论电网潮流对电网稳定的启示

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1电网潮流具体内涵以及历史发展概况

计算机的潮流计算历史要追溯到20世纪50年代，那个时候电脑已经普遍的用潮流计算的方式进行计算和推演，当时的潮流计算有较好的收敛性，而且由于所要计算的结构并不复杂所以电脑运行的内存以及速率都比较高，而且计算的方程式并不是很复杂也很简单。到了六十年代，计算机的计算能力有得到了进一步的发展，阻抗法的出现有效的应对了逐渐复杂的运算规模以及运算程序和内容。而到了20世纪70年代，更加高级的算法的出现更加提高了计算机的计算性能。

2电网潮流的计算流程以及计算要素

实质上，电网潮流系统计算是计算机在工程系统中的具体应用。计算机计算要素包括针对数学的建模以及计算方法和计算的程序流程的设计。电网潮流计算是计算机运算在物理输电线路中关于各个节点的功率与电压的数值计算。这种计算的意义是通过计算的结果来安排电网节点的位置和连接方式，达到电网的稳定。电网潮流对于电力系统的描述中，要利用数学的计算流程公式把出现在电网中的一些电压和电阻以及功率问题表达成各种公式，利用数据模型进行计算。在进行电网潮流计算的时候，电网中主要涉及的计算元件有输电线路、电力变压组、电抗组、电容组等四大电力元件，而这些元件的属性都是静态的而不是动态的。之所以选择静态元件的原因是因为静态元件是影响电力稳定性的决定因素，同样也是电网组件中的关键部位。而动态的元件就不同，其数值难以估计，并且数量众多，在计算中很难控制。动态元件虽然不可获取，但是对于电网的主要影响主要还是集中在静态元件上。在电网潮流计算中有两个计算关键要素，一个是以上四大元件的元件参数，另外就是这些元件连接的方式或者是串联或者是并联等。电网潮流的计算就是围绕这两个要素展开。电网潮流计算的基本流程：输入原始数据—给定节点电压初值ei(0).fi(0)—K=0（即变量为零）—计算△P、△Q和△V.（变量值）—MAX{|△P.△Q|}<e？—如果小于节点初始电压则直接输出全部线路的功率（如果不小于节点电压则转入下级计算—雅可比矩阵个元素计算—方程修正计算△e和△f—计算关于e的n次方以及f的n次方—k=k+1—转入新一轮计算。在潮流计算当中最重要的是对于节点的计算，在电网中，遍布很多节点，这些节点像一个个中转站把电压输送到下一个端口，所以节点的电压以及功率对于输电线路的总体输电能力起着非常关键的作用。对于节点电压的计算一般是关于n的方程式，在这种情况下，荷载功率是一个已经知道的数值。一般在电网的节点中有两种类型的节点，一个是平衡节点一个是基准节点。平衡节点中，未必所有节点都要有固定的值。而基准节点的数值一定要是0。所以在某些时候，平衡节点与基准节点统称为平衡节点。潮流计算主要分为三大部分：潮流计算数学模型、电力系统网络方程、负荷方程式。潮流计算公式中包括：PQ节点、PV节点以及平衡节点的计算。这三种计算有各自的内容，在PQ节点计算中，节点的功率都是已知的，P、Q是两个定值。在一些场所有些节点在一段时间内的功率值是不变的，这些节点也可以称之为P、Q点。PV节点与PQ节点的情况比较形似，其数值也是给定的。这些节点是系统的母线，它是进行电压控制的关键。平衡节点是平衡电力网络中的一些节点的功率的，所以叫做平衡节点。平衡节点中的基准节点可以作为潮流计算中电压计算的参考。理想中的潮流计算是线性计算但实际的计算中，由于节点的电压有时候未确定所以潮流计算变成了非线性的一种方程计算。电力网络方程的关键是组成电网元件的各个参数值，参数值是一个客观存在的量，无法改变。一般来说，输电线路和变压器部分是等值的电路，所以在计算中，一切元件的数值都是围绕计算节点数值来计算。雅可比矩阵是潮流计算中比较重要和关键的计算流程，雅可比矩阵中计算的各个要素是节点电压的计算方程式，当数据进入计算流程时，在迭代的变化下，电压也会发生变化，而且，雅可比矩阵是一个非对称的运算结构。在电力网络方程中次序迭代法和直接计算法是普遍使用的两种方程解法。迭代法的优点是它所需要的计算内存比较少，而且这种潮流计算模型的设计结构比较简单，但是它对数据的收敛性不好。所以，一般的电网中都普遍运用直接法进行运算，直接法的收敛性较强。电网直接计算方法包括：消去法行回代法、按列消去行回代法这两大形式，但是具体来说还有高斯消去法，因子表法等。高斯法的具体计算内容是把矩阵中的每一个数值消掉，然后最后达到消元的目的。但是在实际的计算中高斯算法不能得出方程的结果，所以需要进行回代。在电力系统可以在一瞬间看做是一个静止的稳定的数值集合，这时候需要对节点进行次序上的优化，在经过矩阵消去法计算过后，需要对计算结果进行规格化以及代回化，最终才能得到方程的计算结果。节点的分布对于计算的影响很大，但是如果节点很密集，对矩阵计算的难度越大，最终影响计算的收敛性。所以，在计算时应当对节点的距离进行稀释，使得参加运算的节点数目降低，加快计算的运行和速率。这样方便高斯矩阵的计算，从而提高数据结果在计算中的收敛性。对于节点的稀释方法有两种：静态稀释法、半动态稀释法、动态稀释法。在计算过程中，计算结果的收敛性对于电网的潮流计算很重要。由于潮流计算中采用的牛顿法，这种计算的主要方法是迭代法，而迭代法的计算弱点就是对于数据的收敛性不强。迭代法主要包括：向量初始化、潮流方程线性化、求解线性方程。方程式越多，对计算结果的收敛性影响就越大。

3潮流计算对电力稳定的意义

潮流计算的主要涉及的步骤有六个：网络数学建模、电压量初始化、建立潮流方程式、解潮流方程、对结果进行修正。在潮流计算中最重要的就是要考虑如何建立潮流计算流程，能够使数据得到最大化的收敛。潮流计算流程的建构决定着电力稳定性。潮流计算能够通过数学建模，它可以在建模流程的指导下，合理科学的选择电源接入点。通过潮流计算，电网线的结构设计的可以实现最优化的建设来适应电压交换、电压调整、以及高峰值调整等电力系统的要求。通过电网潮流计算，可以在日渐复杂的电网中找出输电线路中的薄弱环节，为工作人员在维修过程中提供有力的数据计算支持。优化电网输电结构，提高电网的输电效率和整体的电力资源利用率。对于大型的用电生产企业比如炼钢企业等，利用潮流计算可以很好的计算出生产所需的电压值以及电网线路等数值，电厂可以通过对电压的调整维持电力的稳定。通过潮流计算可以演算出电网中存在的风险，这样可以通过结果找到电网线路中的安全隐患然后进行排除，并且通过潮流计算优化电网的设计方案，从总体上，提高电力系统的稳定性和资源的调配能力。

4结语

随着科技的发展，电力系统日趋复杂化，电力系统的涵盖内容也逐渐扩展，这些都给电力计算系统提出了更高的挑战和冲击，同时也给工作人员带来了一定困难。但是，工作人员应该克服阻力，积极的对电力计算系统进行升级和建模，不断的致力于提高电力运行的稳定性的工作，实现电力运行的经济效益和社会效益的双丰收。

本文作者：李桂英工作单位：四川省电力公司巴中电业局