电网的潮流计算
智能电网潮流计算算法研究
智能电网潮流计算算法研究近年来，智能电网的建设和发展引起了越来越多人的关注，而智能电网中的潮流计算算法则是其重要组成部分之一。
潮流计算算法在智能电网中有着重要的应用，它可以帮助智能电网实现能源的高效利用和优化管理，为智能电网的进一步发展提供了有力的技术支持。
本文旨在对智能电网潮流计算算法的研究进行探讨。
一、智能电网中的潮流计算算法潮流计算算法是一种基于电力系统理论和电气工程技术的计算方法，用于计算电力系统中各节点电压、电流及功率等参数的分布情况。
在智能电网中，潮流计算算法的核心思想是通过对电力系统中的电压、电流和功率等参数进行计算，帮助智能电网实现精确的能源调度和优化管理。
智能电网中的潮流计算算法通常分为静态潮流计算算法和动态潮流计算算法两种。
静态潮流计算算法是指在电力系统静态条件下进行潮流计算，主要用于电力系统的稳态分析和设计，其算法简单且计算速度较快。
动态潮流计算算法则是考虑电力系统的动态响应进行潮流计算，主要用于电力系统的动态过程分析和优化控制，其算法较为复杂且计算速度较慢。
二、智能电网潮流计算算法的研究现状目前，国内外对智能电网潮流计算算法的研究已经取得了一定的进展。
国外在传统潮流计算算法的基础上，提出了一系列新的算法和模型，如基于拓扑学的潮流计算算法、基于支持向量机的潮流计算算法等。
这些算法和模型在提高计算精度、降低计算复杂度和提高计算速度等方面都具有显著优势。
而国内则围绕着全球能源转型、智能电网建设、新能源普及等热点问题，开展了一些重要的研究工作，涉及到潮流计算算法、智能优化调度算法、电力负荷预测算法等多个方面。
虽然智能电网潮流计算算法已经有了一定的研究成果，但是仍然面临着一些问题和挑战。
例如，由于智能电网具有多能源集成、高度复杂和实时性要求等特点，导致智能电网潮流计算算法需要考虑多种能源类型之间的相互关系，增加了算法的复杂度和计算难度；此外，智能电网中不同运行状态下的潮流计算算法也需要进行研究和探索，以便更好地适应智能电网运行和管理的需求。
三：简单电网的潮流计算综述
当发电机电势 Eq 和受端母线电压 U 恒定不 变时，发电机向受端系统输出的功率仅仅是 Eq 与 U 之间的相角差 的函数。将这一关系 绘成图 4-3-11 所示的曲线，称之为功角特性 曲线。对于隐极机系统，它是一条正弦曲线， 由于相角差 与功率 PE 密切相关，常常把角 称为功角。
4.3.4
4.3.3
简单输电系统的潮流计算
（1）已知末端电压和各负荷点的负荷 量，求首端电压 1）设末端电压为参考电压，计算从末 端开始的第Ⅰ段线路中末端电纳中的功 率损耗。 Q BI U 2
I
2
a
2）确定电源送往末端的负荷。等于末 端负荷与末端电纳功率损耗之和。
S a S La jQI
4.3.3
简单输电系统的潮流计算
1．同一电压等级开式网计算 进行开式网的计算首先要给定一个节 点的电压，称为已知电压。由于已知电 压的节点不同，计算的步骤略有差别。 （1）若已知开式网的末端电压，则由 末端逐段向首端推算。 （ 2 ）电力网计算中往往已知首端电压 及各个集中负荷。此时仅能采用近似计 算方法。
。 。
4.3.3
简单输电系统的潮流计算
3）求第Ⅰ段线路阻抗中的电压降及功 率损耗。
Sa * U I （ ） （RI jX I） U I jU I Ua
。 2 2 Sa 2 Pa2 Qa Pa2 Qa SI （ ） （RI jX I） RI j XI 2 2 Ua Ua Ua 。 。
d
4.3.5
负荷的静稳定
1．负荷的静态特性 负荷所取用的有功功率和无功功率是随着电网 电压和频率的变化而变化的，反映它们变化规律 的曲线或数学表达式称为负荷的静态特性。 所谓静态是把这些特性在稳态条件下是确定的。 当系统频率维持额定值不变时，负荷所取用的 功率与电压的关系称为负荷的电压静态特性。 当系统电压维持额定值不变时，负荷所取用的 功率与频率的关系，称为负荷的频率静态特性。
电网潮流计算
潮流计算就是根据给定电力系统的网络结构、参数和决定电力系统运行状况的边界条件，确定电力系统稳态运行状态的方法。
电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行状况的一种计算，它根据给定的运行条件及系统接线情况确定整个电力系统的运行状态:各母线的电压，各元件中流过的功率，系统的功率损耗等等。
从数学上讲，潮流计算是要求解一组由潮流方程描述的非线性代数方程组。
电力系统潮流计算是电力系统分析中最基本的最重要的计算，是电力系统无功优化的前提与基础，是无功优化最基础的计算工具。
电力系统潮流计算分为离线计算和在线计算两种，前者主要用于系统规划设计和安排系统的运行方式，后者则用于正在运行系统的正常监视及实时控制。
本文所研究基于前一种离线分析的计算方法。
潮流方程对于N个节点的电力网络(地作为参考节点不包括在内)，如果网络结构和网络元件参数己知，则流入节点i可用nI ij j j I Y V ==∑表示示。
式中Y 是节点导纳矩阵。
以极坐标的形式写出1n i ij j ij jj I Y V θδ==∠+∑电力系统计算中，给定的运行变量是节点注入功率，计算用的方程如下:*i i i iP jQ V I -=Ni ,,2,1 =用极坐标表示，则有:1ni i i ij j ij ji j P jQ V Y V δθδ=-=∠-∠+∑分离出实部虚部可得()1cos ni j i ij ij i j j P V V Y θδδ==-+∑()1sin ni j i ij ij i j j Q V V Y θδδ==--+∑上式为用极坐标表示的最基本的潮流计算方程。
对于N 个节点的电力系统，每个节点有四个运行变量，分别为有功注入P,无功注入Q 、电压模值V 、电压相角θ。
一般说来，每个节点的4个变量中给定两个，求解另两个。
哪两个作为给定的变量由该节点的类型决定。
对于节点类型的给定应遵循一定的原则，并不是任意指定，当节点类型选择不当时，会出现潮流不收敛，或者潮流计算结果明显偏离实际系统的运行情况，在潮流运算初始化的时候，可以按照如下情况来指定。
三简单电网的潮流计算
4.3.5
负荷的静稳定
2．负荷的静态稳定 （1）电动机负荷稳定的判据（有功负荷）
dM e dPm 0 ds ds
（2）无功负荷的稳定的判据
dQ 0 dU
d
4.3.5
负荷的静稳定
1．负荷的静态特性 负荷所取用的有功功率和无功功率是随着电网 电压和频率的变化而变化的，反映它们变化规律 的曲线或数学表达式称为负荷的静态特性。 所谓静态是把这些特性在稳态条件下是确定的。 当系统频率维持额定值不变时，负荷所取用的 功率与电压的关系称为负荷的电压静态特性。 当系统电压维持额定值不变时，负荷所取用的 功率与频率的关系，称为负荷的频率静态特性。
简单电力系统的静稳定
功角特性曲线
Байду номын сангаас
图4-3-11 功角特性曲线 a）凸极式发电机 b）隐极式发电机
4.3.4
简单电力系统的静稳定
2．静态稳定的概念
扰动后功角变化示意图
在曲线的上升部分的任何一点对小干扰的响应都与 a点相同，都是静态稳定的，曲线的下降部分的任何一 点对小干扰的响应都与b点相同，都是静态不稳定的。
4.3.1
电压降落、电压损耗、电压偏移
1.电压降落 输电线路始末两端电压的相量差称为电压降落。
U U 1U 2
。 。 。
2.电压损耗 输电线路首、末端电压有效值之差称为线路的 U U1 U 2 电压损耗。 电压损耗百分值，即是电压损耗与相应线路的 额定电压相比的百分值：
U1 U 2 U% 100% UN
。 。
4.3.3
简单输电系统的潮流计算
3）求第Ⅰ段线路阻抗中的电压降及功 率损耗。
Sa * U I （ ） （RI jX I） U I jU I Ua
电力系统三大计算方法
电力系统三大计算方法
嘿，朋友们！今天咱就来聊聊电力系统的三大计算方法。
先来说说潮流计算吧！这就好比是电力系统这个大舞台上的“指挥家”。
比如说，想象一下城市里的灯光，为啥有些地方亮堂，有些地方暗一些呢？这可就和潮流计算有关系啦！它能算出电力在电网中的分布，是不是超厉害的呢！就像我们要去一个陌生的地方，得知道走哪条路最好，潮流计算就是给电网找出最佳“路径”的那个大神呀！
然后是短路计算！哇哦，这可不得了啦！它就像是一位“急救医生”呢！当电网出问题了，比如说短路了，那可不得了，就像人突然生病一样。
这时候短路计算就上场啦！它能迅速判断出问题有多严重，该怎么解决。
举个例子，家里突然停电了，这很可能就是某个地方出了短路故障呀。
短路计算就能帮我们快速搞清楚状况，然后赶紧来“治病救人”！
最后讲讲暂态稳定计算。
嘿呀，这可是电力系统的“守护者”呢！它能保证电网在遇到各种突发状况时还能稳定运行。
就比如突然刮大风，或者来了个什么自然灾害，这时候暂态稳定计算就像一个坚强的卫士，守护着电网的安全，可太重要啦！想象一下要是没有它，那岂不是随便一点风吹草动，咱们的电就没啦？
所以啊，这三大计算方法真的是太重要啦！它们就像电力系统的三根支柱，少了谁都不行！它们让我们的生活变得更加便捷，更加美好！而且正是因为有了这些厉害的计算方法，我们才能放心地使用电，享受电带来的种种便利呀！总之，可千万别小看它们哦！。
简单电力系统分析潮流计算
简单电力系统分析潮流计算电力系统潮流计算是电力系统分析中的一项重要任务。
其目的是通过计算各个节点的电压、电流、有功功率、无功功率等参数，来确定系统中各个元件的运行状态和互相之间的相互影响。
本文将介绍电力系统潮流计算的基本原理、计算方法以及应用。
潮流计算的基本原理是基于电力系统的节点电压和支路功率之间的网络方程。
通过对节点电压进行迭代计算，直到满足所有支路功率平衡方程为止，得到系统的运行状态。
潮流计算的基本问题可以表示为以下方程组：P_i = V_i * (G_i * cos(θ_i - θ_j ) + B_i * sin(θ_i -θ_j )) - V_j * (G_i * cos(θ_i - θ_j ) - B_i * sin(θ_i -θ_j )) (1)Q_i = V_i * (G_i * sin(θ_i - θ_j ) - B_i * cos(θ_i -θ_j )) - V_j * (G_i * sin(θ_i - θ_j ) + B_i * cos(θ_i -θ_j )) (2)其中，P_i为节点i的有功功率注入；Q_i为节点i的无功功率注入；V_i和θ_i分别为节点i的电压幅值和相角；V_j和θ_j分别为节点j的电压幅值和相角；G_i和B_i分别为支路i的导纳的实部和虚部。
对于一个电力系统，如果知道了节点注入功率和线路的导纳，就可以通过潮流计算求解出各节点的电压和功率。
这是一种不断迭代的过程，直到系统达到平衡状态。
潮流计算的方法有多种，常见的有高斯-赛德尔迭代法、牛顿-拉夫逊迭代法等。
其中，高斯-赛德尔迭代法是最常用的一种方法。
高斯-赛德尔迭代法的思想是从已知节点开始，逐步更新其他节点的电压值，直到所有节点的电压值收敛为止。
具体步骤如下：1.初始化所有节点电压的初始值；2.根据已知节点的注入功率和节点电压，计算其他节点的电压值；3.判断节点电压是否收敛，如果收敛则结束计算，否则继续迭代；4.更新未收敛节点的电压值，返回步骤2高斯-赛德尔迭代法的优点是简单有效，但其收敛速度较慢。
电力系统中的电网潮流计算与优化
电力系统中的电网潮流计算与优化近年来，电力系统的发展迅猛，不仅是为了满足日益增长的用电需求，也是为了实现可持续发展和环境保护的目标。
然而，电力系统中存在一系列的挑战和问题，如电力负荷不平衡、输电线路的阻塞、电压波动等。
为解决这些问题，电力系统中的电网潮流计算与优化成为了研究的热点。
本文将对电网潮流计算与优化进行探讨，旨在提供一种思路和解决方案，以推动电力系统的可持续发展和优化。
一、电网潮流计算的基本原理及方法电网潮流计算是电力系统的基本问题之一，旨在确定各个节点的电压和功率的分布情况。
在传统的电网潮流计算中，常采用的方法是基于潮流方程的牛顿-拉夫逊方法。
该方法通过迭代计算电网各节点的电压和功率，直到满足潮流方程为止。
然而，随着电力系统规模的不断扩大和复杂度的增加，传统的计算方法已经不再适用。
因此，研究人员提出了许多新的电网潮流计算方法，如改进的高斯-塞德尔方法、快速谱方法等。
除了传统的潮流计算方法外，还有一些基于人工智能和机器学习的方法被引入到电力系统中。
例如，基于人工神经网络的电网潮流计算方法可以通过学习电力系统的历史数据来推断未来的负荷和功率分布。
这些新的计算方法不仅具有较高的计算速度和准确度，还可以提供更好的预测和调度能力。
二、电网潮流计算的挑战和问题尽管电网潮流计算在电力系统中起着重要的作用，但仍面临着一些挑战和问题。
首先，电力系统的规模和复杂度不断增加，导致传统的潮流计算方法计算速度变慢，甚至无法满足实时计算的要求。
其次，电力系统的不确定性和变动性使得电网潮流计算变得更加困难。
例如，由于可再生能源的不稳定性，负荷和功率分布的预测变得更加复杂。
此外，电网潮流计算还涉及到大量的数据和信息，对于数据的采集和处理也提出了新的要求。
三、电网优化方法与技术为了解决电力系统中存在的问题和挑战，电网优化方法和技术成为研究的重点。
电网优化旨在通过优化电网的能源分配和调度，实现电力系统的高效、可靠和可持续发展。
电网潮流计算及调压措施的合理使用 (2)
（5）其他问题研究，如大跨越、出线走廊、通信干扰等；
（6）电力网方案的综合技术经济比较。
电网设计应具备的条件
（1）设计年负荷的电力、电量资料，其中包括各变电所的电力量及必要的负荷参数。
（2）设计年度电源的新增情况，包括装机容量、单机容量和机型等，还应有调节特性参数。
能保证稳定运行。
电网的可靠性：
容量电力系统是指包括发电机系统和输电系统合成的系统，一般电力系统由发电、输电和配电三部分组成。
大电网的可靠性的保证，目前我国进入大电网、大机组的阶段。虽然大机组会有很多优越性，但大电网若发生恶性事故的连锁反应，波及范围大，造成的经济损失大。如失去稳定、过负荷，电压不合格或用户断电，为满足这些要求，大电力系统中输电系统的设计和运行必须满足下列准则：
B变电所
选择两台 -25000/110
C变电所
选择两台 -31500/110
-25000/110:
-31500/110:
发电厂变压器的选择
单元接线的主变压器容量的确定
（1）单元接线时的变压器容量应按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度来确定。
（2）采用扩大单元接线时，应尽可能采用分裂绕组变压器，其容量应按单元接线的计算原则算出的两台机组之和来确定。
A
-31500/110
110±8×1.25%
11
148
B
-25000/110
110±8×1.25%
11
123
C
-31500/110
110±8×1.25%
11
148
表2-3中变压器低压侧额定电压定义为空载时电压，当变压器满载时内部电压降约为5%，为使正常运行时变压器低压侧电压较电网额定电压高5%，变压器低压侧额定电压应比电网额定电压高10%。
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（2）容纳
电力网线路的导线间，在电压作用下形成 电场，导线上电荷与电压的比值称为线路 里的容纳b＝WC。 若线路长度为L（KM），则每相线路容纳 B＝bL，每相线路容性电流Ic按下式计算： Ic＝UxB（KA） Ux――线路相电压
单位:西门子(S)
LGJ－ LGJ－ LGJ－ LGJ－ 120 150 185 240
0.27 0.21 0.17 0.13
LGJ－ LGJ－ 300 400
0.107 0.08
感 0.446 0.435 0.429 0.422 0.415 0.407 0.399 0.391 抗x
r、x
x r
S
LGJ导线r、x与S的关系曲线
2、一端电源供电网的潮流计算。
（4）电导
线路的电导是指对应于相间绝缘介质损耗 功率的参数，对于架空线路，相间绝缘介 质损耗主要为电晕损耗与绝缘子泄漏损耗； 对于电缆线路，主要为绝缘介质的极化与 泄漏损耗。
架空线路由绝缘子漏电所产生的有功损耗 很小，可以忽略不计，因此，架空线路相 间绝缘介质损耗主要有电晕所决定，电晕 所损耗的有功功率一般用参数电导表征。
计算出电力系统在正常及各种可能的故 障运行方式下的潮流分布，各节点电压及 元件中的功率损耗，对于电力系统设计、 运行都是十分必要的。
目前，计算机已广泛应运于电力系统的运 行、设计和科学研究各个方面。自1956年 成功地运用它计算潮流分布以来，几乎所 有主要的电力系统计算都已使用计算机。
1、电力网的功率损耗与电压计算。
（1）施工时不要磨损导线，要保持导线及金属元 件表面光滑，以防电场不均匀。
（2）增大导线半径，减小导线表面附近的电场强 度，可采用分裂导线、扩径导线、空心导线等。
由实验和运行经验得知，一般110KV以下 的架空线路，35KV以下电压的电缆线路， 由于电压低，不会发生全面电晕。
单位:西门子(S)
3、变压器的等值电路及参数
（1）电阻 变压器的电阻与绕组损耗（铜损）有关，而
绕组损耗又近似地等于短路损耗。 （2）感抗 对于高压侧电压在35KV及以上的大容量变压
器，感抗远大于电阻，因此，可以近似地 取ZB≈XB
二、电力网的潮流计算
电力系统在运行时，在电源电势激励之下， 电流或功率从电源通过系统各元件流入负 荷，分布于电力网各处，成为潮流分布。 由于负荷的随机性，电力网的接线方式和 电源运行状态发生变化，通过各元件的潮 流也随之变化。
当架空线路导线表面附近的电场强度超过 空气分子的游离强度时，空气分子被游离， 发出“刺刺”的响声；产生臭氧；夜间还 可以看到蓝紫色的荧光，这种现象称为电 晕。
电晕要消耗电能，对无线电和高频通信有干扰， 因此，线路在设计与运行时，不允许有全面电晕 发生，也就是要求参数电导g＝0。
提高电晕临界电压，避免导线发生全面电晕的措 施：
电力网的参数一般分为两类，由元件结 构和特性所决定的参数，称为网络参数， 如电阻、电抗、电导、电纳等；外加电压、 通过元件的电流、功率等，称为运行参数。
1、输电线路的等值电路
R+jX j(B/2)
j(B/2)
2、输电线路参数
（1）电阻R＝P（L／S）
S――导线导电部分截面 P――导线材料计算用电阻率 L――导线长度 单位:欧姆(Ω)
电力网的潮流计算
乌海电业局调度处 2008年9月
电力系统的参数及等值电路
为了安全、可靠、优质、经济地发供电， 电力网和电力系统在设计和运行中，需要 进行潮流、电压、短路电流、稳定等的分 析与计算工作。这就要先把电力系统接线 用等值电路表示，在等值电路中标出各元 件的参数，然后才能进行各项分析与计算 工作。
（3）感抗
交流电流通过导线时，在导线材料中及周 围空间产生交变电磁场，磁通量与导线匝 数的乘积称为磁链，单位电流产生的磁链 称为电感，电感与交流电的角频率的乘积 称为感抗，X＝WL。
单位:欧姆 (Ω)
每公里不同导线型号的电阻值与感抗值
导 LGJ－ LGJ－
线 70
95
型
号
电 0.45 0.33 阻r