第11章_电力系统的潮流计算
实验一电力系统潮流计算
实验一电力系统潮流计算
一、实验背景
潮流计算是电力系统的基础，也是电力系统优化设计的前提。
它是一种求解受非线性条件制约的线性方程组的数值方法，能够求解电力系统的稳态潮流，即电力系统在其中一种操作或运行状态下的电压、电流大小和方向。
潮流计算可以为电力系统的综合分析、可靠性分析、功率调度、故障分析、电压控制、电源接入分析、调节器诊断、可调装置分析等提供重要的输入参数。
二、实验步骤
（1）系统参数设置：确定潮流计算模型中的系统参数，包括拓扑结构、主变参数以及节点馈电和负荷数据。
（2）特性参数选择：确定潮流计算模型中特性参数，包括电抗器、变压器的损耗参数、电容器的补偿方式以及可调节装置参数等。
（3）潮流程序的编制：根据模型结构，以及确定的参数，编制潮流计算程序。
（4）潮流计算的运行：运行潮流计算程序，得到电力系统中的线路电流、电压、有功、无功等参数。
（5）潮流计算结果分析：分析潮流计算结果，验证潮流计算模型和输入参数的准确性，对电力系统的可靠性进行评价和优化设计。
三、实验过程
此次实验采用PSCAD/EMTDC软件。
电力系统潮流计算
S 0 (GT jBT )U 2
注意单位！ （4-29） （4-31）
双绕组变压器功率损耗计算
总的有功损耗：PT PTS P0 总的无功损耗：
QT QTS Q0
（一）电力网的功率损耗 ▪三绕组变压器的功率损耗计算
PT PTS1 PTS 2 PTS 3 P0 QT QTS1 QTS 2 QTS 3 Q0
开式电力网的潮流计算
解：
1）根据已知条件，进行各元件参数计算；
画出计算用等值电路：
已知量
待求量
2) 应用前述阻抗环节的功率、电压计算方法，由 末端往始端逐环节递推计算……
开式电力网的潮流计算
2）已知末端功率及始端电压，
求网络潮流分布
✓ 计算网络元件参数并作等值电路；
✓ 设全网为UN，从末端向始端逐段近似推算各元 件的功率损耗和功率分布；
➢ 给定网络始端（或末端）的功率及电压， 求潮流分布。（两种，但都属于已知为 同侧量）
➢ 给定网络末端功率及始端电压（或始端 功率及末端电压）求潮流分布。（两种， 但都属于已知为异侧量）
开式电力网的潮流计算 1）已知末端功率及电压，作潮流计算：
将电压和功率由末端向始端交替推进 ；
对于110KV及以下网络，可略去电压降落的 横分量，从而使计算简化；
电压的降落、损耗及偏移
输电系统其它相关技术经济指标： 电压损耗率% U1 U2 100 UN
始端电压偏移% U1 U N 100 UN
末端电压偏移% U 2 U N 100 UN
输电效率％ P2 100 P1
二、开式电力网的潮流计算
简称”开式网”，可分为： ➢ 同一电压等级的开式网（无变压器） ➢ 多级电压开式网（含变压器）
11第十一章_电力系统的潮流计算
S T1
S cir
S T2
Z T 1 S LD Z T 1 Z T 2
* *
*
S cir
E VA 1 VA2 VA ( k 1 k 2 ) ——环路电势
变比不同的变压器并联运行 时的功率分布
V N H —— 高压侧额定电压
环路电势可由环路的开口电压确定。 (1) 开口在高压侧，阻抗相应归算至高压侧:
二、两级电压的开式电力网 已知末端功率SLD和首端电压VA， 求末端电压Vd和网络的功率损耗。
开式网络及其等值电路
① ②
作含理想变压器的 等值电路。 将第二段段线路参 数归算到第一段。
2 2 2 R2 k R2 , X 2 k X 2 , B2 B2 k
11-2 简单闭式网络的功率分布计算
V PR QX V
V 1 Va V
４．若有功分点和无功分点不重合，则在无功分点拆开。
５．具有分支线的两端供电网络讨论。
（节电3与节点2，哪点电压最低？）
三、含变压器的简单环网的功率分
用戴维南等值原理计算环网中的环 流，环流的共轭与相应的额定电压之积 即为循环功率Scir。
变比不同( k 1 k 2 ) 的变压器 并联运行。
( Z 1 2 Z b 2 ) S 1/ V N Z b 2 S 2/ V N Z a1 Z 1 2 Z b 2 ( Z 12 Z b2 ) S 1 Z b2 S 2 Z a1 Z 1 2 Z b 2
* * *
*
*
Va Vb Z a1 Z 1 2 Z b 2
V N H ( k 1)
2
Z T 1 Z T 2
电力系统潮流计算
3.2.1 节点电压方程与节点导纳矩阵和阻抗矩阵
将节点电压法应用于电力系统潮流计算，变量为节点电压与节
点注入电流。通常以大地作为电压幅值的参考（U0 = 0），以
系统中某一指定母线的电压角度作为电压相角的参考，以支路
导纳作为电力网的参数进行计算。节点注入电流规定为流向网
络为正，流出为负。
Pmax P
表征年有功负荷曲线特点的两个指标
0
年最大负荷利用小时数 Tmax
t Tmax 8760
根据年负荷曲线，可求得全年所需电能：
8760
A 0
Pdt MWh
定义年最大负荷（最大值 Pmax）利用小时： Tmax
A Pmax
h
Tmax 越大，负荷曲线越平坦
负荷曲线为一水平线时， Tmax 达到最大值8760 (h)
2
1 ZT1
2
Zl
T2
34
3
ZT2 4
YT3
Yl /2
YT2
已知末端功率和电压， 计算网上潮流分布。
1 ZT1 2 Zl
3 ZT2 4
已知始端功率和电压， 计算网上潮流分布。
Y20
Y30
已知末端功率和始端电 压，计算网上的潮流。
不管哪种情况，先作等值电路
3.1.3 辐射形网络的分析计算
1）已知末端功率、电压 利用前面的方法，从末端逐级 往上推算，直至求得各要求的量。
Pm(t)
损耗称年电能损耗，是电网运行经
济性的指标。
Pmi
1）年电能损耗的准确计算方法
已知各负荷的年有功和无功负荷曲线 时，理论上可准确计算年电能损耗。
8760小时分为 n 段，第 i 时段时间为 Dti (h)，全网功率损耗为DPi (MW)，则 全网年电能损耗为
电力系统潮流计算机算法
电力系统潮流计算机算法电力系统潮流计算是电力系统分析中最基本的一项计算，其目的是确定电力系统中各母线电压的幅值和相角、各元件中的功率以及整个系统的功率损耗等。
随着计算机技术的发展，电力系统潮流计算算法也在不断更新和完善。
以下是电力系统潮流计算的一些常用算法：1. 牛顿-拉夫逊法（Newton-Raphson Method）：这是一种求解非线性方程组的方法，应用于电力系统潮流计算中。
该方法在多数情况下没有发散的危险，且收敛性较强，可以大大节约计算时间，因此得到了广泛的应用。
2. 快速迪科法（Fast Decoupled Method）：这是一种高效的电力系统潮流计算方法，将电力系统分为几个子系统进行计算，从而提高了计算速度。
3. 最小二乘法（Least Squares Method）：这是一种用于求解线性方程组的方法，通过最小化误差平方和来获得最优解。
在电力系统潮流计算中，可用于优化电压幅值和相角。
4. 遗传算法（Genetic Algorithm）：这是一种全局优化搜索算法，应用于电力系统潮流计算中，可以解决一些复杂和非线性问题。
5. 粒子群优化算法（Particle Swarm Optimization）：这是一种启发式优化算法，通过模拟鸟群觅食行为来寻找最优解。
在电力系统潮流计算中，可用于优化网络参数和运行条件。
6. 模拟退火算法（Simulated Annealing）：这是一种全局优化搜索算法，应用于电力系统潮流计算中，可以在较大范围内寻找最优解。
7. 人工神经网络（Artificial Neural Network）：这是一种模拟人脑神经网络的计算模型，可用于电力系统潮流计算。
通过训练神经网络，可以实现对电力系统中复杂非线性关系的建模和预测。
以上所述算法在电力系统潮流计算中起着重要作用，为电力系统运行、设计和优化提供了有力支持。
同时，随着计算机技术的不断发展，未来还将出现更多高效、精确的电力系统潮流计算算法。
电力系统的潮流计算
第11章 电力系统的潮流计算§11.0 概述§11.1 开式网络的电压和功率分布计算 §11.2 闭式网络潮流的近似计算方法 §11.3 潮流计算的数学模型 §11.4 牛顿一拉夫逊法的潮流计算 §11.5 P-Q 分解法潮流§11.0 概述1、定义：根据给定的运行条件求取给定运行条件下的节点电压和功率分布。
2、意义：电力系统分析计算中最基本的一种：规划、扩建、运行方式安排。
3、所需： ① 根据系统状态得到已知条件：网络、负荷、发电机。
② 电路理论：节点电流平衡方程。
③ 非线性方程组的列写和求解。
4、已知条件： ① 负荷功率LD LD jQ P +② 发电机电压5、历史：手工计算：近似方法（§11.1，§11.2）计算机求解：严格方法§11.1 开式网络的电压和功率分布计算注重概念，计算机发展和电力系统复杂化以前的方法。
1、已知末端功率和未端电压， 见1.11Fig 解说：已知4V 和各点功率434343V X Q R P V +=∆3V 2V 1V 4V11R jx +2R jx +3R jx +23S 4S434343V R Q X P V -=δ34232343)(V V V V V V ∆+≈+∆+=δ)(332424243jX R V Q P S LOSS ++=4333S S S S LOSS ++='由此可见：利用上节的单线路计算公式，从末端开始逐级往上推算。
2、已知末端功率和首端电压以图11.1讲解，已知V 1和各点功率迭代法求解：① 假定末端为额定电压，按上小节方法求得始端功率及全网功率分布 ② 用求得的始端功率和已知的始端电压，计算线路末端电压和全网功率分布 ③ 用第二步求得的末端电压重复第一步计算④ 精度判断：如果各线路功率和节点电压与前一次计算小于允许误差，则停止计算，反之，返回第2步重复计算。
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。
电力系统潮流计算用到的公式
电力系统潮流计算用到的公式电力系统潮流计算是电力系统运行和规划中的重要工作之一，它可以用来计算电力系统中各个节点的电压幅值和相角，以及各个支路的功率流动情况。
潮流计算的结果可以提供给系统运行人员和规划人员参考，用于电力系统的优化调度和规划设计。
在电力系统潮流计算中，常用的公式主要包括节点功率平衡方程、支路功率平衡方程、节点电压平衡方程以及支路电压平衡方程等。
节点功率平衡方程是电力系统潮流计算的基础，它描述了电力系统各个节点的功率平衡关系。
节点功率平衡方程可以用下面的公式表示：P_i - P_Gi + P_Li = 0Q_i - Q_Gi + Q_Li = 0其中，P_i和Q_i分别表示第i个节点的有功功率和无功功率，P_Gi 和Q_Gi表示第i个节点的发电机有功功率和无功功率，P_Li和Q_Li表示第i个节点的负荷有功功率和无功功率。
节点功率平衡方程表示了电力系统中各个节点的功率输入和输出之间的平衡关系。
支路功率平衡方程用来描述电力系统中各个支路的功率平衡关系。
支路功率平衡方程可以用下面的公式表示：P_ij + P_ji = 0Q_ij + Q_ji = 0其中，P_ij和Q_ij表示从节点i到节点j的有功功率和无功功率，P_ji和Q_ji表示从节点j到节点i的有功功率和无功功率。
支路功率平衡方程表示了电力系统中各个支路的功率流动之间的平衡关系。
节点电压平衡方程用来描述电力系统中各个节点的电压平衡关系。
节点电压平衡方程可以用下面的公式表示：|V_i|^2 - |V_Gi|^2 + |V_Li|^2 + 2*Re(V_i*conj(Y_ij*V_j)) = 0其中，|V_i|表示第i个节点的电压幅值，|V_Gi|表示第i个节点的发电机电压幅值，|V_Li|表示第i个节点的负荷电压幅值，Y_ij表示从节点i到节点j的导纳，V_j表示节点j的电压。
节点电压平衡方程表示了电力系统中各个节点的电压输入和输出之间的平衡关系。
电分第11章_电力系统的潮流计算
西北农林科技大学水利与建筑工程学院
动力与电气工程系 王斌
电力系统的潮流计算—开式网络的电压和功率分布计算
开式网络的电压和功率分布计算步骤
Step1：制定一相等值电路；
Step2：计算运算负荷Sb，Sc ，Sd ； Step3：回代计算：设定各节点电压初值（VN），从末端d节点开始，计算各支路功率损耗 和首末端功率，直到A点；
收敛判据
西北农林科技大学水利与建筑工程学院
max Vi ( k 1) Vi ( k ) ，i b, c, d
动力与电气工程系 王斌
电力系统的潮流计算—开式网络的电压和功率分布计算
开式网络的电压和功率分布计算步骤
Step2：计算运算负荷Sb，Sc ，Sd ；近似假定各节点电压为VN，并联支路充电功率计入相
等） Step3：回代计算：按照支路编号顺序，计算各支路 功率损耗和首末端功率；
c A 7 b 6 4 5 e
1
d 2 3
f g
( k ) S (j k ) Sij
(k ) Sij
mN j
S
h
(k ) ( k ) Sij ( k ) Sij ；Sij
(k ) jm
Sd；S3 S3 SL3 S3
Sc S3 ；S2 S2 SL2 S1 Sb S2 ；S1 S1 SL1 S2
2 2 2 P32 Q3 2 P22 Q2 P Q 1 1 SL3 ( R3 jX 3 ) SL2 ( R j X ) S ( R1 jX1 ) 2 2 2 L1 2 2 VN VN VN
1
ZI SI
V 3
3
I
第11章 电力系统潮流计算-手算
S a1, LD Scir
Sb 2
Z a1 S1 ( Z a1 Z 12 ) S 2 Z a1 Z 12 Z b 2
Z a1 Z 12 Z b 2
(V a V b )VN
Sb 2, LD Scir
第11章 电力系统潮流计－手算
1
Z12 S12
c
2 2
Zb2 Sb2
d
b
S1
S2
S a1
( Z 12 Z b 2 ) S1 Z b 2 S 2 Z a1 Z 12 Z b 2 Z a1 S1 ( Z a1 Z 12 ) S 2 Z a1 Z 12 Z b 2
例(习题集例2-5) 110KV简单环网示于题，导线型号均为LGJ-95，已知： 线路AB段为40KM，AC段30KM，BC段30KM；变电所负荷为SB＝20＋ j15MVA，SC＝10+j10MVA。电源点A点电压为115KV。 求电压最低点和此网络的最大电压损耗和有功总损耗； (导线参数：LGJ-95 r＝0.33Ω /km, x=0.429Ω /km, b=2.65X10-6s/km)
SB
S LDb
B
c
环网
SC
S LDc
两端供电网
第11章 电力系统潮流计－手算
11.2 闭式网的潮流计算
A
b
c
d
B
第1步: 做简化的等值电路及其相应的 运算负荷或运算功率
B
jΔQB3
第11章 电力系统潮流计－手算
11.2 闭式网的潮流计算
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。
电力系统潮流计算
武汉理工大学《电力系统分析》课程设计目录摘要 (1)1课程目的 (2).2潮流计算的理论方法 (2)2.1潮流计算简介 (2)2.2牛顿-拉夫逊法概述 (3)2.2.1牛顿-拉夫逊法基本原理 (3)2.2.2牛顿-拉夫逊法求解过程 (6)2.3牛顿-拉夫逊法潮流计算程序框图 (6)3计算实例 (8)4手工计算过程 (9)4.1等值电路 (9)4.2计算过程 (9)5 MATLAB程序设计 (14)5.1 程序 (14)5.2 程序结果 (20)5.3运行结果与分析 (23)6小结及体会 (25)7参考文献 (26)摘要电力系统是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。
电力系统的主体结构有电源、电力网络和负荷中心。
电源指各类发电厂、站，它将一次能源转换成电能；电力网络由电源的升压变电所、输电线路、负荷中心变电所、配电线路等构成。
它的功能是将电源发出的电能升压到一定等级后输送到负荷中心变电所，再降压至一定等级后，经配电线路与用户相联。
电力系统中网络结点千百个交织密布，有功潮流、无功潮流、高次谐波、负序电流等以光速在全系统范围传播。
它既能输送大量电能，创造巨大财富，也能在瞬间造成重大的灾难性事故。
实际电力系统的潮流计算主要采用牛顿-拉夫逊法。
按电压的不同表示方法，牛顿-拉夫逊潮流计算分为直角坐标形式和极坐标形式两种。
本次计算采用极坐标形式下的牛顿-拉夫逊法，牛顿-拉夫逊法有很好的收敛性，但要求有合适的初值。
目前matlab已成为国际控制界最流行、使用最广泛的语言了。
它的强大的矩阵处理功能给电力系统的分析、计算带来很多方便。
所以本次课程设计程序设计采用matlab计算。
关键字：潮流计算牛顿-拉夫逊法matlab电力系统潮流计算课程设计1课程目的通过课程设计, 使学生巩固电力系统潮流计算的基本原理与方法，掌握潮流计算的数值求解方法(节点导纳矩阵，修正方程)，开发系统潮流计算的计算程序。
电力系统的潮流计算
QB2
1 2
BV22
线路
S0 (GT jBT )V 2 变压器
S0
P0
jQ0
P0
j
I0% 100
SN
直接用变压器空载试
验数据计算
8
开式网络的电压和功率分布计算
一、已知供电点电压和负荷点功率时的计算方法 ➢ 已知末端的功率和电压：从末端开始依次计算出
电压降落和功率损耗。
➢ 已知电源点的电压和负荷的功率：采取近似的方 法通过叠代计算求得满足一定精度的结果
V1 S ' R
I
jX S '' V2
I
S LD
V1 V2 (R jX )I
5
计算电压降落时,必须用同一端的电压与功率.
V2
V2
P''R Q'' X V2
P'' X Q''R V2
arctg V2
V2 V2
V1
V2
P'R Q'X V1
P'X Q'R V1
arctg V1
Sb SG STc S0c jQB2 jQB3
1
b
2
c
3
d
A
Tb
Tc
Td
SLDb
SG
G
SLDd
16
二、两级电压的开式电力网计算
➢ 计算方法一：包含理想变压器，计算时，经过理
想变压器功率保持不变，两侧电压之比等于实际
变比k。
L-1 b
A
Tc
1 A
b Z'T c' k:1 c
Sc
Sd
VAb
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研究电力系统稳态运行情况的一种基本电气计算。
它的任务是根据给定的运行条件和网路结构确定整个系统的运行状态，如各中的功率分布以及功率母线上的电压（幅值及相角）、网络损耗等。
电力系统潮流计算的结果是电力系统稳定计算和故障分析的基础。
意义：（1）在电网规划阶段，通过潮流计算，合理规划电源容量及接入点，合理规划网架，选择无功补偿方案，满足规划水平的大、小方式下潮流交换控制、调峰、调相、调压的要求。
（2）在编制年运行方式时，在预计负荷增长及新设备投运基础上，选择典型方式进行潮流计算，发现电网中薄弱环节，供调度员日常调度控制参考，并对规划、基建部门提出改进网架结构，加快基建进度的建议。
（3）正常检修及特殊运行方式下的潮流计算，用于日运行方式的编制，指导发电厂开机方式，有功、无功调整方案及负荷调整方案，满足线路、变压器热稳定要求及电压质量要求。
（4）预想事故、设备退出运行对静态安全的影响分析及作出预想的运行方式调整方案。
总结为在电力系统运行方式和规划方案的研究中，都需要进行潮流计算以比较运行方式或规划供电方案的可行性、可靠性和经济性。
同时，为了实时监控电力系统的运行状态，也需要进行大量而快速的潮流计算。
因此，潮流计算是电力系统中应用最广泛、最基本和最重要的一种电气运算。
在系统规划设计和安排系统的运行方式时，采用离线潮流计算；在电力系统运行状态的实时监控中，则采用在线潮流计算。
潮流计算的发展史利用电子计算机进行潮流计算从20世纪50年代中期就已经开始。
此后，潮流计算曾采用了各种不同的方法，这些方法的发展主要是围绕着对潮流计算的一些基本要求进行的。
对潮流计算的要求可以归纳为下面几点：（1）算法的可靠性或收敛性（2）计算速度和内存占用量（3）计算的方便性和灵活性电力系统潮流计算属于稳态分析范畴，不涉及系统元件的动态特性和过渡过程。
因此其数学模型不包含微分方程，是一组高阶非线性方程。
电力系统潮流计算
电力系统潮流计算简介潮流计算是电力系统运行与规划的重要工具之一，通过计算电力系统的节点电压、电流及功率等参数，可以帮助分析系统运行情况、评估电力系统稳定性和负荷承载能力，为电力系统的优化调度和规划提供依据。
本文将介绍电力系统潮流计算的基本原理和常用的数学模型，以及潮流计算的算法和应用。
潮流计算原理电力系统潮流计算是基于电力系统的等值模型进行的。
等值模型是对电力系统的复杂网络结构进行简化，将电力系统视为一组节点和支路的连接图，其中节点表示发电机、变电站和负荷，支路表示输电线路和变压器。
潮流计算的基本原理是基于电力系统的基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律，通过建立节点电压和支路功率的方程组，求解方程组得到电力系统中各节点的电压、电流和功率等参数。
潮流计算可以分为直流潮流计算和交流潮流计算两种。
直流潮流计算直流潮流计算是将电力系统视为直流电路进行计算的一种简化方法。
在直流潮流计算中，各节点的电压都假设为恒定值，即不考虑电力系统中的电压相位差。
直流潮流计算可以较准确地求解直流电力系统的电压、电流和功率等参数，常用于电力系统的初始计算和短期稳定计算。
交流潮流计算交流潮流计算是对电力系统的交流特性进行全面分析和计算的方法。
交流潮流计算考虑电力系统中的电压相位差和电流谐波等复杂情况，可以求解电力系统中各节点的电压、电流和功率的精确值。
交流潮流计算常用于电力系统长期稳定计算、电力系统规划和扩容的分析等。
潮流计算数学模型潮流计算的节点电压方程假设电力系统有n个节点，节点的电压记为V i，支路的电流记为I ij。
根据基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律，可以得到潮流计算中节点电压方程的数学表达式：$$ \\begin{align*} \\sum_{j=1}^n Y_{ij}V_j &= I_{i}^g - I_{i}^l \\\\ I_{ij} &= Y_{ij} (V_i - V_j) \\end{align*} $$其中，Y ij是节点i和节点j之间的支路导纳，I i g和I i l分别是节点i的总注入电流和总负荷电流。
简单电力系统的潮流计算
—线路的电压降落和功率损耗—变压器的电压降落和功率损耗—辐射网潮流计算—环网潮流计算*电力系统潮流计算是指节点电压和支路功率分布的计算。
详细地讲，电力系统潮流计算就是根据给定的某些运行条件（比如：有功、无功负荷，发电机的有功出力，发电机母线电压大小等）和电力系统接线方式，求解电网中各母线的电压、各条线路和各台变压器中的功率及功率损耗。
*标志电网电压运行水平的指标（1）电压降落—指线路始、末两端电压的相量差即：（2）电压损耗（或电压损失）—指线路始、末两端电压的数量差，即：U1–U2或（3）电压偏移—指线路始端或末端电压与线路额定电压的数值差，即：U1–U N 及 U2–U N或*线路的电压降落和功率损耗取，则电压降落为：相量图：如果取，则当采用Π型等值电路时，必须考虑并联导纳支路的功率：电压降落：三相功率损耗：注意：公式中的功率为三相功率，并且为直接流入或流出阻抗的功率；电压为线电压。
如果功率为容性，即，则有关公式中的无功功率符号要改变，为：*变压器的电压降落和功率损耗与线路的计算类似。
比如，已知功率和电压则:*放射式电网的潮流计算放射式电网可以简化为末端有一个集中负荷时的线路（或包括变压器）：首先作等值电路：或如果已知末端功率和电压，则如果已知末端功率和首端电压，则可以先假设末端电压为U2=U N，由末端起求电网的功率损耗和功率分布，然后用U1和功率分布从始端起求末端节点的电压。
在第六、八讲的习题中，已知线路末端功率为10 MW，cosφ2=0.95滞后或超前，这时的无功功率即为感性或容性。
滞后：φ2 = cos-10.95 =18.195°Q2 = P2tgφ2 = 3.287 Mvar超前：*树枝式电网的潮流计算对于树枝式（或链式、主干式）电网，也仍然需要作等值电路：树枝式电网往往已知末端功率和首端电压，求潮流时可以先假设全网电压为额定电压U N，由末端起求电网的功率损耗和功率分布，最后用U1和功率分布从始端起求其它各节点的电压。
电力系统的潮流计算
第11章电力系统的潮流计算§11.0 概述§11。
1 开式网络的电压和功率分布计算§11。
2 闭式网络潮流的近似计算方法§11.3 潮流计算的数学模型§11。
4 牛顿一拉夫逊法的潮流计算§11.5P—Q分解法潮流§11。
0 概述1、定义:根据给定的运行条件求取给定运行条件下的节点电压和功率分布。
2、意义：电力系统分析计算中最基本的一种:规划、扩建、运行方式安排.3、所需：①根据系统状态得到已知条件：网络、负荷、发电机。
②电路理论：节点电流平衡方程.③非线性方程组的列写和求解.4、已知条件：①负荷功率②发电机电压5、历史:手工计算：近似方法(§11。
1,§11.2）计算机求解:严格方法§11。
1 开式网络的电压和功率分布计算注重概念,计算机发展和电力系统复杂化以前的方法。
1、已知末端功率和未端电压，见解说:已知和各点功率由此可见：利用上节的单线路计算公式,从末端开始逐级往上推算。
以图11.1讲解，已知V1和各点功率迭代法求解:①假定末端为额定电压，按上小节方法求得始端功率及全网功率分布②用求得的始端功率和已知的始端电压,计算线路末端电压和全网功率分布③用第二步求得的末端电压重复第一步计算④精度判断：如果各线路功率和节点电压与前一次计算小于允许误差，则停止计算,反之,返回第2步重复计算.⑤从首端开始计算线路各电压●如果近似精度要求不高，可以不进行迭代，只进行①、⑤计算始可。
3、对并联支路和分支的处理.4、多级电压开式电力网的计算.①折算到一侧进行计算,计算完以后再折算回去②原线路进行计算，碰到理想变压器则进行折算。
③型等值电路。
5、复杂辐射状网络的计算①基本计算步骤图讨论：a、迭代次数b、最近的研究论文②计算机实现a、节点编号（计算顺序）●引出问题●叶节点法：叶节号非叶节点编号方法b、支路返回法讨论:节点编号的工程基础③少量环网的处理方法§11.2 简单闭式网络潮流的近似计算方法简单闭式网络：两端供电网络或环形网络1、近似功率重迭原理：求两端供电网络的功率分布,本节介绍近似方法求电流分布,可以用叠加原理，则:如果忽略损耗，认为各点电压都等于V N，则在以上两式的两边各乘V N,则得到：与电路理迭加原理相对应，这便是近似功率迭加原理,以上公式中功率分为两部分，第一项：由负荷功率和网络参数确定，分别与电源点到负荷点间的阻抗共轭值成反比.第二项：负荷无关，由电势差和网络参数确定,称为循环功率。
电力系统潮流计算
电力系统潮流计算电力系统的潮流分布是描述电力系统运行状态的技术术语，它表明电力系统在某一确定的运行方式和接线方式下，系统从电源到负荷各点的电压以及功率分布情况。
对电力系统在各种运行方式下进行潮流计算，可以让我们全面、准确地掌握电力系统中各元件的运行状态，正确地选择电气设备和导线截面，确定合理的供电方案，合理地调整负荷。
通过潮流计算，还可以发现系统中的薄弱环节，检查设备、元件是否过负荷，各节点电压是否满足供电要求，从中发现问题，提出必要的改进措施，实施相应的调压措施、调频措施，保证电力系统运行时各点维持正常的电压水平，保证电力系统运行时频率，并使整个电力系统获得最大的经济性。
一、 电力网元件的电压降落、电压损耗和电压偏移当电力网传输功率时，电流将流过网络元件，由于元件阻抗的存在，会使元件首末两端的电压发生变化。
电压变化程度是衡量电能质量的重要指标之一，所以研究电力网的电压变化规律是很必要的。
1. 电压降落元件首末两端电压的相量差即该元件的电压降落，用ph U ∆表示。
为了分析问题简便起见，我们以集中参数的等值电路来代表电力网元件，并暂时不考虑导纳的影响，网络传输功率的无功为感性，这时元件的等值电路和相量图如图1所示。
U 2U 1S 2S Ij X(a)(b)2ϕphI U 1ph U a2ph U ∆2phδU 图1 集中参数元件的等值电路和相量图（a ）等值电路；(b)相量图由图1(b)的相量图中可知，元件首末两端的相量差存在下列关系 1p h 2p hp h p h d (j )U UU I R X-==+ （1） 它实质上就是电流在元件阻抗上的压降，相量图中的三角形abc 就是阻抗压降三角形，ac 边为总的电压降落，ab 边为电阻压降（或电压降落的有功分量），bc 边为电抗压降（或电压降落的无功分量）。
但是，在进行电网潮流计算时，常采取另一种方法来将电压降落相量加以分解，即取ph d U 在参考相量1phU （或2ph U ）方向上的投影称为电压降落的纵向分量1ph U ∆（或2ph U ∆），而取ph d U 在与参考相量1ph U （或2ph U ）垂直方向上的投影称为电压降落的横向分量1phδU（或2ph δU ）。
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误差，则停止计算，反之，则重复①、②步计算。
11.1
开式网络的电压和功率分布计算
2. 已知负荷节点功率和首端电压
V1
R1 jX 1
V2
R2 jX 2
V3
R3 jX 3
V4
S4
S2
求解方法：迭代法
S3
1
求功率
2
求功率
3
求功率
4
求电压
求电压
求电压
如果计算精度要求不高，可以不进行迭代，只进行①、②计算始可。
迭代次数取决于精度要求： max Vi k 1 Vi k
11.1
开式网络的电压和功率分布计算
5. 复杂辐射状网络（树状网络）的计算
计算机实现：节点、支路编号(计算顺序) 是关键
① 叶节点法
a) dc →cb →fe →ge →eb →hb →ba a b) hb →ge →fe →eb →dc →cb →ba c) ge →fe →eb →hb →dc →cb →ba d) ……
解题步骤：
A1
ZI SI
b
Z III
c
Z II
A2
S III Sb
S II
j Q BI
Sc
j Q BIII
① 制定等值电路，计算网络参数（线路阻抗、电纳、充电功率、 变压器阻抗和励磁损耗等） ② 计算b和c两节点的运算负荷
Sb SLDb STb S0b jQBI jQBIII Sc SLDc STc S0c jQBIII jQBII
11.1
开式网络的电压和功率分布计算
5. 复杂辐射状网络（树状网络）的计算
根节点：电源点（红） 叶节点：仅与一条支路相连的节点
c a b e f d
（除根节点以外）（黄）
非叶节点：与两条或两条以上支路 相连的节点（蓝） 基本计算步骤：
h
g
① 由叶节点→非叶节点→根节点计算功率分布 ② 由根节点→非叶节点→叶节点计算电压分布
第十一章 电力系统的潮流计算
11-0 概述 11-1 开式网络的电压和功率分布计算 11-2 简单闭式网络的功率分布计算 11-3 复杂电力系统潮流计算的数学模型 11-4 牛顿-拉夫逊法潮流计算 11-5 Ｐ-Ｑ分解法潮流计算
潮流计算的近似方法
11.0
概述
潮流计算： 根据给定的运行条件求取电网的节点电压和功率分布 意义： 电力系统分析计算中最基本的一种，用于规划、扩建、
d c
b
e
f
h
g
② 支路追加法
a) ab →bc →cd →be →ef →eg →bh
b) ab →bh →bc →cd →be →ef →eg c) ab →be →ef →eg →bh →bc →cd
d) ……
11.2
简单闭式网络潮流的近似计算方法
简单闭式网络：两端供电网络或环形网络
（求两端供电网络的功率分布）
Zb
Vb
1. 近似功率迭加原理
Va
Za
Sa , I a
Sb , I b
S, I
若已知 I ，求电流分布，可以用迭加原理（电流源和电压源 分别单独作用）精确求解，有：
Zb Va Vb Ia Ia Ia I Z a Zb Z a Zb Z a Vb Va Ib Ib Ib I Z a Zb Z a Zb
S
V b V a Za Zb
VN
11.2
简单闭式网络潮流的近似计算方法
简单闭式网络：两端供电网络或环形网络
（求两端供电网络的功率分布）
Zb
Vb
1. 近似功率迭加原理
Va
Za
Sa , I a
Sb , I b
S, I
由负荷功率和网络参数确定，
Sa Sb
Zb Za Zb
11.2
简单闭式网络潮流的近似计算方法
简单闭式网络：两端供电网络或环形网络
（求两端供电网络的功率分布）
Zb
Vb
1. 近似功率迭加原理
Va
Za
Sa , I a
Sb , I b
S, I
实际中，往往已知 S 而非 I ，且不能按开式网络那样直观地 迭代求解 ，一般采用近似算法
11.2
（求两端供电网络的功率分布）
Zb
Vb
1. 近似功率迭加原理
Va
Za
Sa , I a
Sb , I b
S, I
循环功率： S cir
如果 Va Vb 则
V a V b Za Zb
VN
Scir 0
11.2
简单闭式网络潮流的近似计算方法
简单闭式网络：两端供电网络或环形网络
S
V a V b Za Zb
VN
分别与电源点到负荷点间的阻
抗共轭值成反比
Za
Za Zb
S
V b V a Za Zb
VN
与负荷无关，由电势差和网络参
数确定，称为循环功率。无负荷 时同样存在，在电源之间传送
11.2
简单闭式网络潮流的近似计算方法
简单闭式网络：两端供电网络或环形网络
i 1
k
i i
Sb
PR
i 1 i
k
' i
R
j
Q R
i 1 i
k
Sb
l
j
Q l
i 1
k
i i
l
l : a b的线路总长度 li : i b的线路长度 li' : i a的线路长度
i i
' i
Pl
i 1 i i
k
R
l
j
Q l
i 1
Z : Z l , a b的总阻抗 Z i : i b的总阻抗 Z i : i a的总阻抗
Z i' S i
i 1
k
S b.LD S cir
Z
Z
11.2
简单闭式网络潮流的近似计算方法
简单闭式网络：两端供电网络或环形网络
（求两端供电网络的功率分布）
功率分点：功率由两个方向流入
有功功率分点：
无功功率分点：
结合例 11-3 定性讨论
11.2
简单闭式网络潮流的近似计算方法
例11-3：已知网络结构和参数，求功率分布和最大电压损耗
II A I b III c SLDc
SLDb
11.2
简单闭式网络潮流的近似计算方法
例11-3：已知网络结构和参数，求功率分布和最大电压损耗
2. 已知负荷节点功率和首端电压
V1
R1 jX 1
V2
R2 jX 2
V3
R3 jX 3
V4
S4
实际中一般是已知电源点电压和负荷节点的功率，求负荷节点电压和
网络中的功率分布。 求解方法：迭代法
S2
S3
11.1
开式网络的电压和功率分布计算
2. 已知负荷节点功率和首端电压
V1
k
l
强调: 功率迭加原理的近似性
11.2
简单闭式网络潮流的近似计算方法
简单闭式网络：两端供电网络或环形网络
2. 闭式电力系统潮流计算的近似计算 (1) 通用方法：
简单环网：每一个节点都只同两条支路相连的环形网络
① 通过网络变换，成为n个负荷的两端供电系统 ② 采用近似功率迭加原理计算功率分布
③ 与开式网络一样计算电压损耗 V ( PR QX ) V
4. 多级电压开式电力网的计算
5. 复杂辐射式网络的计算
11.1
开式网络的电压和功率分布计算
1. 已知负荷节点功率和末端电压
V1
R1 jX 1
V2
R2 jX 2
V3
R3 jX 3
V4
S4
S2
P R Q4 X 3 V3 4 3 V4
S3
P4 X 3 Q4 R3 V3 V4
是掌握潮流计算原理的基础
② 计算机求解：严格，精度高、速度快、适用于大型电网
11.1
开式网络的电压和功率分布计算
开式网络： 一个电源点通过辐射状网络向若干个负荷供电
关于计算机发展以及电力系统复杂化以前（电网结构简单）的方法
1. 已知负荷节点功率和末端电压 2. 已知负荷节点功率和首端电压 3. 对并联支路和分支的处理
Zb Za Zb
VN I VN I
V a V b Za Zb V b V a Za Zb
VN VN
Sa Sb
Zb Za Zb
S
V a V b Za Zb
VN
Za
Za
Za Zb
Za Zb
（求两端供电网络的功率分布）
1. 近似功率迭加原理
对于沿线有k个负荷的两端供电系统，利用电路理论的迭 加原理，同样可以得到近似功率迭加原理：
k
Sa
Z i Si
i 1
(V a V b )
S a.LD S cir
Z Sb
Z (V b V a )V N
11.2
简单闭式网络潮流的近似计算方法
例11-3：已知网络结构和参数，求功率分布和最大电压损耗