具备较强的计算能力和相应的计算软件支持。
此外，改进的潮流计算方法尚未在实际运行中广泛应用，需要进一步在实际系统中的验证和应用。
电力系统潮流计算与稳定分析研究
电力系统潮流计算与稳定分析研究概述：电力系统是现代社会不可或缺的基础设施，为各行各业提供稳定的电能供应。
潮流计算与稳定分析是电力系统运行和规划中至关重要的一项技术。
本文将着重探讨电力系统潮流计算与稳定分析的研究内容、方法和应用。
一、潮流计算潮流计算是为了分析电力系统中各个节点（发电机、输电线路、变压器等）的电压、功率、电流等重要参数的计算方法。
通过潮流计算，可以确定系统中各节点的电压稳态分布和功率传输情况，为电力系统的运行和规划提供基础数据。
常用的潮流计算方法包括节点电压法和功率平衡法。
节点电压法通过节点电压的迭代计算，逐步求解各个节点的电压值。
功率平衡法则基于功率守恒原则，将电力系统视为一个功率平衡的网络，通过建立功率平衡方程组来计算各个节点的电压值。
潮流计算的关键问题在于节点之间的潮流传输矩阵的计算和节点潮流方程的求解。
电力系统中的潮流传输矩阵是一个非常庞大的方阵，计算过程需要利用高性能的计算机设备和快速的迭代算法。
二、稳定分析电力系统稳定分析是为了评估系统在各种扰动情况下的稳定性能。
扰动包括短路故障、负荷波动、发电机故障等。
稳定分析通过计算系统的动态响应，判断系统是否能够维持稳定状态。
稳定分析可以分为三个主要的方面：小扰动稳定分析、暂态稳定分析和镇定稳定分析。
小扰动稳定分析是研究系统小幅度扰动下的稳定性，主要关注系统的固有频率、振荡模式等方面。
暂态稳定分析是研究系统在大幅度扰动下的稳定性，主要关注系统的动态响应和稳定恢复过程。
镇定稳定分析是研究系统在混沌状态下的稳定性，主要关注系统从紊乱状态到混沌状态的变化。
稳定分析需要考虑系统的稳定极限，以保证系统在各种故障和负荷波动下依然保持稳定运行。
稳定分析的方法包括时间域仿真、频域分析和能量函数法等。
时间域仿真通过模拟系统的动态行为，验证系统在各种工况下的稳定性。
频域分析则通过将系统的微分方程变换到频域，利用矩阵运算来计算系统的稳定域。
能量函数法则基于能量守恒原则，利用能量函数的变化情况来判断系统的稳定性。
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第36卷 第4期2008年4月Vol.36 No.4 Ap r. 2008电力系统潮流计算中风电场模型研究刘艳妮1,王 玮1,王英男2(1.北京交通大学电气工程学院,北京 100044;2.沈阳供电公司,辽宁沈阳 110003)摘 要:通过对潮流计算中风电场的几种模型进行对比分析,给出了基于变速恒频双馈异步发电机的风电场在潮流计算中的一种改进模型,该模型根据双馈异步发电机的静态特性对雅可比矩阵进行修正,准确地反映了此种类型风电场的特性,且计算简单易于实现。
通过算例计算,验证了其有效性。
关键词:变速恒频;双馈异步发电机;稳态模型;潮流计算;风电场作者简介:刘艳妮(19792),女,硕士研究生,研究方向为风力发电并网技术、电力系统建模与仿真。
中图分类号:T M711;T M614 文献标识码:A 文章编号:100129529(2008)0420058204Research on w i n d farm m odels for power flow ca lcul a ti onL IU Yan2ni1,WAN G W ei1,WAN G Ying2nan2(1.School of Electrical Engineering,Beijing J iaot ong Univ.,Beijing100044,China;2.Shenyang Electric Power Bureau,Shenyang210003,China)Abstract:Based on comparative analysis of several wind far m models f or power fl ow calculati on,an i m p r oved model of wind far m with the variable s peed constant frequency doubly2fed inducti on generat or is p r oposed.The model cor2 rects the Jacobian matrix according t o the static characteristics of the doubly2fed inducti on generat or s o that the char2 acteristics of the wind far m can be reflected p recisely.The calculati on is als o si m p le and p ractical.Exa mp le calcula2 ti on p r oves the model effective.Key words:variable s peed constant frequency;doubly2fed inducti on generat or;steady2state model;po wer fl ow calcu2 lati on;wind far m 目前,风电场中所用风力发电机组主要有:基于普通异步发电机的恒速恒频风电机组和基于双馈异步发电机的变速恒频发电机组2种。
针对不同类型的发电机组,在潮流计算中的模型也应该是不同的。
1 潮流计算中风电场模型的研究现状1.1 基于恒速恒频发电机组的风电场潮流计算模型现有的关于潮流计算中风力发电场的模型大多是针对恒速恒频发电机组建立的。
由于异步发电机在发出有功功率的同时要消耗无功功率,其输出的有功功率取决于风速大小,而消耗的无功功率则和并网点的电压有关。
异步发电机的滑差变化,其发出有功功率随之改变,同时风轮机转速、尖速比、风能利用系数以及风力机机械功率也随之变化[1],根据功率守恒原理,对风电场节点需作特殊处理。
由上述不同角度出发,潮流计算中风力发电场模型可分为两大类:P Q模型和RX模型。
(1)P Q模型P Q模型相对比较简单,最早的P Q模型[2]根据风电场的有功功率和给定的功率因数,估算出风场的无功功率,然后将风场作为一个普通P Q 节点加入潮流计算程序完成计算。
由于风场吸收的无功功率随着电力系统运行情况而变,风场功率因数在不同系统运行方式下是变化的。
为了提高模型的准确性,产生了各种改进的P Q模型。
文献[3]在建立P Q模型时根据有功功率调整无功功率,在有功功率已知的情况下,根据有功功率与无功功率的近似解析式求得风场无功功率,然后进行计算。
其中有功功率与无功功率的近似关系可由实验数据获得,或者通过对异步机的稳态等值电路进行简化推导而得。
该方法仅考虑了无功功率随有功功率变化的关系,因而误差依然较大。
文献[4～5]中基于异步机的稳态等值电路,考虑了有功功率和风场节点电压对无功功率的影响,由已知的有功功率和设定的初始节点电压得刘艳妮,等 电力系统潮流计算中风电场模型研究59(总447)到无功功率,将风场节点作为P Q节点加入潮流计算程序,此后反复迭代修正节点电压,进而修正无功功率,或者直接修正无功功率,最终确定出风场注入电网的有功功率和无功功率。
该方法具有较好的准确性,但由于整个迭代过程分2步完成,具有迭代次数多,收敛速度慢的缺点。
文献[6]根据异步机稳态等值电路,推导出有功功率与无功功率以及机端电压的关系式,在异步机的有功出力已知,忽略风场内部电网的前提下,风场总的无功功率是节点电压的函数,根据这一函数关系对潮流雅可比矩阵中风电场节点的无功增量对电压的偏导数进行修正,从而完成潮流计算,具有较好的准确性。
(2)RX模型RX模型[7]把异步电机的滑差表示成机端电压和有功功率的函数,给定初始滑差和风速,由异步机等值电路写出异步机等值阻抗Z=R+j X,将发电机视为阻抗型负荷加入潮流程序,得到风力发电机的电磁功率,另外由风速等信息计算出风力机的机械功率,根据2个功率之差值修正滑差,反复迭代,最终使风力机机械功率与发电机电磁功率相平衡。
RX模型充分考虑了风力发电机的输出功率特性,属于比较完善的模型,但此模型的迭代过程也是分2步完成:常规潮流迭代计算和异步发电机的滑差迭代计算,总迭代次数多,收敛速度慢。
文献[1]对上述RX模型进行了改进,在雅可比矩阵中引入风电机组电磁功率与机械功率之差和滑差修正量,相应地对雅可比矩阵形式加以修改,在潮流迭代过程中获取滑差修正量,进行滑差修正,从而减少了迭代次数。
1.2 基于变速恒频发电机组的风电场潮流计算模型双馈异步发电机发出的有功功率的大小主要取决于风速,而无功功率的大小取决于控制方式:恒功率因数控制或恒电压控制。
潮流计算中,在不同的控制方式下双馈异步机风电场可以视为P Q节点或P V节点,但由于其功率组成的复杂性,也不能简单处理。
双馈异步机注入系统的有功功率由定子绕组发出的有功功率和转子绕组发出或消耗的有功功率两部分组成,其无功功率也是由2部分组成,一部分是发电机定子侧发出或吸收的无功功率,另一部分是变流器在电机定子侧整流器(逆变器)发出或吸收的无功功率[9]。
而采用恒功率因数控制运行方式时,是保持定子侧输出功率的功率因数为恒定值,这样在计算中需要对风场节点进行相应处理才能视为P Q节点。
当采用恒电压运行方式时,风场节点可作为P V节点进行潮流计算,但由于定子侧无功功率受到定子绕组、转子绕组和变流器最大电流的限制,此时需考虑到各种限制条件。
文献[8～9]给出了潮流计算中变速恒频风电机组的模型。
在恒功率因数方式下,设定初始电压,利用单台发电机总的有功功率与定子有功功率的关系式求取定子发出的有功功率,进而由给定功率因数计算无功功率,风场节点作为P V 节点进行潮流计算,如此反复迭代,进行电压[9]或功率[10]的修正,最终完成全电网的潮流计算。
该方法亦分2步迭代,迭代次数多,计算量较大。
在恒电压运行方式下,考虑无功功率极限,计算开始时将变速恒频发电机组处理为P V节点,确定机组的无功功率极限,当风电机组发出的无功功率超过无功功率极限时,其节点属性从P V节点转换为P Q节点。
2 改进的变速恒频风电机组潮流计算模型2.1 双馈异步机的功率特性双馈异步机的稳态等值电路见图1。
r s和x s———定子绕组的电阻和漏抗;r r和x r———转子电阻和漏抗;xm———激磁电抗;s———转差(下标s表示定子侧物理量)。
图1 双馈异步发电机等值电路当风速为已知时,可以通过风电机组的风功率特性求得该风速下发电机注入系统的总有功功率Pe,Pe由2部分组成,一部分是由定子绕组发出的有功功率Ps,另一部分是转子绕组发出或消耗的有功功率Pr。
根据图1中正方向的规定,转速高于同步转速时,转子绕组发出有功功率,Pr> 0;转速低于同步转速时,转子绕组吸收有功功率, P r<0。
在忽略定子绕组电阻的情况下,转子绕组上发出的功率可表示为[9]:60(总448)2008,36(4)P r =r r x 2ss (P 2s +Q 2s )x 2m U 2s+2r r x ssx 2mQ s -sP s +r r U 2s x 2m(1)式中 x ss =x s +x m ,U s =|U s |。
风电机组注入系统的有功功率为:P e =P s +P r =r r x 2ss (P 2s +Q 2s )x 2m U 2s+2r r x ssx 2mQ s +(1-s )P s +r r U 2s x 2m(2)其中,转差s 可由变速恒频风电机组的转速控制规律求取,若发电机的同步转速为ω1,转子本身的旋转速度ω,则s =(ω1-ω)/ω1,图2所示为某变速恒频风电机组的转速特性。
图2 某变速恒频风电机组转速特性2.2 潮流计算模型由于变流器传递的有功功率比较小,因而由变流器吸收或发出的无功功率很小,可近似认为变速恒频风电机组的无功功率Q e 等于定子绕组的无功功率Q s 。
当采用恒功率因数方式时,事实上是定子侧的恒功率因数运行[8,10],若功率因数设定为cos <,则有Q e =Q s =P s tan <(3)将上式代入式(2),得P e =P s +P r =r r x 2ss P 2s x 2m U 2s(1+tan 2<)+(1+2r r x ss tan <x 2m-s )P s +r r U 2s x 2m(4)由式(3)～(4)可解得Q e =-b U 2s +U s c U 2s +4aP e2atan <(5)式中 a =r r x 2ss x 2m(1+tan 2<),b =1+2r r x ss tan <x 2m-s ,c =(1-s )2+4r r x ss tan <x 2m(1-s )-4r 2r x 2ss x 4m对于具有n 台风力发电机的风电场,忽略风电场内部线路损耗和变压器损耗,假定所有机组具有相同的机端电压,并且等于待求的风场母线电压U f 。