第4章 复杂电力系统潮流计算剖析
电力系统稳态分析-第四章 复杂电力系统潮流的计算机算法
第二节 功率方程及其迭代解法
在实际电力系统中,已知的运行条件往往不是节点的注 入电流而是负荷和发电机的功率,而且这些功率一般不随节 点电压的变化而变化。同时,在节点功率不变的情况下,节 点的注入电流随节点电压的变化而变化。而在节点电压未知 的情况下,节点注入电流是无法求得的。因此,不能用上节 介绍的网络方程进行潮流计算。必须在已知节点导纳矩阵的 情况下,用已知的节点功率来代替未知的节点注入电流,建 立起潮流计算用的节点功率方程,才能求出节点电压,进而 求出整个系统的潮流分布。
非线性方程组没有直接的解析方法,只能用迭代求解发方法。
第二节 功率方程及其迭代解法
为了更好的理解功率方程的意义,先以两母线系统为例, 然后推广到n母线系统 1、两母线系统的功率方程 G 1
~ ~ SG1 PG1 jQG1 SG 2 PG 2 jQG 2
U1
等值电源功率
SG1和SG2 ?
3) 输电线模型:是一个分布参数的电路,可用一个集中 参数的∏型等值电路表示;
4) 变压器模型:通常用集中参数的г型等值电路表示。
第一节 电力网络方程
要进行复杂系统的潮流计算,借助计算机程序进行计 算时,需要建立电力网络的网络方程。它是反映系统中 电流与电压之间相互关系的数学方程。需要对电力网进 行数学的抽象。
i
Yii Y jj yij Yij Y ji yij
yij
电力网
j
Yii Y jj Yii Yij Y ji Yij
(0) (0)
Yii Yij
第一节 电力网络方程
(4)在原有网络的节点i、j之间的导纳由yij改变为y'ij
i
Yii y yij ij Yij Y ji yij y ij
电力系统分析-第四章
第四章 电力系统潮流的计算机算法
第二节 潮流计算的节点功率方程和节点分类 power flow solution
在实际潮流计算中,已知的运行参数往往是节点和 发电机的功率,而不是它们的电流,因此,在节点 电压未知的情况下,节点的注入功率是无法得到的。 这样就不能直接用上节介绍的网络方程来进行潮流 计算,而必须在网络方程的基础上,将节点注入电 流用节点的注入功率来代替,建立起潮流计算用的 节点功率方程,再求出各节点的电压,并进而求出 整个系统的潮流分布。
第由四于章所电有力的系P统Q潮节流点的和计P算V机节算点法的注入有功功率都已经给定,而网络中的总有功 功率损耗是未知的,因此平衡节点的注入有功功率必须平衡全系统的有功功 率和有功损耗而不能加以给定,这也是为什么称它为平衡节点的原因。
3.平衡节点
已知V、δ,待求P、 Q
平衡节点
1
PQ节点
s4
电压的列向量。 YB是一个n×n阶节点导纳矩阵。
第四章 电力系统潮流的计算机算法
N+1个节点的电力网络节点导纳矩阵的 特点:
n n 阶方阵;
对称矩阵; 复数矩阵; 高度稀疏矩阵 ;稀疏度=零元素/总元素; 非对角元个数=本节点所联非接地支路数 每一对元素Yij 、Yji是节点i和j间支路导 纳的负值 对角元素Yii为所有连接于节点i的支路导纳 之和
的变量,故称为控制变量,以列向量 u 表示,即
3、状态变量 state variable
第四章 电力系统潮流的计算机算法
一、节点类型node type A 实际电力系统中的节点类型
发电机节点
1. 负荷节点:给定功率P、Q
如图中的3、4节点
复杂电力系统的潮流计算
第四章 复杂电力系统的潮流计算复杂电力系统是一个包括大量母线、支路的庞大系统。
对这样的系统进行潮流分析时,采用第三章中人工计算的方法已不适用。
目前,随着计算机技术的发展,计算机算法已逐渐成为分析复杂系统潮流分布的主要方法,其中包括建立数学模型、确定计算方法和编制计算程序三方面的内容。
本章主要讲述前两方面的内容,同时为了方便分析,针对计算机解法作如下规定:⑴ 所有参数(功率、电压、电流、阻抗或导纳)都以标幺值表示;⑵ 电力系统稳态运行时,可以把负荷作恒定功率处理,也可作恒定阻抗处理;⑶ 所有电源(发电机、调相机、电力电容器等)均向母线注入功率(或电流),取正号;⑷ 作恒定功率处理的负荷,均为从母线“吸取”功率,是向母线注入负的功率(或电流),取负号; ⑸ 母线总的注入功率(或电流)为电源注入功率(或电流)与负荷“吸取”功率(或电流)代数和; ⑹ 输电线路、变压器用П型等值电路表示。
第一节 电力网络的数学模型电力网络的数学模型是指将网络的有关参数和变量及其相互关系归纳起来所组成的、可反映网络性能的数学方程组。
电力网络属于线性网络, 因此,电路理论中关于线性网络的分析方法也适用于分析电力网络。
目前,普遍采用的有两种方法:一是节点电压法;二是回路电流法。
一、节点电压方程和回路电流方程1.节点电压方程是依据基尔霍夫电流定律,通过节点导纳矩阵(或节点阻抗矩阵)反映节点电流与节点电压之间关系的数学模型。
⑴ 用节点导纳矩阵描述的节点电压方程:B B B U Y I = (4-1)一般地,当网络中的独立节点数(即母线数)为n 时,在式(4-1)中:B I =(1•I ,2•I ,… i I •,… n I •)T 为节点注入电流的n 维列向量;B U =(1•U ,2•U , … i U • … n U •)T 为节点电压列向量; Y 11 Y 12 … Y 1i … Y 1nY 21 Y 22 … Y 2i … Y 2nB Y = … … … 为n ×n 阶节点导纳矩阵 (4-2)Y i1 Y i2 … Y ii … Y in… … …Y n1 Y n2 … Y ni … Y nn由以上分析可知,对n 母线电力系统有n 个独立的节点电压方程式(以大地为参考节点)。
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。
第四章复杂电力系统潮流的计算机算法pptPowerPo.pptx
本章主要内容及其关系
第一节 电力网络方程
第二节 节点功率方程及其迭代解法
第三节 牛顿-拉夫逊潮流计算
第四节 P-Q分解法潮流计算(略)
第五节 潮流计算中稀疏技术的运用(略)
第六节 电力系统状态估计与最优潮流(略)
重点内容: 节点导纳矩阵的形成;潮流方程中的变量分类与
注入电流方向
Ij
实际电流方向
8
4.1.1.2 节点导纳矩阵
——节点导纳矩阵的特点
D. 节点导纳矩阵的对角元素为自导纳,其值等于与该节点 直接相连的所有支路导纳的总和
E. 节点导纳矩阵的非对角元素为互导纳,其值等于直接连 接两节点的支路导纳的负值
9
4.1.3 节点导纳矩阵的形成和修改
4.1.3.1 节点导纳矩阵的形成Page-115 4.1.3.2 导纳矩阵的修改Page-116
4.2.1.1 功率方程Page-123 4.2.1.2 变量的分类Page-124 4.2.1.3 节点的分类Page-125 4.2.2 高斯—塞德尔迭代法(略) 4.2.3 牛顿—拉夫逊迭代法
21
4.2.0 概述
节点电压方程
矩阵形式: YBUB ΙB
展开形式: Ii N YijU j j 1
19
第二节 功率方程及其迭代解法
——思考题
极坐标形式的潮流方程计算公式 功率方程中变量的分类是什么? 节点的分类及其特点是什么? 为什么要有平衡节点? 牛顿拉夫逊法求解非线性方程的基本原理
是什么?
20
第二节 功率方程及其迭代解法
4.2.0 概述Page-123 4.2.1 功率方程和变量、节点的分类
n
极坐标形式
第4章 复杂电力系统潮流计算
Z E a aa Eb Z ba 0 Z ca
第一节 电力网络方程
另一种表达方式:
1 YL E L I L YL Z L
Y1i Y1n Y2i Y2 n Yii Yin Yni Ynn
第一节 电力网络方程
2)原网络节点 i 和 j 之间增加一条支路
节点导纳矩阵的阶数不变,只是由于节点 i 和 j
之间增加了一条支路导纳 yij 而使节点 i 和 j 之间的互
第一节 电力网络方程
结合图4-1(a)有
Y Y I Y U 1 11 12 13 1 I 2 Y21 Y22 Y23 U 2 0 Y Y Y U 31 32 33 3
第一节 电力网络方程
I Yaa Yab Yac E a a Y E I Y Y ba bb bc b b Yca Ycb Ycc 0 Ic
第一节 电力网络方程
三、节点导纳矩阵的形成和修改
1. 节点导纳矩阵的形成
(3-8)
/I Z ii U i i
0 I j
, i, j 1, , n, i j
(3-9)
/I Z ij U i j
0 I i
, i, j 1, , n,
ji
(3-10)
第一节 电力网络方程
自阻抗在数值上等于仅在节点 i 注入单位 电流而其余节点均不注入电流(即电源均 开路)时,节点 i 的电压。
4 复杂电力系统潮流的计算机算法
4、高斯-赛德尔法潮流原理,非线性节点电压方程的 、高斯-赛德尔法潮流原理, 潮流原理 高斯-赛德尔迭代形式, 节点向 节点转化的原因 节点向PQ节点转化的 高斯-赛德尔迭代形式,PV节点向 节点转化的原因 方法; 和方法;顿-拉夫 、 - 分解法潮流计算, - 分解法与牛顿 分解法潮流计算 分解法与牛顿- 逊的关系 由牛顿-拉夫逊法导出 关系, 导出P- 分解法用到了 逊的关系,由牛顿-拉夫逊法导出 -Q分解法用到了 几个近似条件, 近似条件的物理意义, - 分解法 几个近似条件,各近似条件的物理意义, P-Q分解法 修正方程式, - 分解法与牛顿 分解法与牛顿- 的修正方程式, P-Q分解法与牛顿-拉夫逊的迭代次 数与解题速度, - 分解法分解法潮流计算求解步骤。 分解法分解法潮流计算求解步骤 数与解题速度, P-Q分解法分解法潮流计算求解步骤。
& & I 2 = −U 4 y 24
Y24 = − y24
20
一、节点电压方程 节点导纳矩阵Y 1、节点导纳矩阵
& U1 & I1
1
&2 U2 y12
y24 y23
& U3 3
节点导纳矩阵中自导纳 和互导纳的确定 4
& I4 + & U4 -
y34 y40
y10 I &
2
y20 & I3
y30
& I3 Y34 = U & & & & 4 ( U 1 =U 2 =U 3 = 0 )
k
互导纳 Yki:当网络中除节点 以外所有 当网络中除节点k以外所有 节点都接地时,从节点i注入网 节点都接地时,从节点 注入网 络的电流同施加于节点k的电压 络的电流同施加于节点 的电压 之比 节点i的电流实际上是自网络流 节点 的电流实际上是自网络流 出并进入地中的电流,所以Y 出并进入地中的电流,所以 ki应 等于节点k 之间导纳的负值 等于节点 、i之间导纳的负值
电力系统分析 第四章计算机潮流计算 ppt
国内外电力系统全数字仿真系统概述
HYPERSIM:加拿大魁北克TEQSIM公司开发,用于机
电暂态实时仿真和电磁暂态实时仿真,但还不能进行电磁 暂态和机电暂态混合仿真。HYPERSIM有两种支撑硬件: 基于PC Cluster,可进行中小规模电力系统的电磁暂态仿 真(HVDC系统实时仿真步长 65微秒)和较大规模电力系统 的机电暂态仿真。具有对继电保护、FACTS控制器、自动 重合设备及PSS等进行闭环测试的能力。 基于多CPU超级并行处理计算机,如SGI2000和SGI3000。 最高配置512个微处理器。其仿真规模可以相当大,也可用 于装置试验。造价高昂,中国电科院引进该系统投入3000 多万元。在扩展方面受到计算机型号的制约。
13
实时仿真系统国内外软件介绍
加拿大Manitoba直流研究中心RTDS公司率先推出第一 台电力系统全数字实时仿真系统(RTDS),核心软件 是EMTDC。 加拿大魁北克水电研究所的TEQSIM公司也开发了电 力系统实时仿真系统(HYPERSIM),主要用于电力 系统电磁暂态仿真,其核心软件是EMTP程序。 法国电力公司(EDF)开发的ANENE实时仿真系统, 其核心软件是EMTP。
一、电力系统离线数字仿真是在计算机技术发展的基础上,建立电 力系统物理过程的数学模型,用求解数学方程的方法来进行仿真研 究。 电力系统 离线数字仿真
电磁暂态 过程仿真
机电暂态 过程仿真
中长期动态 过程仿真
3
电磁暂态数字仿真主要研究电力系统受到大扰动后的暂 态稳定和受到小扰动后的静态稳定性能。其中暂态稳定分 析是研究电力系统受到诸如短路故障,切除线路、发电机、 负荷,发电机失去励磁或者冲击性负荷等大扰动作用下, 电力系统的动态行为和保持同步稳定运行的能力 国内外常用的磁暂态程序(简称为EMTP) 中国电力科学研究院在EMTP基础上 开发了 EMTPE 加拿大Manitoba直流研究中心的EMTDC
第四章复杂电力系统潮流计算-牛顿-拉夫逊潮流计算
ΔX
(k )
?
Yes
收敛结束
极坐标形式的潮流方程
* * I U Y U Pi jQi Ui i i ij j * j 1 n
U i U i i,U j U j j Yij Gij jBij , ij i j
电压相量用 极坐标表示
极坐标下有功功率和无功功率方程
n Pi U iU j (Gij cos ij Bij sin ij ) j 1 n Q U U (G sin B cos ) ij ij ij i i j ij j 1
i 1, 2, , n
泰勒级数展开忽略步时的修正方程组为修正量修正方程的矩阵形式其中函数fx的jocabi雅可比矩阵收敛结束yesijijij极坐标下有功功率和无功功率方程电压相量用极坐标表示次迭代时pq节点
§3-4 牛顿-拉夫逊法潮流计算 (Newton-Raphson迭代法)
牛顿-拉夫逊法
单变量非线性方程
真解
f ( x ) 0,
j 1 n
n
U i U j [(Gij cos ij Bij sin ij ) j (Gij sin ij Bij cos ij )
j 1 n
U i U j (Gij cos ij Bij sin ij ) jU i U j (Gij sin ij Bij cos ij )
x( 0 )
1
x( 0 )
1
x1 x( 0 ) n x2 f n xn (0) x n x n f 1 x n
迭代至第 k 步时的修正方程组为
电力系统分析第04章复杂电力系统潮流计算
电力系统分析第04章复杂电力系统潮流计算潮流计算是电力系统分析的一个重要工具,用于计算电力系统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。
复杂电力系统潮流计算主要包括节点潮流计算和线路潮流计算两部分。
节点潮流计算是指计算电力系统各节点的电压幅值和相角。
节点潮流计算的基本原理是根据节点复功率方程和节点电流平衡方程,建立节点潮流计算的数学模型。
该模型可以用于计算电力系统中各节点的电压幅值和相角,并找出潮流计算过程中出现的问题。
线路潮流计算是指计算电力系统中各支路的功率潮流分布情况。
线路潮流计算的基本原理是根据支路潮流方程,建立线路潮流计算的数学模型。
该模型可以用于计算电力系统中各支路的功率潮流,包括有功功率、无功功率和视在功率等。
在复杂电力系统潮流计算中,需要考虑以下几个方面。
首先,需要确定电力系统的潮流计算方法,常用的有直接法、迭代法和改进迭代法。
直接法适用于小型电力系统,计算速度较快,但对于大型电力系统不太适用。
迭代法采用不断迭代的方式计算潮流,适用于大型电力系统,计算精度较高。
改进迭代法是对迭代法的改进,可以提高计算速度和精度。
其次,需要确定电力系统的节点类型。
电力系统中的节点可以分为平衡节点、PQ节点、PV节点和参考节点。
平衡节点的有功功率和无功功率都为零,用于维持整个系统的功率平衡。
PQ节点的有功功率和无功功率是已知的,需要通过潮流计算来确定该节点的电压幅值和相角。
PV节点的有功功率是已知的,需要通过潮流计算来确定该节点的无功功率和电压幅值。
参考节点是一个已知电压值的节点,作为其他节点电压相角的参考点。
最后,需要考虑电力系统潮流计算的收敛性和稳定性。
收敛性是指潮流计算的结果是否能够收敛到一个稳定的值。
如果潮流计算不能收敛,则需要调整潮流计算的参数或算法,以提高收敛性。
稳定性是指潮流计算结果对电力系统的扰动是否具有稳定的响应。
如果潮流计算结果不稳定,则需要进一步分析系统的动态行为,以寻找稳定的解决方案。
第4章复杂电力系统潮流计算
第4章复杂电力系统潮流计算复杂电力系统潮流计算是电力系统分析和运行中的关键问题之一、通过潮流计算可以获得电网各节点的电压、功率等信息,为电力系统的规划、调度和运行提供重要依据。
本章将介绍复杂电力系统潮流计算的原理及常用算法。
复杂电力系统潮流计算的目标是求解系统各节点的电压和功率,主要包括节点电压幅值和相位角。
常用的电力潮流计算算法有高斯-赛德尔迭代法、牛顿-拉夫逊迭代法和快速潮流算法等。
高斯-赛德尔迭代法是最常用的一种潮流计算方法。
该方法通过迭代计算各节点的电压幅值和相位角,直至满足收敛准则。
具体步骤如下:1.初始化各节点的电压幅值和相位角;2.根据节点电压和导纳矩阵计算节点注入功率;3.更新各节点的电压幅值和相位角;4.检查是否满足收敛准则,如果不满足则重复步骤2和3,直至满足。
牛顿-拉夫逊迭代法是一种更加精确的潮流计算方法。
该方法通过牛顿法和拉夫逊法相结合,通过雅可比矩阵的逆矩阵来迭代计算电压和功率。
具体步骤如下:1.初始化各节点的电压幅值和相位角;2.根据节点电压和导纳矩阵计算节点注入功率;3.根据雅可比矩阵计算节点电流和电压的偏导数;4.更新各节点的电压幅值和相位角;5.检查是否满足收敛准则,如果不满足则重复步骤2至4,直至满足。
快速潮流算法是一种高效的潮流计算方法。
该方法通过分解电力系统中的支路导纳矩阵,将潮流计算问题转化为不同节点之间的线性方程组求解问题,从而大大提高计算速度。
具体步骤如下:1.分解电力系统的导纳矩阵为戴维森分量和逆戴维森分量;2.根据节点电压和导纳矩阵计算节点注入功率;3.利用戴维森分量和逆戴维森分量计算节点电压幅值和相位角的变化量;4.更新各节点的电压幅值和相位角;5.检查是否满足收敛准则,如果不满足则重复步骤2至4,直至满足。
除了上述算法外,还有一些改进的算法用于复杂电力系统潮流计算,如改进的高斯-赛德尔迭代法、改进的牛顿-拉夫逊迭代法等。
这些算法在计算速度和计算精度上有所调整和改进,以满足电力系统不同场景下的需求。
第4章复杂电力系统潮流计算分析
潮流计算的步骤
建立潮流的数学模型 确定适宜的计算方法 制定计算流程图 编制计算机程序 对计算结果进行分析和确定,检查 程序的正确性
导纳、自导纳发生变化:
Yii Yii yij Yjj Yjj yij Yij Yij Yij yij
j10
j10
j10 j19.98
第一节 电力网络方程
【例2】
第一节 电力网络方程
第一节 电力网络方程
1.0421 j8.2429
Y 0.5882 j2.3529 j3.6666
0.4539
j1.8911
0.5882 j2.3529 1.0690 j4.7274
0 0.4808 j2.4038
i, j 1, , n, i, j 1, , n,
i j ji
第一节 电力网络方程
自导纳等于该节点直接连接 的所有支路导纳的总和。
Yii yij j, ji
互导纳等于连接节点i,j支 路导纳的负值。
Yij yij
第一节 电力网络方程
节点导纳矩阵的特点
对称性 对于无接地支路的节点,其所在行和列之和 均为零;对有接地支路的节点,其所在行和 列之和等于该点接地支路的导纳。 强对角性 高度稀疏
ac bc cc
Ia Ib Ic
第一节 电力网络方程
另一种表达方式:
YL EL IL
YL
Z
1 L
Yaa Yba
Yab
Ybb
Yam
Ybm
E a Eb
Ia Ib
Yma
电力系统稳态分析教学课件-第四章复杂电力系统潮流的计算机算法44p
3、节点导纳矩阵的形成
按定义
例题
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4、节点导纳矩阵的修改
① 从网络中引出一条支路,同时增加一个节点。
i
yi.n1
n 1
矩阵增加一yi.n1
其他新增元素均为零; 原矩阵中只有 Yii Yii Yii yi.n1
Y1n Y2 n Y in Y jn Ynn
Y11 Y12 Y21 Y22 Y i1 Y i 2 Y j1 Y j 2 n n Yn1 Yn 2 Y1i Y1 j Y2i Y2 j Y ii Y ij Y jj Y ji Yni Ynj Y1n Y2 n Y in Y jn Ynn
j
Y11 Y12 Y21 Y22 Y i1 Y i 2 Y j1 Y j 2 Yn1 Yn 2 Y1i Y2i Y ii Y ji nn Yni Y1 j Y2 j Y ij Y jj Ynj
Yji yij Yij Yij Yij yij Yji Yji
YB —节点导纳矩阵。
2、节点导纳矩阵及其特点
① 节点导纳矩阵中各元素的意义 自导纳:
/U ) Yii ( I i i (U j 0、j i ) 与节点 i直接相连的支路导纳之 和
互导纳:
/U ) Y ji ( I j i (U j 0、j i ) 连接节点 i与节点 j的支路导纳的负值
i
1 k yT 2 k
yT
1 k k 2 y T k
yT k
j
yT k 1 k
yT k 1 k
第4章 复杂电力系统潮流计算
例:导纳矩阵求法(均已用导纳表示)
1.00 U 1
10-j40 j0.04 j0.04 20-j70
1
10-j50
2
P2=0.8 U2=1.05
3
0.7+j0.45
解:
Y11 y10 y12 y13 j 0.04 10 j 50 10 j 40 20 j 89.96 Y22 y12 y23 10 j 50 20 j 70 30 j120 Y33 y30 y13 y23 j 0.04 10 j 40 20 j 70 30 j109.96 Y12 Y21 y12 (10 j 50) 10 j 50 Y Y y (10 j 40) 10 j 40 31 13 13 Y23 Y32 y23 (20 j 70) 20 j 70
导纳矩阵Y为
10 j 40 20 j 89.96 10 j 50 Y 10 j 50 30 j120 20 j 70 10 j 40 20 j 70 30 j109.96
导纳矩阵的修改
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。
常见的导纳矩阵的修改有如下 5 种情况:
1 2 3 4 5
在原网络增加一接地支路 原网络两节点间增加一条支路 从原网络引一条新支路,同时增加一新节点 增加一台变压器 增加修改网络中支路参数
导纳矩阵的修改
最新04第四章--复杂电力系统潮流的计算机算法课件PPT
Y 22y12y23y20
二、节点导纳矩阵
节点导纳矩阵中互导纳的确定
1
U1
y12
2
y13 U 3 3 y23
I2
+
I1
y10 I3
y30
y20
U2
-
Y12
I1
U2
(U1 U3 0)
I1 U2y12
Y12 y12
二、节点导纳矩阵
节点导纳矩阵Y 的特点
1. 直观易得 2. 稀疏矩阵 3. 对称矩阵
自 导
Y22 y20 y21 y23
纳 Y33 y30 y32 y33
一、节点电压方程
n 个独立节点的网络,n 个节点方程
Y11U1 Y12U2 Y1nUn I1 Y21U1 Y22U2 Y2nUn I2
Yn1U1 Yn2U2 YnnUn In
一、节点电压方程
n 个独立节点的网络,n 个节点方程
y
1-
a12
x
(k 2
)-
a13
x
( 3
k
))
x
( 2
k
1 )=
1( a 22
y
2-
a
21x
( 1
k
1 )-
a
23
x
( 3
k
))
x
(k 3
1 )=
1( a 33
y
3-
a 31x
(k 1
1 )-
a 23
x
(k 2
1 ))
4-2 功率方程及其迭代解法
二、高斯-赛德尔迭代法(既可解线性,
求解过程:
Y
(0)
Yi
1
第四章复杂电力系统潮流计算分析
第四章复杂电力系统潮流计算分析随着电力系统的规模不断扩大,出现了复杂的电力网络以及大量的电力设备。
因此,对于电力系统潮流计算的分析也变得愈加复杂。
本文将介绍第四章复杂电力系统潮流计算的分析。
复杂电力系统潮流计算的分析包括以下几个方面:电力系统模型的建立、潮流计算的方法、潮流计算的求解过程以及潮流计算的结果分析。
电力系统模型的建立是复杂电力系统潮流计算的基础。
电力系统模型是对电力系统的各种元件进行建模,包括发电机、变压器、输电线路、负荷等。
建立电力系统模型的关键是确定各个元件之间的拓扑结构以及元件的参数。
通常,电力系统模型会使用节点法进行建模,即将各个元件抽象为节点,然后利用节点间的支路阻抗建立网络拓扑。
建立电力系统模型的过程中,还需要考虑负载、发电机和输电线路的潮流方程,以及节点平衡方程等。
潮流计算的方法是对电力系统潮流进行计算的数值方法。
常用的潮流计算方法有牛顿-拉夫逊法、高斯-塞德尔法和快速潮流法等。
其中,牛顿-拉夫逊法是一种迭代法,通过不断迭代计算电力系统潮流,直到满足稳态潮流方程为止。
高斯-塞德尔法和快速潮流法也是通过迭代法计算潮流,但是它们相对于牛顿-拉夫逊法而言,计算效率更高。
对于潮流计算的求解过程,首先需要初始化各个节点的电压幅值和相角,然后利用潮流计算方法进行迭代计算。
在每一次迭代中,需要根据当前的电压幅值和相角计算节点注入功率,然后利用节点注入功率和节点间的支路阻抗计算节点的电压幅值和相角。
重复这个过程,直到误差满足收敛准则为止。
潮流计算的结果分析是对计算结果进行评估和分析,以便于进一步的电力系统规划和运营管理。
常见的结果分析指标包括节点电压、支路潮流、功率损耗等。
通过对这些指标的分析,可以评估电力系统的稳定性和安全性,发现潜在的问题并提出解决方案。
总之,复杂电力系统潮流计算的分析是电力系统规划和运营管理中必不可少的一环。
通过建立电力系统模型、选择合适的潮流计算方法并进行潮流计算,可以对电力系统的稳定性和安全性进行评估,为电力系统规划和运营提供决策支持。
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4.1.1.节点电压方程的建立
• 将等值电路图4-1(b)化简,并全用导纳表 示,得化简后的电路如图4-2所示。
4.1.1.节点电压方程的建立
• 标准的节点电压方程组
Y11U 1 Y12U 2 Y13U 3 Y14U 4 Y15U 5 I1 Y21U 1 Y22U 2 Y23U 3 Y24U 4 Y25U 5 I2 Y31U 1 Y32U 2 Y33U 3 Y34U 4 Y35U 5 I3 Y41U 1 Y42U 2 Y43U 3 Y44U 4 Y45U 5 I4 Y51U 1 Y52U 2 Y53U 3 Y54U 4 Y55U 5 I5
- - j33.3 1.05
j31.7
Y22
Y1 K2
y 1 Z2
- j33.3 1.05 2
j0.25
1
0.08 j0.30
0.83 - j33.1
例4-3
• 按节点导纳矩阵的计算,直接求其各元素, 其非零元素为:
Y33
K
1 2 Z3
y
1 Z2
0.952
1
j0.02
j0.25
1 0.08 j0.30
电力系统分析
机械出版社 朱一纶主编
第4章 复杂电力系统潮流计算
• 本章讨论复杂电力系统潮流计算的一 般方法。
• 通过本章的学习,掌握通过编程求解 复杂电力系统潮流计算的方法。
4.1 电力网络的数学模型
• 4.1.1.节点电压方程的建立
取接地点作为计算节点电压 的参考点,并对各母线标明 节点号,设各节点(母线) 电压作为待求量。
4.1.1.节点电压方程的建立
• Yii称为节点i的自导纳,其值等于节点 所连接的所有支路中导纳之和。
• 例如Y11=y10+y12。
Y22=?
4.1.1.节点电压方程的建立
• 系数Yij( i j )称为节点i、j之间的
互导纳,其值等于连接这两个节点的
支路导纳的负值。
Y34=? Y35=?
•例如Y12= Y21= -y12, •若两节点之间不存在 直接连接的支路,则
0.83-
j58.3
Y34
- 1 KZ3
- 1 0.95 j0.02
j52.6
Y44
1 Z3
1 j0.02
-j50
4.2 功率方程和节点分类
• 因为电力系统的电流不能事先确定,所以 要把节点电压方程组修改成用功率和电压
表示的功率方程。
Ii
Si
Pi
- jQi
Ui
Ui
代入节点电压方程,得:
Pi - jQi Ui
Y11
Y11
- YT
K -1 K
YT
1 K
YT
Y11
低压端的自导纳不变。
Y22
Y22
- YT
1 K2
YT
高压端的自导纳要作修正
Y12
Y21
Y12
- YT
1 K
YT
互导纳都要修正
例4-3
• 按节点导纳矩阵的计算,直接求其各元素, 其非零元素为:
Y11
1 Z1
1 j0.03
-j33.3
Y12
- Y1 K
有Yij=0,例如
Y13=Y31=0。
Y11 Y21 Yn1
Y12 Y22
Yn2
节点电压方程的矩阵形式 Y1n
Y2n
UU 12
II12
Ynn
U n
In
Y11 Y21
Y12
Y22
Y1n
Y2n
U 1 U 2
II12
Yn1
Yn2
Ynn
U
n
YijU j ,i 1,2,, n
j1
功率方程
例4-4
解:
Y11=y1+y2,Y12=Y21=-y1,Y22=y1+y3
n
Hale Waihona Puke In• 导纳矩阵
4.1.2.节点导纳矩阵及其修正
• 导纳矩阵的特点: • 1)电力网络中节点非常多,对有n个节
点的电力网络而言,其导纳矩阵为一个 的方阵,且是对称矩阵,即有Yij=Yji。 • 2)其元素(导纳)是复数,所以是一个复 数矩阵 • 3)所有的对角元素为自导纳,为正值。 • 4)所有的非对角元素是两个相连接的节 点之间支路导纳的负值,当两节点不相 连接时,非对角元素为零。
4.1.3变压器变比改变时导纳矩阵的修正
• 在实际运行中,通过切换变压器的高压端 的分接头,使变压器的变比发生了变化, 相当于串联了一个理想的变压器,其变比 为1:K。
等效电路
4.1.3变压器变比改变时导纳矩阵的修正
• 如果某个变压器的分接头有切换时,相当 于在原来的阻抗(或导纳)的基础上增加 一个理想的变压器,只要修改与这个变压 器相关的两个节点的自导纳和互导纳:
仍为n阶,要修改的是: i节点的自导纳:
Yii Yii yx j节点的自导纳:
Yjj Yjj yx
节点i与j 之间的互导纳: Yij Yji Yij - yx
4.1.2.节点导纳矩阵及其修正
仍为n阶,要修改的是: i节点的自导纳:
Yii Yii yx j节点的自导纳:
Yjj Yjj yx
4.1.2.节点导纳矩阵及其修正
• 求下图的导纳矩阵: • 1、Y是几阶对称方阵? • 2、Y44=?
4.1.2.节点导纳矩阵及其修正
• 考虑图4-3所示几种情况下时,导纳 矩阵的修正方法
仍为n阶,只有i节点 的自导纳要修改为:
Yii Yii yx
4.1.2.节点导纳矩阵及其修正
• 考虑图4-3所示几种情况下时,导纳 矩阵的修正方法
负荷SL1也可以保留,
不用阻抗表示。
例4-2
• 修改后的矩阵为4阶矩阵:
0.6- j3.55
YB
0 - 0.6
j4
0
0 1.2- j7.8 - 0.6 j4 - 0.6 j4
- 0.6 j4 - 0.6 j4 1.2- j7.5
0
0
- 0.6
j4
0
0.6- j3.75
增加了哪一行,哪一列? 如何求的?
为n+1阶,要增加一行 一列,要修改的元素有
Yii Yii yx
Ykk yx Yik Yki -yx
因节点k 与其它节点不直接 相连接,其余元素均为0。
例4-1:
0.6- j3.55
0
- 0.6 j4
YB
0
0.6- j3.55 - 0.6 j4
- 0.6 j4 - 0.6 j4 1.2- j7.5
节点i与j 之间的互导纳: Yij Yji Yij yx
4.1.2.节点导纳矩阵及其修正
• 考虑图4-3所示几种情况下时,导纳 矩阵的修正方法
仍为n阶,只有i节点 的自导纳要修改为:
Yii Yii yx
4.1.2.节点导纳矩阵及其修正
• 考虑图4-3所示几种情况下时,导纳 矩阵的修正方法