电力系统潮流计算-概念方程及计算方法51-PPT文档资料
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第11章 电力系统的潮流计算WJYPPT课件
Step5：利用Step4计算得到的节点电压Vb，Vc ，Vd ，重复Step3、Step4，直到精7 度满足要求为止。
电力系统的潮流计算—开式网络的电压和功率分布计算
复杂开式网络潮流的计算机算法 Step2：支路顺序编号（消去叶节点法，分层
方法，等） Step3：回代计算：按照支路编号顺序，计算 A
度满足要求为止。
6
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； Step4：前推计算：从A节点开始，计算各各支路电压降落和节点电压；
CH11 电力系统的潮流计算
开式网络的电压和功率分布计算
配电网潮流算法：前推回代法
简单闭式网络的功率分布计算
环网功率分布：循环电势的概念
环网潮流控制
复杂电力系统潮流计算
潮流计算的数学模型
-拉夫逊法潮流计算
P-Q分解法潮流计算
1
电力系统的潮流计算—开式网络的电压和功率分布计算
Review：网络元件的电压降落与功率损耗计算
回代
S
P22 Q22 V22
R
jX
P1 jQ1 P2 jQ2 S
Step3：已知V1, S1
P1
jQ1
,
计算V1
,
V1
,V2(k
1)
,
(k 2
1)
前推
step4：如果
V (k 1) 2
V2(k )
，或k kmax ,计算结束，否则
配电网潮流计算PPT课件
点有多个馈出支路）
负荷功率 -- 任意节点流出到用户中
的功率
15.05.2020
.
4
2.3 配电网的描述 —— （辐射表）
辐射表反映配电网支路与节点的关系
在配电网中，每一个负荷节点只有
源节点（根节点）
0
对应于变电站母
一个馈入支路，其馈入支路编号与
1
6
7
负荷节点编号相一致。馈入支路与
1
6
负荷节点是一对一的。
或已计算得出，计算各支路的功率
对末端节点的馈入电流有
i
I j I Lj
IL j — 负荷电流
ILj
Sˆ Lj Vˆ j
SOjVk Iˆj
Ik
SˆLk Vˆk
Sˆoj
(j末端节点） k
k j
j
这样的计算一直进行到源节点的馈出支路，
末端节点
从而全部节点的各馈出复功率都求解出来。
15.05.2020
.
11
V kV i cosk (i)(PIiRiQIiXi)V i2
V kV i sink(i)(PIiXiQIiRi)
上面两式作平方和，有
V i4 2 ( P I iR i Q I iX i) V k 2 V i2 ( P I i2 Q I i2 )R i 2 ( X i 2 ) 0
5
5 末端节点
图 辐射表的例
Ik
SO k Vˆi
7
由基尔霍夫电流定律，对于节点i，有
I i I Li I ok
Iok 节点i馈出支路的电流
IL i 负荷电流
IL i
Sˆ L i Vˆi
对于源节点的馈出支路电流，有
I1 SˆLi
《电力系统潮流计算》PPT课件
＜ •
•
Ma |Uxi(K1)UiK|
其中K为迭代次数.
整理ppt
17
三.说明
(1)平衡节点不参加迭代.
(2)PV节点的处理:在迭代中需增加一个判断
如碰到PV节点,每一次迭代出来的电压始终保持幅值为常
量,相位为变量 •
• n *•
UiU i s i(K1),Q iIm Ui( yiU j j)
整理ppt
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
19
(1)节点间相位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)具有较长的辐射性线路的系统. (4)长线路与短线路接在同一节点上,而且长短线路的比值又
很大的系统. 此外,平衡节点的不同选择也会影响到收敛性能.一般取
•
Ui 10o
整理ppt
f
x1
f 1(Χ )
f Χ
f x2
f
(梯 度 ), F (Χ)
f
2
(
Χ
)
f
fn( Χ )
xn
整理ppt
12
f 1 f 1
f
T 1
x1
x2
F
f
T 2
f 2 x1
f 2 x2
fnT
fn
fn
x1 x2
f 1
xn
f 2 xn
fi xj
j1
高斯－赛德尓迭代的算法的计算性能和特点
优点:原理简单,程序设计容易占用内存少.每次计算量也很 少,一般电力系统每个节点平均和2～4个节点相连,相应导 纳矩阵具有对称性和高度稀疏性.
整理ppt
18
缺点:收敛速度很慢.根据迭代公式,各节点在数学上是 松散耦合的,每次迭代,每个节电电压值只能影响与之 相关的几个节点,所以收敛速度很慢.且,算法所需迭代 次数和节点数目有密切关系,将随其数目的增加而急剧 增加.此算法另外一个重要限制是对于如下的病态条件 的系统,往往会收敛困难.
电力系统潮流计算的计算机算法概述
j 1 n
Qi fi j1 Gij e j Bij f j
ei Gij f j Bij e j
j 1
电力系统分析
（19.14）
19.3.2牛顿－拉夫逊法潮流计算
PQ节点的有功功率和无功功率是给定的，第i个节点的给定功率设 为Pis和Qis。假定系统中的第1，2，……，m号节点为PQ节点， 对其中每一个节点可列方程
为PQ机（或PQ给定型发电机）。在潮流计算中，系统大部分 节点属于PQ节点。
电力系统分析
2.PU节点 给出的参数是节点的有功功率P及电压幅值U，待求量为该节 点的无功功率Q及电压向量的相角θ。通常选择有一定无功功率 贮备的发电机母线或者有无功补偿设备的变电所母线作PU节点。 PU节点上的发电机称之为PU机（或PU给定型发电机）。 3.平衡节点
电力系统分析
3.2牛顿－拉夫逊法潮流计算
1．采用直角坐标 结点电压和导纳可表示为：
Yij G ij jBij
Ui
e i
jf i
将上述表示式代入
Pi
jQi
Ui
n
Y ij U
j
的右端，
j 1
展开并分出实部和虚部，便得：
Pi
ei
n
j 1 n
Gij e j
Bij
fj
n
fi Gij f j Bij e j
电力系统潮流计算的计算机算法
重点提示 1概 述 2 潮流计算的基本方程 3 牛顿－拉夫逊法潮流计算 4 PQ分解法潮流计算 小结
电力系统分析
本章提示
节点分类的概念； 潮流计算的基本方程式； 牛顿—拉夫逊法潮流计算的计算机算法； P—Q分解法潮流计算的计算机算法。
电力系统分析
Qi fi j1 Gij e j Bij f j
ei Gij f j Bij e j
j 1
电力系统分析
（19.14）
19.3.2牛顿－拉夫逊法潮流计算
PQ节点的有功功率和无功功率是给定的，第i个节点的给定功率设 为Pis和Qis。假定系统中的第1，2，……，m号节点为PQ节点， 对其中每一个节点可列方程
为PQ机（或PQ给定型发电机）。在潮流计算中，系统大部分 节点属于PQ节点。
电力系统分析
2.PU节点 给出的参数是节点的有功功率P及电压幅值U，待求量为该节 点的无功功率Q及电压向量的相角θ。通常选择有一定无功功率 贮备的发电机母线或者有无功补偿设备的变电所母线作PU节点。 PU节点上的发电机称之为PU机（或PU给定型发电机）。 3.平衡节点
电力系统分析
3.2牛顿－拉夫逊法潮流计算
1．采用直角坐标 结点电压和导纳可表示为：
Yij G ij jBij
Ui
e i
jf i
将上述表示式代入
Pi
jQi
Ui
n
Y ij U
j
的右端，
j 1
展开并分出实部和虚部，便得：
Pi
ei
n
j 1 n
Gij e j
Bij
fj
n
fi Gij f j Bij e j
电力系统潮流计算的计算机算法
重点提示 1概 述 2 潮流计算的基本方程 3 牛顿－拉夫逊法潮流计算 4 PQ分解法潮流计算 小结
电力系统分析
本章提示
节点分类的概念； 潮流计算的基本方程式； 牛顿—拉夫逊法潮流计算的计算机算法； P—Q分解法潮流计算的计算机算法。
电力系统分析
《电力系统潮流计算》课件
01
电力系统潮流计算 的计算机实现
计算机实现的方法与步骤
建立数学模型
首先需要建立电力系统 的数学模型，包括节点 导纳矩阵、系统负荷和
发电量等。
初始化
为电力系统中的各个节 点和支路设置初值。
迭代计算
采用迭代算法，如牛顿拉夫逊法或快速解耦法 ，求解电力系统的潮流
分布。
收敛判定
判断计算结果是否收敛 ，若收敛则输出结果， 否则返回步骤3重新计算
使用实际数据，展示正常运行状态下潮流计算的过 程和结果。
不同运行状态下的潮流计算案例
介绍检修状态下电力系统 的主要变化和特征。
案例二：检修状态下的潮 流计算
分析计算结果对系统运行 状态的影响。
01
03 02
不同运行状态下的潮流计算案例
使用实际数据，展示检修状态下潮流 计算的过程和结果。
分析计算结果对系统运行状态的影响 。
介绍南方电网的地理分布、主 要发电厂和输电线路。
实际电力系统的潮流计算案例
分析该电网的电压等级、负荷分布和 电源结构。
展示实际数据下的潮流计算结果，包 括节点电压、支路功率和功率损耗等 。
不同运行状态下的潮流计算案例
01
案例一：正常运行状态下的潮流计算
02
介绍正常运行状态下电力系统的一般特征。
03
模型建立
针对分布式电源的特点，需要建 立相应的数学模型，以便进行准 确的潮流计算。
优化调度
结合分布式电源的特点和运行需 求，对电力系统进行优化调度， 以实现系统运行的经济性和稳定 性。
感谢观看
THANKS
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
《电力系统潮流计算 》PPT课件
第4章电力系统潮流计算
8.6+j7.5MVA 12.2+j8.8MVA
R1+ jX1 a
U o
jB1/2
R2+ jX2 b
jB2/2
R3+ jX3
Sc
c
jB3/2
线路3阻抗的功率损耗：
P3
Pc2 Qc2
U
2 N
R3
12.22 8.332 1102
13.8
0.25MW
Q3
Pc2 Qc2
U
2 N
X3
12.22 8.332 1102
(1) 计算线路参数
线路1
R1 rl1l1 0.17 40 6.8
X1 xl1l1 0.409 40 16.36 B1 bl1l1 2.82 106 40 1.13104S
18/84
线路2
R2 rl2l2 0.21 30 6.3 X 2 xl2l2 0.416 30 12.48 B2 bl2l2 2.73106 30 0.82 104S
Sd
Sc
Sb
Sa
Sla
jBIII/2
jBc
jBb
jBI/2
(1)
S BI
j
BI 2
U
2 a
Sa
Sla
j
BI 2
U
2 a
*
ΔSI
Pa2 Qa2
U
2 a
RI
j
Pa2 Qa2
U
2 a
XI
dU I
Sa U a
(RI
jX I )
U b dU I Ua
12/84
d
RIII+ jXIII
Slc
c RII+ jXII
电力系统的潮流计算PPT课件
ΔQ∝V2，与负荷无直接关系。
2021/4/17
电力系统分析 第十一章 电力系统的潮流计算
12
二、变压器(T型等值电路)
V1 S1 I1 S’I RT jxT S2 I V2
ΔS0
-jBT
GT
励磁损耗 （接地励磁支路消耗有功，铁耗） S0 (G jBT )V12
阻抗损耗（与线路类似）
SS＝
电力系统分析 第十一章 电力系统的潮流计算
10
相角也可以化简：
1
arctg
PX V2
/ V2 V2
2
arctg
PX /V1 V1－V1
V ≈QX V
QX V1 V2 V2
V ≈ PX
V
V2
V1
Q' X V1
1. 高压输电系统中，电压降落的纵分量ΔV主要取决于元件所 输送的无功功率Q；横分量δV主要取决于元件所输送的有 功功率P。
ΔQB1
ΔQB2
S 2 SLD
负荷端
S1 S' jQB1 S''SL jQB1 P1 jQ1 S2 jQB2 SL jQB1
S2
1 2
BV22
P2 Q2 V22
(R
jX
)
1 2
BV12
V1
V2
P'' R Q'' X V2
j
P'' X Q'' R V2
2021/4/17
电力系统分析 第十一章 电力系统的潮流计算
d
j B1 2
j B1 2
j B2 2
j B2 2
j B3 2
j B3 2
电力系统潮计算PPT课件
⑴在 B '中尽量去掉那些对有功功率及电压相角影响较小的因素，如
略去变压器非标准电压比和输电线路充电电容的影响；在 B 中'' 尽
量去掉那些对无功功率及电压幅值影响较小的因素，如略去输电 线路电阻的影响。
⑵为了减少在迭代过程中无功功率及节点电压幅值对有功迭代的影 响，将（2-44）右端U各元素均置为标幺值1.0.
• 潮流计算公式作如下修改：
P i a 1 b 1 u u ii0 c 1 u u ii0 2 P i0 (s) u ij iu jG ijc o ij B s ijs iijn
Q i a 1 b 1 u u ii0 c 1 u u ii0 2 Q i (0 s) u ij iu jG ijs iijn B ijc o ij s
（4）和节点导纳矩阵具有相同稀疏结构的分块雅可比矩阵 在位置上对称，但由于数值上不等，说以，雅可比矩阵式 一个不对称矩阵。
2024/6/4
11
四、牛顿潮流算法的性能分析
• 优点：
⑴收敛速度快。
如果初值选择较好，算法将具有平方收敛性，一般迭代4~5次便 可以收敛到一个非常精确地解，而且其迭代次数与计算的网络规模 基本无关。
方程组的解。而牛顿法出于线性近似，略去了高阶项，因此用每次迭
代所求得的修正量对上一次的估计值加以改进后，仅是向真值接近了
一步而已。
2024/6/4
24
为了推导算法的方便，下面将上述潮流方程写成更普遍的齐次二次方 程的形式。
首先作以下定义：
一个具有n个变量的齐次代数方程式的普遍形式为：
（2-65）
2024/6/4
2024/6/4
3
第三节 牛顿潮流算法
一、牛顿法的基本原理
电力系统潮流计算ppt课件
Iij
Vj Iij R
图3-2 向量图
10
输电线路的电压降落和功率损耗
1 电压降落 2 电压损耗和电压偏移 电压损耗：两点间电压绝对值之差称为电压损耗
Vij Vi Vj
11
输电线路的电压降落和功率损耗
2 电压损耗和电压偏移 电压偏移：网络中某点的实际电压同该处的额定电压 之差称为电压偏移
n 学习方法：应用已有知识解决工程问题的思维能力,
不仅仅局限于表面知识的记忆，而要着重于普遍性。
n 一般情况下，PR QX ，应此有：
V PR QX QX
V
V
15
输电线路的电压降落和功率损耗
5. 考虑对地电纳和并联支路时，牢记以上公式计算过程 中，所用电流和功率均为流经R＋jX中电流和功率， 分为三步：
V (%) V VN *100 VN
12
输电线路的电压降落和功率损耗
3 功率损耗 Slo
(R
jX )
所以
Ploss
P2 Q2 Vj2
R
Qloss
P2 Q2 Vj2
X
Si S j Sloss
13
输电线路的电压降落和功率损耗
A jIij X D
Iij
Vj Iij R
（V j
PR QX Vj
）2 ( PX QR )2 Vj
图3-2 向量图
tg 1 v
Vj v
9
输电线路的电压降落和功率损耗
当输电线路不长，首末两端的相角差不大时，近似 地有：
Vi Vj V
Vi B
A jIij X D
i
b第一章 电力系统潮流计算.ppt
f
x1
f 1(Χ )
f Χ
f x2
f
(梯 度 ), F (Χ)
f
2
(
Χ
)
f
fn( Χ )
xn
f 1 f 1
f
T 1
x1
x2
F
f
T 2
f 2 x1
f 2 x2
fnT
fn
fn
x1 x2
f 1
xn
f 2 xn
fi xj
雅可比矩阵
fn xn
j1
j1
n
(Gij jBij )UiUjejij (cosij jsinij ) j1
Pi n UiUj (Gij cosij Bij sinij )
j1 n
Qi
UiUj
j1
(Gij
sinij
Bij
cosij
)
三.有关数学知识 1.多元函数对相量求导
f ( x1, x 2, ..., xn)简 记 为 f ( Χ ), Χ ( x1, x 2, ..., xn)T
二.算法构成
首先考虑最简单的情况，即电力系统中除平衡节点外，其
余都属于PQ节点。由潮流计算方程
Pi•jQ i n
•
YijUj(i1,2...n),
Ui
j1
p 得 U • i Y 1ii
s
s
i • jQi n
YijU • j(i1,2,..n.),
Ui
j1 ji
式中 p s i
s
Q i 为节点给定的注入有功功率,无功功率
潮流计算问题一般是属于多元非线性代数方程的求解，必须 利用计算机通过迭代求解。因此潮流算法其基本要求可归纳 成以下几个方面: (1)计算速度； (2)计算机内存占用量； (3)算法收敛的可靠性； (4)算法设计的方便性以及算法扩充移植的通用灵活性
《电力系统潮流计算》PPT课件
电压的基准值=参数和变量归算的额定电压
4.1.2 标幺值
2、各参数或变量标幺值的计算
（1）功率基准值SB
SP SB jQS P BjS Q BP jQ
（2）电压基准值UB（一般取线电压）
（3）电流基准值UB（一般取线电流）
（4）阻抗基准值ZB
Z R jX R X Z Z BZ B Z BjZ BR jX
S~Y
U*2
*
Y
S~Z
P2 Q2 U2
Z
S~Z
P*2 Q*2 U*2
Z*
4.1.2 标幺值
二、基准值改变时标么值的换算
电力系统元件一般以标么值或百分数的形式给出，其
基准值为对应元件本身的额容量SN和额定电压UN。阻
抗阻取基抗容准有量值名和为值电压的Z Z基N准R 值 US为jNNX 2S B和ZUN*BZ 。NZN*U SN N2
U2
P2RU2Q2Xj
P2XU2Q2R
Δ U P 2 R Q 2 X δU P 2 XQ 2 R
U 2
U 2
δ
U1
dU
δU
U2 U
4.2.1 电力线路上的电压降落和功率损耗
U1
线路两端电压幅值差主要由
dU
δU
纵分量决定，而电压相角差 主要由横分量决定
S 2 Z
3U
P2 Q2 U2 Z
S~Z P2U2Q2 Z
4.1.2 标幺值
三相对称系统中用有名值和用标幺值表示公式对 照表
名称
有名值
标幺值
功率表达式 阻抗压降 接地导纳中的功率 阻抗中的功率损耗
S~
3U
I
S~*
U*
I