4.第四章潮流计算中的特殊问题

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[理学]4 潮流计算

[理学]4 潮流计算

方程数: n 1 m n m 1 2(n 1)
i
未知量: ei , f i , i ( PQ PV ) , 2(n 1)
第四讲 电力系统潮流计算
(2)极坐标下的数学方程
将 Vi Vi e
j i
和 Yij Gij jBij 代入 Pi jQi Vi Yij V j
n个节点,m个PQ节点,n m 1个PV节点
编号
1 m
PQ
m 1 n 1
PV
n
平衡点
I YV
I i Yij V j
j 1 n
Vi I i Vi Y ij V j
j 1

n


Pi jQi Vi Yij V j
x(k )
x
讨论收敛区域和收敛条件。又称切线法。
第四讲 电力系统潮流计算
2、设初始点 xo , f ( xo ) 0
f ( xo x ) 0 df f ( xo ) dx f ( xo ) x df dx 1 d2 f x 2 dx 2 x 0
x0
x 2
( 0) x1 0 ( 0) x 2
(1) ( 0) ( 0) x1 x1 x1 (1) ( 0) ( 0) x2 x2 x2
第四讲 电力系统潮流计算
3、多维非线性方程组的迭代公式
基于同样的思想,我们可以得到 n维非线性方程 —牛顿 拉夫逊迭代公式
j 1
j i j i ( G jB ) V e ij ij i j 1 n

n
*

第四章 电力系统潮流计算

第四章 电力系统潮流计算

第四章 电力系统潮流分析与计算电力系统潮流计算是电力系统稳态运行分析与控制的基础,同时也是安全性分析、稳定性分析电磁暂态分析的基础(稳定性分析和电磁暂态分析需要首先计算初始状态,而初始状态需要进行潮流计算)。

其根本任务是根据给定的运行参数,例如节点的注入功率,计算电网各个节点的电压、相角以及各个支路的有功功率和无功功率的分布及损耗。

潮流计算的本质是求解节点功率方程,系统的节点功率方程是节点电压方程乘以节点电压构成的。

要想计算各个支路的功率潮流,首先根据节点的注入功率计算节点电压,即求解节点功率方程。

节点功率方程是一组高维的非线性代数方程,需要借助数字迭代的计算方法来完成。

简单辐射型网络和环形网络的潮流估算是以单支路的潮流计算为基础的.本章主要介绍电力系统的节点功率方程的形成,潮流计算的数值计算方法,包括高斯迭代法、牛顿拉夫逊法以及PQ 解藕法等。

介绍单电源辐射型网络和双端电源环形网络的潮流估算方法.4—1 潮流计算方程——节点功率方程1。

支路潮流所谓潮流计算就是计算电力系统的功率在各个支路的分布、各个支路的功率损耗以及各个节点的电压和各个支路的电压损耗.由于电力系统可以用等值电路来模拟,从本质上说,电力系统的潮流计算首先是根据各个节点的注入功率求解电力系统各个节点的电压,当各个节点的电压相量已知时,就很容易计算出各个支路的功率损耗和功率分布.假设支路的两个节点分别为k 和l ,支路导纳为kl y ,两个节点的电压已知,分别为kV 和l V ,如图4—1所示。

图4-1 支路功率及其分布那么从节点k 流向节点l 的复功率为(变量上面的“-”表示复共扼):)]([lk kl k kl k kl V V y V I V S -== (4—1) 从节点l 流向节点k 的复功率为:)]([kl kl l lk l lk V V y V I V S -== (4—2) 功率损耗为:2)()(klkl l k kl l k lk kl kl V y V V y V V S S S ∆=--=+=∆ (4—3)因此,潮流计算的第一步是求解节点的电压和相位,根据电路理论,可以采用节点导纳方程求解各个节点的电压。

电力网络分析学后总结-推荐下载

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电力网络分析是电力系统分析的关键环节。

随着国民经济的不断提高,社会对电能质量的需求也越来越高。

电力系统分析的作用至关重要。

高等电力网络分析是通过归纳、总结、提升,抽象出电网分析中的共性问题,从更基础的层面来描述和解决电网分析问题。

此书把电力网络分为两部分来研究。

第一部分为基础篇,介绍电力网络分析的基本原理。

第二部分为应用篇,介绍潮流计算和故障分析。

第一部分 电力网络分析基本原理一、电力网络分析的一般方法1.1 网络分析概述电力网络包含两个要素:电气元件及其联接方式。

电力网络的运行特性的约束和元件之间联接关系的约束(拓扑约束)共同决定。

元件的特性约束由欧姆定律来描述:, , .Ri =u dL dt=u ∫1C idt =u 网络的拓扑约束由基尔霍夫定律来描述:基尔霍夫电流定律:. 基尔霍夫电压定律:.∑I =0∑V =0有关电力系统分析计算问题包括状态估计、潮流计算、经济调度、故障分析、稳定计算等,这些问题既相互关联,又各有侧重点。

如状态估计可以为潮流计算提供良好的初值,而潮流计算则是经济调度、故障分析、稳定计算与系统控制的出发点。

网络分析是解决这些所有问题的共同基础。

研究一个特定的电力系统运行问题应当包括四个基本步骤:1、建立电力网络元件的数学模型;2、建立电力网络的数学模型;3、选择合理的数值计算方法;4、电力网络问题的计算机求解。

网络分析中常用的关联矩阵有:节-支关联矩阵、回-支关联矩阵、割-支关联矩阵。

1.2 电力网络支路特性的约束 一般支路如图:图1:一般支路元件的约束特性可用以下支路方程来表示:=或=V k+E k z k(I k+I sk)I k+I sk y k(V k+E k)把网络内所有支路方程集合在一起,引入电动势矢量和电流源矢量.E S,I S可以得到网络的支路方程=或=V b+E s z b(I b+I s)I b+I s y b(V b+E s)为原始导纳矩阵和原始阻抗矩阵,若网络内所有的支路间不存在互感,z b,y b是对角阵,对角线元素既是相应的支路阻抗和支路导纳;若存在互感则z b,y b在相应于互感支路相关的位置上存在非零非对角线元素。

第四章复习题新

第四章复习题新

第四章复习题一、选择题1、计算机求解潮流方程组的方法是( B ).A.解析法B.数值方法C.手算法D.对数法2、在电力系统潮流计算中,PV节点的待求量是()A.Q、δB.P、Q C.V、δD.P、V3、计算机解潮流方程时,经常采用的方法是()A.递推法B.迭代法C.回归法D.替代法4、潮流计算中的P-Q分解法是在哪一类方法的基础上简化来的()A.阻抗法B.直角坐标形式的牛顿——拉夫逊法C.高斯——赛德尔法D.极坐标形式的牛顿——拉夫逊法5、电力系统潮流计算时某物理量的单位为Mvar,则该量是( )A.有功功率B.无功功率C.视在功率D.有功电量6、在电力系统中平衡节点的数量( )A.必有一个B.是大量的C.少量或没有D.数量最多7、一般潮流分析中将节点分为几类( )A.四类B.三类C.二类D.一类8、对于含有n-1个PQ节点的n节点网络,雅可比矩阵的阶数为()(A)n阶(B)n-1阶(C)2n阶(D)2(n-1)阶9、用牛顿—拉夫逊法进行潮流计算时,线性修正方程求解的是()A.线路的功率B.节点的注入功率C.节点的电压值D.节点电压的修正量10、节点导纳矩阵为方阵,其阶数等于()A.网络中所有节点数B.网络中除参考节点以外的节点数C.网络中所有节点数加1 D.网络中所有节点数加211、电力系统潮流计算的方程属于( )A.线性代数方程组B.微分方程C.非线性代数方程组D.微分方程组二、判断题1、用牛顿—拉夫逊法进行潮流计算时,线性修正方程求解的是节点的电压值。

()2、同样的迭代次数,牛顿-拉夫逊法比PQ分解法精度高。

()3、在收敛判据相同的情况下,牛顿-拉普逊法和PQ分解法潮流计算的精度相同。

()4、PQ分解法潮流计算过程中,由于简化了很多因素,所以比牛顿-拉普逊法的收敛速度快。

()5、PQ分解法潮流计算过程中,由于简化了很多因素,所以比牛顿-拉普逊法的计算速度快。

()6、在潮流的计算机算法中,由于节点导纳矩阵是对称矩阵,所以对应的雅克比矩阵也是对称矩阵,可以只计算上三角的元素。

五、最小化潮流计算及潮流计算中的自动调整

五、最小化潮流计算及潮流计算中的自动调整

limit
Qi Qilim it Qi
(5-5) (5-6)
Qi 和Ui之间的灵敏度关系由下式给出:
Ui Rii Qi

Rii是增广的B”的逆矩阵中和节点i相对应的对角线元素。根据需调整的Qi , 用(5-6)式算出 Ui,最后将节点i 的给定电压调整到新值
Uinew UiSP Ui
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8
电力系统稳态分析
计算步长公式的推导(续)

目标函数改写为 F ( x) fi ( x) ai bi 2ci ( ) (5-3)
2 2 i 1 i 1
n
n

将F(x)对μ求导,并令其等于零,求得μ*
2 d ( ) d n 2 ai bi ci d d i 1 2 2 a b ci bi 2 ci 0 i i i 1 n
ys- y(x(k+1)) = ys- y(x(k)+μ(k)x(k)) =ys-[y(x(k))+μ(k)J(x(k))∆x(k)+(μ(k))2y(∆x(k))] =a(k)+ μ(k)b(k)+ (μ(k))2c(k)
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11
电力系统稳态分析
具体应用,三种情况

从一定的数值出发,原来的潮流问题有解。
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13
电力系统稳态分析

自动调整的两类方法 s 按照所要保持的系统状态量y 和当前的计算值y的大 小,不断地在一次次迭代中间改变某一个控制参数 x的大小。x大小的调整按照偏差反馈的原理进行。 ∆x=a(ys-y) 改变原来潮流方程的构成。
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潮流计算问题

潮流计算问题

潮流计算问题潮流计算的定义(课后题)各种潮流计算模型和算法的特点、适用范围以及相互之间的区别和联系(课后题)影响潮流收敛性的因素,以及如何改善潮流计算的收敛性(课后题)通过功率方程说明为什么潮流计算的数学模型是非线性的应该采用什么样的数学方法求解(03A、05A)电力系统的潮流计算有哪些常规算法有哪些扩展算法(05B)潮流计算的目的是什么其数学模型是什么有何特点(06B)简要说明潮流计算的概念、模型及计算方法。

(07B)高斯赛德尔迭代法和牛顿拉夫逊迭代法是常规的潮流计算方法,请介绍一下最优潮流(OPF)算法的原理及其应用。

(04电科院)潮流计算的目的:常规潮流计算的目的是在已知电力网络参数和各节点的注入量的条件下,求解各节点电压。

目的1:1.在电网规划阶段,通过潮流计算,合理规划电源容量和接入点,合理规划网架,选择无功补偿方案,满足规划水平年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,在预计复合增长及新设备投运基础上,选择典型方式进行潮流计算,发现电网中的薄弱环节,供调度人员异常调度控制参考,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,用于日常运行方式的编制,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分析的影响及做出预想的运行方式调整方案。

目的2:A.检查电力系统各元件是否过负荷;B.检查电力系统各节点的电压是否满足电压质量的要求;C.根据对各种运行方式的潮流分布计算,可以正确的选择系统接线方式,合理调整负荷,以保证电力系统安全、可靠地运行,向用户供给高质量的电能;D. 根据功率分布,可以选择电力系统的电气设备和导线截面积,可以为电力系统继电保护整定计算提供必要的数据等;E. 为电力系统扩建和规划提供依据;F. 为调压计算、经济运行计算、短路计算等提供必要的数据。

潮流计算中的特殊问题

潮流计算中的特殊问题

Vti fd
sin
Q
Vt It
sin
xad xs
Vti fd
cos
Vt2 xs
消去角度,有
P2
Q
Vt 2 xs
xad xs
Vti fd
2
i fd i fd max
Q
0,
Vt 2 xs
xad xs
Vti fd max
P
发电机无功输出的转子导体末端过热限制
欠励时电枢电流 产生的磁通和励 磁电流产生的磁 通同向叠加,造 成转子导体末端 过热(Kundur)
与kT相关的雅可比矩阵元素表达式 (直角坐标)
Pp
K T
KT
ep
eqG pq
f q B pq
f p eq B pq f qG pq
2
e
2 p
f
2 p
G pq
KT
Q p
KT
KT
f p eqG pq f q B pq
e p eq B pq f qG pq
2
e
2 p
f
2 p
B pq
Pq
KT
KT
eq e pG pq f p B pq
f q e p B pq f pG pq
Qq
KT
KT
f q e pG pq f p B pq
eq e p B pq f pG pq
K
T
直流潮流——应用场合
只关心有功潮ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ分布 不关心节点电压情况 对计算速度要求高
kT),节点q除已知P、Q外,还已知V,故称PQV 节点 潮流计算电压变量少一个 潮流计算多了一个变压器变比的变量 方程和变量个数仍相等,可求解

国网考试之电力系统分析:第四章复习题---3页

国网考试之电力系统分析:第四章复习题---3页

第四章复习题一、选择题1、n节点电力系统中,PQ节点的数目为m,平衡节点的数目应为()。

A.n-m-1 B.n-m-2 C.1 D.可以为02、在电力系统潮流计算中,PV节点的待求量是()A.Q、δB.P、Q C.V、δD.P、V3、计算机解潮流方程时,经常采用的方法是()A.递推法B.迭代法C.回归法D.替代法4、潮流计算中的P-Q分解法是在哪一类方法的基础上简化来的()A.阻抗法B.直角坐标形式的牛顿——拉夫逊法C.高斯——赛德尔法D.极坐标形式的牛顿——拉夫逊法5、电力系统潮流计算时某物理量的单位为Mvar,则该量是( )A.有功功率B.无功功率C.视在功率D.有功电量6、在电力系统中平衡节点的数量( )A.必有一个B.是大量的C.少量或没有D.数量最多7、一般潮流分析中将节点分为几类( )A.四类B.三类C.二类D.一类8、潮流计算时,下列节点中,哪一类节点一般只有一个,且必需有一个( )A.PQ节点B.PU节点C.平衡节点D.QU节点9、用牛顿—拉夫逊法进行潮流计算时,线性修正方程求解的是()A.线路的功率B.节点的注入功率C.节点的电压值D.节点电压的修正量10、节点导纳矩阵为方阵,其阶数等于()A.网络中所有节点数B.网络中除参考节点以外的节点数C.网络中所有节点数加1 D.网络中所有节点数加211、潮流方程是( )A.代数方程B.微分方程C.代数方程组D.微分方程组12、计算潮流时牛顿—拉夫逊法与高斯—塞德尔法相比的主要优点是()A.对初值要求低B.占用内存少C.收敛性好,计算速度快D.复杂13、解潮流方程的方法是( )A.解析法B.数值方法C.手算法D.对数法二、判断题1、用牛顿—拉夫逊法进行潮流计算时,线性修正方程求解的是节点的电压值。

()2、同样的迭代次数,牛顿-拉夫逊法比PQ分解法精度高。

()三、填空题1、在计算机算法中,若PV节点的无功功率越限,则该节点应________________________。

电力系统分析PowerSystemAnalysis

电力系统分析PowerSystemAnalysis

1 0
f
( x0
)
x(k )

x(k 1)


J
1 k
f
x(k)
(x(k) ) x(k )
5、极坐标的N-R法
P( ,U ) Psp P( ,U ) f (x) Q( ,U ) Qsp Q( ,U ) 为PV 节点的个数。
精度在3~10%范围内。
1、直流潮流
假设 1、Ui U N i 1 ~ n
2、rij 0 sinij ij cosij 1 Pij (Ui2 UiU j cosij )gij UiU j sin ijbij Pij bij (i j ) (i j ) / xij
算,这种计算要建立电路中各种电气量
和参数之间的数学方程式,就是潮流计
算的数学模型。这个模型是非线性的代
数方程组,不能直接求出解析解,需要
采用迭代的方法求解。
一、潮流计算的数学模型及解算方法
对潮流计算的要求是什么?
– 要有可靠的收敛性,对不同的系统、 不同的运行方式都能收敛;
– 占用内存要少、计算速度要快; – 调整和修改容易,能满足工程上提出
四、潮流计算问题的扩展
对潮流计算的特殊要求
为满足不等式约束,需要对可调变量进 行调整
使潮流分布满足最优化准则 负荷不确定:随机潮流 故障或并网前的开断潮流
四、潮流计算问题的扩展
1、变量的划分
网络结构关联阵A 网络元件参数p 干扰变量D 控制变量u 依从变量x
四、潮流计算问题的扩展
0
Yn

L

D
U

Y12
0
Y11

4.12005电力系统稳态分析第四章

4.12005电力系统稳态分析第四章
20
3.
平衡节点 这种节点用来平衡全电网的功率,一般选用一容量足 够大的发电厂(通常是承担系统调频任务的发电厂) 来担任。平衡节点的电压和相位大小是给定的,通 常以它的相角为参考量,即取其电压相角为0。一个 独立的电力网络只设一个平衡节点。
注意: 三类节点的划分并不是绝对不变的。PV节点之所以 能 控制其节点的电压为某一设定值,重要原因在于 它具有可调节的无功功率出力。一旦它的无功功率 出力达到可调节的上限或下限,就不能使电压保持 在设定值,PV节点将转化成PQ节点。
4
第一节
电力网络方程
电力系统的等值模型 电力系统的等值模型实际上是系统中各元件 等值模型按它们的相关关系组成而成的,主要有:
发电机模型:由它的端电压和输出功率来表示; 负荷模型:由一个恒功率或负荷电压静态特性表示; 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; 变压器模型:通常用集中参数的г型等值电路表示。
第四章 复杂电力系统潮流的计算机算法
一.电力网络方程 二.功率方程及其迭代解法
三.牛顿—拉夫逊法潮流计算
四.P-Q分解法潮流计算 五.潮流计算中稀疏技术的运用
1
ห้องสมุดไป่ตู้
基本概念

电力系统潮流计算:是对复杂电力系统正常和 故障条件下稳态运行状态的计算。其目的是求 取电力系统在给定运行方式下的节点电压和功 率分布,用以检查系统各元件是否过负荷、各 点电压是否满足要求、功率分布和分配是否合 理以及功率损耗等。 潮流计算是电力系统计算分析中的一种最 基本的计算。 潮流计算的计算机算法是以电网络理论为 基础的,应用数值计算方法求解一组描述电力 系统稳态特性的方程。
( ( U pk 1) U p 0 pk 1)

电力系统潮流计算潮流计算中特殊问题 PPT

电力系统潮流计算潮流计算中特殊问题 PPT

Qi
Q m in i
Qi (Visp )
欲使
Qmax i
(Vinew )
就需要使
Qi

Q max i
Qi
Qi
Qi

Q Limit i
Vi Vinew Vi sp
V new i
Vi sp

Vi
用灵敏度方法求解 Vi RiiQi
-B”的逆矩阵R,
Rii是R中对应于节 点 i 的元素
Vi ViS 时 PDi PDoi
(2)
PDi
Vi
QDi

Vi
是常数; 建立Jacobi矩阵时加到对角元素上; 在FDLF中,只在B’’的对角元有体现。
6
ZIP模型下处理方式
PQ节点的P、Q不再是常数,负荷对Jacobi矩 阵的对角元的贡献PDi 是电压的一次函数。
BDD BDi BDG VD QD 0


BiD
Bii
BiG

Vi



Qi



0

BGD BGi BGG VG QG QG
消去无关节点,有

Bii BGiBiG BGG
那上述方程直接可解 若可控发电机数目较多,则会出现什么情况? 若中枢点不只一个,则又会出现什么情况?
19
中枢点电压控制问题求解方 法
方程个数小于变量个数的问题称之为超定方程, 可以有无穷多解。
通常可以采用优化方法来进行求解

min

1 2
VGT
VG
s.t. Vi +UVG =0

第四章作业(解答)华北电力大学电自习题

第四章作业(解答)华北电力大学电自习题
7. 潮流计算为什么需要平衡节点? 答:平衡节点是根据有利于计算的要求而设立的,是根据功率平衡条件要求而设立的。 因而,在潮流计算中平衡节点必不可少。
8. 电力系统的变量从控制理论角度分哪些类? 答:共有 12 个变量,它们是:
(1)扰动变量:负荷消耗的有功、无功功率—— 、 、 、 ;
(2)控制变量:电源发出的有功、无功功率—— 、 、 、 ;
节点导纳矩阵阶数不变,但与节点 i、j 有关元素应做如下修改
(3)
Yii=yij; Yjj=yij; Yij= Yji=- yij 在原有网络的节点 i、j 之间切除一支路。
节点导纳矩阵阶数不变,但与节点 i、j 有关元素应做如下修改
Yii=-yij; Yjj=-yij; Yij= Yji= yij
Uimin<Ui<Uimax (3) 为保证电力系统的稳定性,某些母线或节点间的电压相位差应在允许的范围
内,即
|δi-δj|<|δi-δj|max 10. 从潮流计算已知条件的角度分类,电力系统节点有哪些类别?
答:PQ 节点,PV 节点,平衡节点。 11. 平衡节点有何特点?与实际哪些发电厂、变电站对应?
(1) 从原有网络引出一支路,同时增பைடு நூலகம்一节点。
设 i 为原有网络中节点。j 为新增加节点,新增加支路导纳为 yij。因新增一节点, 节点导纳矩阵将增加一阶。
新增的对角元 Yij,由于在节点 j 只有一个支路 yij,将为 Yjj=yij;新增的非对角元 Yij=Yji=-yij;原有矩阵中的对角元 Yii 将增加 Yii=yij。 (2) 在原有网络的节点 i、j 之间增加一支路。
第四章 复杂电力系统潮流的计算机算法
一、思考题
1. 潮流的计算机算法需要的已知条件有那些?表达形式如何? 答: (1) 结构信息:用电力网络方程来表示,其中还包括: 1) 节点之间的连接:用网络的拓扑结构表示; 2) 元件:用阻抗、导纳、变比等表示。 (2) 运行信息,表现为节点类型及约束,包括: 1) 已知某些节点的电压,另一些节点的有功、无功; 2) 节点电压运行的上下限; 3) 发电机的有功、无功的上下限; 4) 无功电源所发无功的上下限; 5) 允许变压器、线路流过潮流的最大值。

4.第四章 潮流计算中的特殊问题

4.第四章 潮流计算中的特殊问题

第四章 潮流计算中的特殊问题第一节 负荷的静态特性负荷的功率是系统频率和电压的函数。

在潮流计算中可以认为频率变化不大。

但由于发电机或输电设备的开断会引起电压较大的变化,在潮流计算中计及负荷的静态电压特性是合理的。

负荷的电压静态特性就是负荷的有功和无功功率与电压大小的关系,一般表达如下:⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=Qi is i Qi is iQi Di Di Pi is i Pi is i Pi Di Di c V V b V V a Q Q c V V b V V a P P 2)0(2)0( (4-1)式中系数满足11=++=++Qi Qi Qi Pi Pi Pi c b a c b a)0(DiP 、)0(DiQ 是在设定电压isV 下的负荷值。

组成负荷的三部分被分别看做恒定阻抗部分、恒定电流部分和恒定功率部分,所以(4-1)称为负荷的ZIP 模型。

当0=Pia、0=Qia时,忽略电压的二次项。

潮流计算中计及负荷的静态电压特性的方法: 1、节点功率的不平衡量计算:⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=--=∆-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=--=∆),(),(),(),(2)0(2)0(θθθθV Q c V V b V V a Q Q V Q Q Q Q V P c V V b V V a P P V P P P P i Qi is i Qi is i Qi Di Gi i Di Gi i i Pi is iPi is i Pi Di Gi i Di Gi i (4-2)2、牛顿法雅可比矩阵子矩阵N 和L 的对角线元素要增加ii V P ∂∆∂和ii V Q ∂∆∂3、P-Q 分解法,Q-V 迭代的系数矩阵B ''的对角线元素也应增加ii V Q ∂∆∂,这样B ''不再是常数了。

例题-第四章 电力系统潮流的计算机计算

例题-第四章  电力系统潮流的计算机计算

第4章复杂电力系统的潮流计算一、填空题1.用计算机进行潮流计算时,按照给定量的不同,可将电力系统节点分为节点、节点、节点三大类,其中, 节点数目最多,节点数目很少、可有可无,节点至少要有一个.二、选择题1。

若在两个节点i、j之间增加一条支路,则下列关于节点导纳矩阵的说法正确的是()A。

阶数增加1B.节点i的自导纳不变C。

节点i、j间的互导纳发生变化D。

节点j的自导纳不变2.若从节点i引出一条对地支路,则下列关于节点导纳矩阵的说法正确的是()A.阶数增加1B.节点i的自导纳发生变化C。

节点i和其余节点间的互导纳均发生变化D。

节点导纳矩阵的所有元素均不变3。

若从两个节点i、j之间切除掉一条支路,则下列关于节点导纳矩阵的说法正确的是()A.阶数减少1B.节点i、j间的互导纳一定变为0C。

节点i、j间的互导纳发生变化,但不一定变为0D.节点i、j的自导纳均不变4.若网络中增加一个节点k,且增加一条节点i与之相连的支路,则下列关于节点导纳矩阵的说法正确的是()(1)阶数增加1(2)节点k的自导纳等于题干中所述支路的导纳(3)节点i的自导纳等于题干中所述支路的导纳(4)节点i、k间的互导纳等于题干中所述支路的导纳A.(1)(2)B。

(2)(3) C.(1)(4)D。

(2)(4)三、简答题1.什么是潮流计算?潮流计算的主要作用有哪些?潮流计算,电力学名词,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。

潮流计算是电力系统非常重要的分析计算,用以研究系统规划和运行中提出的各种问题.对规划中的电力系统,通过潮流计算可以检验所提出的电力系统规划方案能否满足各种运行方式的要求;对运行中的电力系统,通过潮流计算可以预知各种负荷变化和网络结构的改变会不会危及系统的安全,系统中所有母线的电压是否在允许的范围以内,系统中各种元件(线路、变压器等)是否会出现过负荷,以及可能出现过负荷时应事先采取哪些预防措施等。

潮流计算心得体会

潮流计算心得体会

潮流计算心得体会潮流计算是一种基于大量数据分析和算法模型预测的方法,用于揭示人们对时尚和潮流所产生的兴趣和需求。

通过分析各种社交媒体平台、在线购物数据以及时尚杂志等信息,潮流计算可以帮助企业预测和了解不同人群对时尚趋势的反应,并且为时尚设计师和品牌提供决策支持。

在这篇文章中,我将分享我在学习和应用潮流计算过程中的经验和体会。

第一章:潮流计算的基础理论与方法为了更好地理解潮流计算,我首先花了时间学习了相关的基础理论和方法。

我了解了潮流计算中使用的机器学习算法、数据挖掘技术以及文本分析等方法。

通过学习这些基础理论,我得以更好地理解潮流计算的原理和应用。

第二章:潮流计算在时尚设计中的应用在时尚设计过程中,潮流计算为设计师们提供了很多有价值的信息。

通过分析和挖掘社交媒体上的潮流数据,设计师们可以了解到不同年龄、性别和地域等人群对于时尚的偏好和需求。

这样的信息可以帮助设计师们更好地把握当下的潮流趋势,从而设计出更受欢迎的产品。

第三章:潮流计算在品牌营销中的应用除了在时尚设计中的应用,潮流计算也在品牌营销领域发挥着重要作用。

品牌可以通过分析消费者的购物数据和互动行为,了解他们对不同产品和品牌的兴趣和偏好。

这些信息可以帮助品牌制定更精准的营销策略,比如选择合适的代言人、设计更吸引人的广告以及在社交媒体上进行精准推广等。

第四章:潮流计算的发展前景与挑战尽管潮流计算在时尚领域取得了一些成果,但仍面临一些挑战。

首先,数据的质量和准确性一直是一个问题。

由于社交媒体上的数据质量参差不齐,潮流计算分析结果可能会受到一定程度的干扰。

其次,隐私保护也是潮流计算发展的一大挑战。

为了分析消费者的兴趣和需求,潮流计算需要获取大量的个人数据,这引发了对隐私泄露的担忧。

总结:潮流计算作为一种基于大数据的方法,为时尚设计师和品牌提供了宝贵的信息和支持。

通过学习和应用潮流计算,我深刻认识到了数据的力量以及其在时尚产业中的重要性。

然而,潮流计算仍然面临一些挑战,我们需要在解决数据质量和隐私保护等问题上进行不断的努力。

电力系统基础习题及答案解析

电力系统基础习题及答案解析

第一章电力系统概述习题一、填空题1.根据一次能源的不同,发电厂可分为火力发电厂、水力发电厂、风力发电厂和核能发电厂等。

2.按发电厂的规模和供电范围不同,又可分为区域性发电厂、地方发电厂和自备专用发电厂等。

3.火电厂分为凝汽式和供热式火力发电厂。

4.水电厂根据集中落差的方式分为堤坝式、引水式和混合式。

5.水电厂按运行方式分为有调节、无调节和抽水蓄能电厂。

6.变电所根据在电力系统的地位和作用分为枢纽变电所、中间变电所、地区变电所、终端变电所。

7.衡量电能质量的指标有电压、频率、正弦交流电的波形。

8.根据根据对用电可靠性的要求,负荷可以分成第Ⅰ类负荷、第Ⅱ类负荷、第Ⅲ类负荷。

二、判断题1、火力发电厂是利用煤等燃料的化学能来生产电能的工厂。

(√)2、抽水蓄能电站是利用江河水流的水能生产电能的工厂。

(×)3、变电站是汇集电源、升降电压和分配电力的场所 , 是联系发电厂和用户的中间环节。

(√)4、中间变电站处于电力系统的枢纽点 , 作用很大。

(×)5、直接参与生产、输送和分配电能的电气设备称为一次设备。

(√)6、电流互感器与电流表都是电气一次设备。

(×)7、用电设备的额定电压与电力网的额定电压相等。

(√)8、发电机的额定电压与电力网的额定电压相等。

(×)9、变压器一次绕组的额定电压与电力网的额定电压相等。

(×)10、所有变压器二次绕组的额定电压等于电力网额定电压的 1.1 倍。

(×)11、二次设备是用在低电压、小电流回路的设备。

(√)12、信号灯和控制电缆都是二次设备。

(√)13、根据对用电可靠性的要求,负荷可以分成5类。

(×)三、简答题1.发电厂和变电所的类型有哪些?。

答:发电厂分火力发电厂、水力发电厂、风力发电厂和核能发电厂。

根据变电所在电力系统的地位和作用分成枢纽变电所、中间变电所、地区变电所和终端变电所。

枢纽变电所位于电力系统的枢纽点,汇集多个电源电压等级一般为330~500KV。

潮流计算相关问题

潮流计算相关问题

3.1 牛顿-拉夫逊法简介牛顿-拉夫逊方法(Newton-Raphson method),它是牛顿在17世纪提出的一种在实数域和复数域上近似求解方程的方法。

多数方程不存在求根公式,因此求精确根非常困难,甚至不可能,从而寻找方程的近似根就显得特别重要。

方法使用函数f(x)的泰勒级数的前面几项来寻找方程f(x) = 0的根。

牛顿迭代法是求方程根的重要方法之一,其最大优点是在方程f(x) = 0的单根附近具有平方收敛,而且该法还可以用来求方程的重根、复根。

3.2 牛顿-拉夫逊法潮流计算的基本步骤形成了雅克比矩阵并建立了修正方程式,运用牛顿-拉夫逊法计算潮流的核心问题已解决,已有可能列出基本计算步骤并编制流程图。

虽然修正方程式有两种不同表示方式,但牛顿-拉夫逊法潮流计算的基本步骤总不外乎如下几步:(1)形成节点导纳矩阵;(2)给各节点电压设初值;(3)将节点电压初值代入功率方程,求出修正方程式的常数项向量;(4)将节点电压初值代入雅克比矩阵系数求解公式,求出雅可比矩阵元素;(5)求解修正方程式,求出变量的修正向量;(6)求出节点电压的新值;(7)如有PV节点,则检查该类节点的无功功率是否越限;(8)检查是否收敛,若电压趋近于真解时,功率偏移量将趋于零。

如不收敛,则以各节点电压的新值作为初值自第3步重新开始下一次迭代,否则转入下一步。

(9)计算支路功率分布,PV节点无功功率和平衡节点注入功率,最后输出结果,并结束。

3.2 P-Q分解法概述3.2.1 P-Q分解法基本原理3.2.2 P-Q分解法的特点(1)用解两个阶数几乎减半的方程组(n-1 阶和n-m-1 阶)代替牛顿法的解一个(2n-m-2)阶方程组,显著地减少了内存需求量及计算量。

(2)牛顿法每次迭代都要重新形成雅可比矩阵并进行三角分解,而P-Q 分解法的系数矩阵 B’和B’’是常数阵,因此只需形成一次并进行三角分解组成因子表,在迭代过程可以反复应用,显著缩短了每次迭代所需的时间。

【课件】国家电网考试之高等电力系统分析课件:电力系统潮流计算4-潮流问题的扩展

【课件】国家电网考试之高等电力系统分析课件:电力系统潮流计算4-潮流问题的扩展
利用对数壁垒函数构建新的目标函数
(x) f (x) (ln(sl ) ln(su )
则原优化问题转化为
min( ( x))
s.t. g(x) 0
h (x) sl h 0
h h (x) su 0
27
定义Lagrangian函数
L(x, y, zl , zu ) f (x) yT g(x) zl (h(x) sl h) zu (h h(x) su )
潮流问题的扩展
华北电力大学电气与电子技术学院 孙英云 Email: sunyy@ 办公室:教五 C204
1
为什么要对潮流问题进行扩 展
潮流方程的解=电力系统稳态断面 潮流问题的局限性
电力系统运行约束的满足问题 电力系统运行状态调整问题 在模型或负荷不确定情况下电力系统规划问题 电力系统故障情况下潮流分布问题
17
有约束非线性优化问题的求 解算法
数值优化理论
内点法 外点法 乘子法 Active set method
现代优化理论
蚁群算法 模拟退火算法 遗传算法 ……
18
非线性单目标优化—最优 性条件
Fritz John条件
设 x 为可行点,I {i | gi (x ) 0},f 和 gi (i I ) 在点x 可微,
x D.
i 1, , m, j 1, ,l,
强对偶定理:
对凸规划,在适当的约束 规格下,原问题的极小值 与对偶问题的极大值相等。
max (w, v),
s.t. w 0.

m
l

(w, v) inf f (x) wi gi (x) vjhj (x) | x D

电力系统分析第4章习题答案

电力系统分析第4章习题答案

第四章 思考题及习题答案4-1 节点导纳矩阵是如何形成的?各元素的物理意义是什么?节点导纳矩阵有何特点? 答:节点导纳矩阵的对角元素称为自导纳,在数值上等于与该节点相连支路的导纳之和,其物理意义是:在该节点施加单位电压,其他节点全部接地时,由该节点注入网络的电流。

节点导纳矩阵的非对角元素称为互导纳,互导纳在数值上等于节点i 和ji Y j 之间支路导纳的负值,其物理意义是:在节点施加单位电压,其他节点全部接地时,经节点i j 注入网络的电流。

节点导纳矩阵有以下特点:其阶数等于电力网络中除参考节点之外的节点数;是稀疏矩阵;是对称矩阵;易于形成和修改。

4-2 节点阻抗矩阵中各元素的物理意义是什么?它有何特点?答:节点阻抗矩阵的对角元素称为自阻抗,其物理意义是:在该节点注入单位电流,其他节点全部开路时,该节点的电压值。

节点阻抗矩阵的非对角元素称为互阻抗,其物理意义是:互阻抗等于节点i 注入单位电流,其他节点全部开路时,节点ji Z j 的电压值。

节点导纳矩阵有以下特点:其阶数等于电力网络中除参考节点之外的节点数;是满矩阵;是对称矩阵;形成和修改较困难。

4-3 电力系统潮流计算中节点是如何分类的? 答:电力系统进行潮流计算时,节点是可分为三类:(1)PQ 节点:给定节点的有功功率i P 和无功功率,待求节点电压幅值和相位角i Q i U i δ。

(2)PV 节点:给定节点的有功功率i P 和电压幅值,待求无功功率和电压的相位角i U i Q i δ。

(3)平衡节点(V δ节点):给定节点电压幅值和电压相位角,待求节点的注入功率。

4-4 电力系统中变量的约束条件是什么? 答:常用的约束条件有:(1)电压数值的约束:各节点电压幅值应限制在一定的范围之内,即; max .min .i i i U U U ≤≤(2)发电机输出功率的约束:电源节点的有功功率和无功功率应满足和;max .min .Gi Gi Gi P P P ≤≤max .min .Gi Gi Gi Q Q Q ≤≤(3)电压相角的约束:系统中两个节点之间的相位差应满足maxji j i ij δδδδδ−≤−=。

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第四章 潮流计算中的特殊问题第一节 负荷的静态特性负荷的功率是系统频率和电压的函数。

在潮流计算中可以认为频率变化不大。

但由于发电机或输电设备的开断会引起电压较大的变化,在潮流计算中计及负荷的静态电压特性是合理的。

负荷的电压静态特性就是负荷的有功和无功功率与电压大小的关系,一般表达如下:⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=Qi is i Qi is i Qi Di Di Pi is i Pi is i Pi Di Di c V V b V V a Q Q c V V b V V a P P 2)0(2)0( (4-1) 式中系数满足11=++=++Qi Qi Qi Pi Pi Pi c b a c b a)0(Di P 、)0(Di Q 是在设定电压is V 下的负荷值。

组成负荷的三部分被分别看做恒定阻抗部分、恒定电流部分和恒定功率部分,所以(4-1)称为负荷的ZIP 模型。

当0=Pi a 、0=Qi a 时,忽略电压的二次项。

潮流计算中计及负荷的静态电压特性的方法:1、节点功率的不平衡量计算:⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=--=∆-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=--=∆),(),(),(),(2)0(2)0(θθθθV Q c V V b V V a Q Q V Q Q Q Q V P c V V b V V a P P V P P P P i Qi is i Qi is i Qi Di Gi i Di Gi i i Pi is i Pi is i Pi Di Gi i Di Gi i (4-2)2、牛顿法雅可比矩阵子矩阵N 和L 的对角线元素要增加i i V P ∂∆∂和ii V Q ∂∆∂ 3、P-Q 分解法,Q-V 迭代的系数矩阵B ''的对角线元素也应增加i i V Q ∂∆∂,这样B ''不再是常数了。

为了节省计算量,ii V Q ∂∆∂也可取为常数,如忽略二次项取0=Qi a ,或不改变B '',但功率不平衡量要按(4-2)计算。

负荷电压静态特性模型的指数形式⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=βαis i Di Di is i Di Di V V Q Q V V P P )0()0( (4-3) 8.1~5.0=α、6~5.1=β在动态潮流计算中,不能不考虑频率的变化。

考虑频率变化时式(4-1)、(4-3)变为。

⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=002)0(002)0(11f f f k c V V b V V a Q Q f f f k c V V b V V a P P Qi Qi is i Qi is i Qi Di Di Pi Pi is i Pi is i Pi Di Di ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=00)0(00)0(11f f f k V V Q Q f f f k V V P P Qi is i Di Di Pi is i Di Di βα 当考虑频率变化时,频率也是待求的未知量,应出现在潮流方程中。

模型中系数的选取属于负荷建模的问题,仍未得到很好的解决。

第二节 节点类型的相互转换一、PV 节点转换为PQ 节点当在迭代过程中出现PV 节点无功功率越限时,可以再迭代几次,如果无功仍越限,说明PV 节点电压设置不合理,应进行调整:如果无功功率越下限,检查是否电压设置过低如是可适当提高电压设定值,或转换为PQ 节点,无功定值置下限值。

如果无功功率越上限,说明节点无功功率不能支持设定的电压,可适当调低电压设定值,或转换为PQ 节点,无功定值取上限值。

PV 节点转换为PQ 节点的处理方法:1、直角坐标方式的节点不平衡量由2i V ∆变为i Q ∆;2、牛顿法极坐标方式的修正方程加1个Q ∆方程;3、P-Q 分解法,θ-P 迭代不变,V Q -迭代的系数矩阵有两种处理方法:(1)B ''增加一行一列,如增加到最后:⎥⎦⎤⎢⎣⎡''=''ii T i B B B B B i ~ (4-4) 新的矩阵的因子表可由右下角加边的因子表修正法求出。

(2)B ''的对角元加大数在形成B ''时包含PV 节点对应的导纳,但PV 节点的对角元加一个很大的数。

这样在正常Q-V 迭代时,PV 节点的电压修正零接近于0,不会影响其他节点的电压修正量。

当PV 转换为PQ 节点时,将加的大数去掉。

ΔB B B -''=''~(4-5)采用因子表秩1修正法得到新的因子表二、PQ 节点转换为PV 节点当在迭代过程中出现PQ 节点电压越限时,可以再迭代几次,如果电压仍越限,说明PQ 节点无功设置不合理,应进行调整:如果电压越下限,说明无功设置较低,可适当提高无功设定值,或转换为PV 节点,电压定值取下限值。

如果电压越上限,说明节点无功设定偏高,可适当调低无功设定值,或转换为PV 节点,电压定值取上限值。

PQ 节点转换为PV 节点的处理方法:1、直角坐标方式的节点不平衡量由i Q ∆变为2i V ∆;2、牛顿法极坐标方式的修正方程减1个Q ∆方程;3、P-Q 分解法,θ-P 迭代不变,V Q -迭代的系数矩阵有两种处理方法:(1)在B ''中划去将要转换为PV 节点的节点所在的行和列,重新形成因子表。

(2)在B ''中将要转换为PV 节点的节点对应的对角元加一个很大的数,用因子表秩1修正法得到新的因子表三、因子表修正方法1、因子表秩1修正法设系数矩阵A 已因子化为如下的形式LDU A = (4-6)由于某种原因,A 变化为:A A N M A A ∆+=+=T a ~ (4-7)其中M 和N 为1⨯n 的列矢量,a 为标量。

新矩阵A ~的因子表为:U D L A ~~~~= (4-8)将(4-8)、(4-6)代入(4-7)有:T M aN LDU U D L +=~~~ (4-9)为了求出U D L ~~~中的各元素,将U D L ~~~和LDU 各矩阵的第一行和第一列单独列出,并写成分块矩阵的形式:⎥⎦⎤⎢⎣⎡=11L l L 1 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=1D D 1d ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=1U u U 11 (4-10) 和⎥⎦⎤⎢⎣⎡=11L l L ~~1~ ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=1D D ~~~1d ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=1U u U ~~1~1 (4-11) 及⎥⎦⎤⎢⎣⎡=11M M m ⎥⎦⎤⎢⎣⎡=11N N n (4-12) 将(4-10)代入(4-6),A 矩阵可写为:⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=11111111111U D L u l l u A d d d d (4-13) 将(4-11)代入(4-8),A ~矩阵可写为:⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=11111111111~~~~~~~~~~~~U D L u l l u A d d d d (4-14) 将(4-12)代入T MaN A =∆⎥⎦⎤⎢⎣⎡=∆T T a an a m an m 11111111N M M N A (4-15) 将(4-13)、(4-14)、(4-15)代入(4-7)有⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+T T a an a m an m d d d d d d d d 111111111111111111111111111111~~~~~~~~~~~N M M N U D L u l l u U D L u l l u (4-16) 根据等号两端矩阵对应元素相等,可得:(1) 1111~an m d d += (4-17)(2) T a m d d 111111~~N u u +=将(4-17)变为1111~an m d d -=代入,有 T a m d 111111~~~N u u -+= (4-18)其中1111~u N N n T T -= (4-19) (3) 111111~~an d d M l l +=将(4-17)变为1111~an m d d -=代入,有111111~~~-+=d an M l l (4-20)其中1111~m l M M -= (4-21)由上(1)、(2)、(3)可计算出新矩阵因子表上三角矩阵第一行元素、下三角矩阵第一列元素和对角线矩阵第一个元素。

(4) T a d d 11111111111111~~~~~~N M U D L u l U D L u l ++=+ 重写为111111111111111111~~~~~~A U D L N M U D L u l u l U D L ∆+=++-=T a d d(4-22) 其中T a d d 111111111~~~N M u l u l A +-=∆将(4-18)、(4-20)代入得 T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T a a m d an a a m d an n a m a m d an an m a m a m d an a an a m an m a m d an a an m an an m a m an m a m d an a an m n a m an m a a m d an an a m an m a a m d d d an d d an a m d d d an m d a a m d d d an an m d a d d 111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111~~~~)~(~~~~)()(~~~)()(~~~~~~~~~)()(~~~~~~~~~~~~~~~~~~)~~(~)~~()~(~~~N M N M N M u N l M N M u l M N l M N M N M u M N l u l N M N M u l u M u l N l u l N M N M u l M u N l u l N M N M u M N l u l N M N M u M N l u l u l u l N M N u M l u l N M u l u l A =-=---=----=-+--=-++-+--=-+-----=+----=+-----=+++--=+-=∆------------- (4-23)其中)~(~1111a m d an a a --= (4-24)因此,(4-22)可写为如下的形式T a 11111111~~~~~~N M U D L U D L += (4-25) (4-25)与(4-9)有同样的形式,可用(1)、(2)、(3)的方法分别求出111~~~U D L 矩阵的第一行第一列元素。

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