潮流计算1
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。
潮流计算的约束条件
潮流计算的约束条件潮流计算是电力系统中常用的一种计算方法，用于分析电力系统中的潮流分布、潮流方向和潮流大小。
在进行潮流计算时，需要考虑一系列的约束条件，以确保计算结果的准确性和可靠性。
以下是潮流计算的约束条件及相关参考内容：1. 潮流平衡方程：潮流平衡方程是潮流计算的基本方程，用于表达电力系统中各节点功率的平衡关系。
根据潮流平衡方程，各节点的注入功率和消耗功率之间需要保持平衡。
相关参考内容可参考电力系统潮流计算相关教材或专业论文，如《电力系统分析与计算》（第4版）。
2. 节点电压幅值和相角限制：在潮流计算中，各节点的电压幅值和相角需要满足一定的限制条件，以确保电力系统的稳定运行。
通常会设置节点最小电压和最大电压限制，以及节点之间的电压相角差限制。
相关参考内容可参考《电力系统分析与计算》（第4版）或《电力系统稳定分析与控制》（第2版）。
3. 潮流方向限制：潮流计算结果中，潮流方向需要满足电力系统的物理限制。
例如，潮流一般会从高电压向低电压的节点流动，流向发电机和变压器的端子，流入负荷。
相关参考内容可参考电力系统潮流计算相关教材或专业论文，如《电力系统分析与计算》（第4版）。
4. 潮流计算收敛要求：潮流计算是一个迭代过程，需要设置合适的收敛准则来判断计算是否达到稳定状态。
常用的收敛准则有功率不平衡误差限、节点电压误差限和潮流变化误差限等。
相关参考内容可参考《电力系统分析与计算》（第4版）或《电力系统稳定分析与控制》（第2版）。
5. 潮流计算算法和模型约束：潮流计算的计算方法和模型也会对计算结果的精确度和可靠性产生影响。
常用的潮流计算方法包括直流潮流法、牛顿-拉夫逊法、高斯-赛德尔法等。
相关参考内容可参考电力系统潮流计算相关教材或专业论文，如《电力系统分析与计算》（第4版）或《电力系统稳定分析与控制》（第2版）。
总之，潮流计算的约束条件是为了保证计算结果的准确性和可靠性，涉及到潮流平衡、电压幅值和相角限制、潮流方向限制、收敛要求以及计算方法和模型约束等方面。
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）
潮流计算的数学模型
潮流计算的数学模型
潮流计算是电力系统分析中的重要工具，用于计算电力系统中各节点的电压、相角和功率等参数。
它是基于电力系统的拓扑结构和各个元件的参数，通过建立一组方程来求解电力系统的状态。
以下是常见的潮流计算数学模型：
1.平衡方程模型：潮流计算基于电力系统的节点平衡方程来
描述电压和相角。
对于每个节点，平衡方程描述了所有输入和输出功率与节点电压和相角之间的关系。
平衡方程模型包括节点注入功率方程和节点电压双曲正切方程。
2.潮流计算模型：潮流计算通过联立节点平衡方程和各个电
力元件的电流-电压关系来构建数学模型。
例如，对于发电机，可以使用恒定功率模型或恒定电压模型来描述节点注入功率与电压之间的关系。
对于负载，可以通过恒阻抗模型或负载-电流-电压模型来描述注入功率。
3.损耗模型：潮流计算中通常考虑线路和变压器的损耗。
损
耗模型可以通过考虑导线电阻和变压器损耗来计算整个系统的损耗。
导线电阻一般使用欧姆定律来计算，变压器损耗可以使用参数化模型或更精细的绕组等效电路模型来计算。
4.条件数模型：潮流计算中，条件数是一种用于描述数值稳
定性的指标。
条件数模型用于评估节点电压和相角的数值解的稳定性。
较大的条件数表示数值解对小的输入变化非
常敏感，可能导致数值不稳定。
上述模型仅是潮流计算中的一部分，实际的潮流计算模型可能会更复杂，会考虑更多的电力元件、拓扑结构、调节器和控制器等因素。
潮流计算的数学模型是通过将电力系统的物理特性和电力元件的特性进行建模，通过求解方程组来得到电力系统的状态，从而辅助分析和运行电力系统。
潮流计算简答题
潮流计算数学模型与数值方法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。
2. 潮流计算有哪些待求量、已知量（已知量：1、电力系统网络结构、参数 2、决定系统运行状态的边界条件 待求量：系统稳态运行状态 例如各母线上的电压（幅值及相角）、网络中的功率分布以及功率损耗等）3. 潮流计算节点分成哪几类分类根据是什么（分成三类：PQ 节点、PV 节点和平衡节点，分类依据是给定变量的不同）4. 教材牛顿-拉夫逊法及有功-无功分解法是基于何种电路方程可否采用其它类型方程 答:基于节点电压方程，还可以采用回路电流方程和割集电压方程等。
但是后两者不常用。
5. 教材牛顿-拉夫逊法是基于节点阻抗方程、还是基于节点导纳方程进行迭代计算的试阐述这两种方程的优点与缺点。
1.不能由等值电路直接求出2.满秩矩阵内存量大3.对角占优矩阵。
节点导纳矩阵的特点：1.直观容易形成2.对称阵3.稀疏矩阵（零元素多）：每一行的零元素个数=该节点直接连出的支路数。
6. 说出至少两种建立节点导纳矩阵的方法，阐述其中一种方法的原理与过程。
方法：1.根据自导纳和互导纳的定义直接求取2.运用一节点关联矩阵计算3.阻抗矩阵的逆矩阵节点导纳矩阵的形成：1.对角线元素ii Y 的求解)1,,0(=≠==i j Ii ii U i j U U I Y 【除i 外的其他节点接地，0=j U ，只在i 节点加单位电压值】解析ii Y 等于与i 节点直接相连的的所有支路导纳和2.互导纳),0,1(j k U U U I Y k j ji ij ≠===，ji ij Y Y =（无源网络导纳之间是对称的）解析：ij Y 等于j i ,节点之间直接相连的支路导纳的负值。
电力系统潮流计算1
二．潮流计算问题的数学模型
根据电力系统的实际运行条件，按照 预先给定的变量的不同，电力系统的节 点可分成PQ节点、PV节点及平衡节点三 种类型。 对平衡节点来说，其电压相角一般作 为系统电压相角的基准。
二．潮流计算问题的数学模型
交流电力系统中的复数电压变量可 以用两种坐标形式表示
或
Ui Uie
j
U i ei jf i
而复数导纳为
Yij Gij jBij
二．潮流计算问题的数学模型
将以上三式代入以导纳矩阵为基础的 式(1-6)，并将实部与虚部分开，可得 到两种形式的潮流方程。
二．潮流计算问题的数学模型
直角坐标形式
Pi ei (Gij e j B ij f j ) f i (Gij f j B ij e j )
i 1,2,, n
(1-
16) Pi Qi 式中： 、 为已知的节点注入有功、无 功功率。
三．潮流计算的几种基本方法 假定节点 l 为平衡节点，其给定电压 为 U 。平衡节点不参加迭代。于是对应 于这种1
一．概述
本章安排: 潮流计算问题的数学模型 三种最基本的潮流算法 最小化潮流计算 自动调整计算功能 最优潮流 交直流系统的潮流计算 特殊用途的潮流计算问题
二．潮流计算问题的数学模型
电力系统由发电机、变压器、输配电 线路及负荷等组成。 进行潮流计算时，发电机和负荷一般 可用接在相应节点上的一个电流注入量 表示。 电力网络中的变压器、线路、电容器、 电抗器等元件可用集中参数表示的由线 性电阻、电抗构成的等值电路模拟。
j 1
二．潮流计算问题的数学模型
在实际中，已知的节点注入量往往不 是节点电流而是节点功率，为此用节点 功率代替节点电流,得 n Pi jQi (1 Y U i 1 , 2 , , n ij j 6) j 1 Ui 或
潮流计算的主要方法
潮流计算的主要方法
最近几年，随着计算机仿真技术和复杂系统全面发展，潮流计算也受到越来越多的重视。
潮流计算是研究不同电力网络的物理特性和操作规律的一项重要工作。
针对潮流计算的主要方法，总结如下：
一、基于动力学的方法
1. 碰撞模型：根据动力学方法，计算电力系统的运行稳定性。
基于动力学的碰撞模型能够快速而精确地预测两个潮流的变化情况。
2. 时变快速收敛：在碰撞模型的基础上，为快速求解电力系统潮流，提出了时变快速收敛算法。
可以更快地获得潮流解。
二、基于牛顿迭代法的方法
1.牛顿迭代潮流计算方法：根据牛顿迭代法，采用迭代算法，求解电力系统潮流运行状态。
2. 功率流计算方法：计算机基于牛顿迭代法，快速求解节点电能的功率流公式。
可以有效的缩短潮流计算的时间，提高计算效率。
三、基于模糊聚类算法的方法
1. 基于模糊聚类的潮流计算方法：采用模糊聚类算法，对潮流计算进行多维度分析，可以得出最优的潮流结果。
2. 基于模糊划分的多目标模糊控制：根据模糊聚类理论，对潮流算法进行最佳控制，以满足电力网不同优化目标。
四、基于期望最大化的方法
1、基于粒子群优化的潮流计算方法：采用粒子群优化算法，将电力网潮流计算定义为多目标最优化问题，以期望最大化来求解潮流值，提高计算效率。
2、基于遗传算法的潮流计算方法：遗传算法利用进化过程来搜索全局最优解，使用遗传变异原则来改变候选解，以期望最大化来求解潮流计算问题。
ETAP软件潮流计算方法1
ETAP软件潮流计算方法第 15 章潮流分析(Load Flow Analysis) PowerStation潮流分析程序计算母线电压，支路功率因数，电流，和整个电力系统的潮流。
该程序中允许进行调节平衡节点电压，不调节多个电源与等效电网和发电机的连接。
它适用于辐射型系统和环形系统。
为获得较好的精确度有不同的方法可供选择。
本章为有些名词作了定义并解释了运行潮流分析时可能用到的工具。
并说明了不同潮流计算方法的理论背景。
潮流工具条部分解释了如何启动一个潮流计算，如何打开并查看输出报告，如何选择显示选项。
潮流分析案例编辑器部分解释了如何创建一个新的分析案例，设定分析案例时需要哪些数据，如何设定它们。
显示选项部分解释了显示一些主要系统参数和在单线图中输出报告时的选项，以及如何设定这些参数。
潮流计算方法部分列出了不同潮流计算方法的公式。
这部分还将进行比较收敛率，在不同系统参数和配置的情况下提高收敛率，还提供了一些选择相应计算方法的技巧。
计算需求数据部分描述了进行潮流计算所必需的数据以及在什么地方输入这些数据。
最后，潮流分析输出报告部分说明并解释了输出报告和他们的格式。
欧特艾远东（南京）计算机技术有限公司 15-1 ETAP? PowerStation? 4.7 潮流分析潮流工具条15.1 潮流工具条(Load Flow Toolbar) 输入潮流分析模式时，潮流工具条就会出现在屏幕上。
运行潮流计算更新电缆负荷电流潮流显示选项报警潮流报告管理器中断当前计算获取在线数据获取存档数据运行潮流计算(Run Load Flow Studies) 从分析案例编辑器中选择一个分析案例。
然后点击运行潮流计算按钮进行潮流分析。
如果输出文件名设为Prompt（提示的），则出现一个对话框，设定输出报告的名称。
分析结果显示在单线图和输出报告上。
更新电缆负荷电流(Update Cable Load Current) 选择更新电缆负荷电流图标，将从正在运行的潮流分析中传送电缆负荷电流数据到与潮流分析相关的每条电缆的电缆编辑器的运行负荷电流中。
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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。
潮流计算是根据给定的电网结构、参数和发电机、负荷等元件的运行条件，确定电力系统各部分稳态运行状态参数的计算。
通常给定的运行条件有系统中各电源和负荷点的功率、枢纽点电压、平衡点的电压和相位角。
待求的运行状态参量包括电网各母线节点的电压幅值和相角，以及各支路的功率分布、网络的功率损耗等。
用途
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。
潮流计算是电力系统分析最基本的计算。
除它自身的重要作用之外，在《电力系统分析综合程序》(PSASP)中，潮流计算还是网损计算、静态安全分析、暂态稳定计算、小干扰静态稳定计算、短路计算、静态和动态等值计算的基础。
特点
潮流计算在数学上可归结为求解非线性方程组，其数学模型简写如下：F(X)=0为一非线性方程组
其中：
F=(f1,f2,........,fn)T为节点平衡方程式；
X=(x1,x2,..........,xn)T为待求的各节点电压。
由此决定该问题有以下特点：
① 迭代算法及其收敛性
对于非线性方程组问题，其各种求解方法都离不开迭代，因此，存在迭代是否收敛的问题。
为此，在程序中开发了多种计算方法：PQ分解法
牛顿法(功率式)
最佳乘子法
牛顿法(电流式)
PQ分解法牛顿法
供计算选择，以保证计算的收敛性。
② 解的多值性和存在性
对于非线性方程组的求解，从数学的观点来看，应该有多组解。
根据程序中所设定的初值，一般都能收敛到合理解。
但也有收敛到不合理解(电压过低或过高)的特殊情况。
这些解是数学解(因为它们满足节点平衡方程式)而不是实际解。
为此需改变运行条件后再重新计算。
此外，对于潮流计算问题所要求的节点电压的分量(幅值和角度或实部和虚部)。
只有当其为实数时才有意义。
如果所给的运行条件中无实数解，则认为该问题无解。
因此，当迭代不收敛时，可能有两种情况：一是解(指实数解)不存在，此时需修改运行方式；另一是计算方法不收敛，此时需更换计算方法。
潮流计算
电力系统潮流计算是电力系统最基本的计算，也是最重要的计算。
所谓潮流计算，就是已知电网的接线方式与参数及运行条件，计算电力系统稳态运行各母线电压、个支路电流与功率及网损。
对于正在运行的电力系统，通过潮流计算可以判断电网母线电压、支路电流和功率是否越限，如果有越限，就应采取措施，调整运行方式。
对于正在规划的电力系统，通过潮流计算，可以为选择电网供电方案和电气设备提供依据。
潮流计算还可以为继电保护和自动装置定整计算、电力系统故障计算和稳定计算等提供原始数据。
潮流计算（load flow calculation）根据电力系统接线方式、参数和运行条件计算电力系统稳态运行状态下的电气量。
通常给定的运行条件有电源和负荷节点的功率、枢纽点电压、平衡节点的电压和相位角。
待求的运行状态量包括各节点电压及其相位角和各支路（元件）通过的电流（功率）、网络的功率损耗等。
潮流计算分为离线计算和在线计算两种方式。
离线计算主要用于系统规划设计和系统运行方式安排；在线计算用于运行中电力系统的监视和实时控制。
目前广泛应用的潮流计算方法都是基于节点电压法的，以节点导纳矩阵Y作为电力网络的数学模型。
节点电压Ui和节点注入电流Ii 由节点电压方程
（1）
联系。
在实际的电力系统中，已知的运行条件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。
由于各节点注入功率与注入电流的关系为Ｓi＝Ｐi ＋jＱi＝ＵiIi ，因此可将式（1）改写为
（2）
式中，Pi 和Qi分别为节点i 向网络注入的有功功率和无功功率，当i为发电机节点时Ｐi﹥0；当i为负荷节点时Pi﹤0；当i为无源节点Pi ＝0，Qi＝0；Ｕi 和Ii分别为节点电压相量Ｕi和节点注入电流相量Ii 的
共轭。
式（2）有n个非线性复数方程，亦即潮流计算的基本方程式。
它可以在直角坐标也可以在极坐标上建立２n个实数形式功率方程式。
已知网络的接线和各支路参数，可形成潮流计算中的节点导纳矩阵Ｙ。
潮流方程式（２）中表征系统运行状态变量是注入有功功率Pi、无功功率Qi和节点电压相量Ｕi（幅值Ｕi 和相角δi）。
n个节点的电力网有4n变量，但只有2n个功率方程式，因此必须给定其中2n个运行状态变量。
根据给定节点变量的不同，可以有以下三种类型的节点。
PU节点（电压控制母线）有功功率Pi和电压幅值Ui为给定。
这种类型节点相当于发电机母线节点，或者相当于一个装有调相机或静止补偿器的变电所母线。
PQ节点注入有功功率Pi和无功功率Qi是给定的。
相当于实际电力系统中的一个负荷节点，或有功和无功功率给定的发电机母线。
平衡节点用来平衡全电网的功率。
平衡节点的电压幅值Ｕi和相角δi 是给定的，通常以它的相角为参考点，即取其电压相角为零。
一个独立的电力网中只设一个平衡节点。
从数学上说，潮流计算是求解一组由潮流方程（ 2）描述的非线性代数方程组。
牛顿-拉夫逊方法是解非线性代数方程组的一种基本方法，在潮流计算中也得到应用。
当采用了稀疏矩阵技术和节点优化编号技术后，牛顿-拉夫逊潮流算法成为电力系统潮流计算中的优秀算法，至今仍是各种潮流算法的基础。
此外，还有各种快速潮流计算方法（例如直流潮流和快速分解潮流算法）、扩展潮流计算方法（例如最优潮流、动态潮流、随机潮流、开断潮流等）、交直流联合系统潮流计算、不对称电力系统潮流计算和谐波潮流计算方法等，以满足各种特殊要求的潮流计算。