基于区域划分的交直流混联配电网潮流计算方法
交直流混合电力系统潮流计算
交直流电力系统潮流计算摘要：由于我国能源分布与经济发达地区的不均衡性，今后能源大规模、远距离流动成为必然。
特高压直流输电具有送电容量大、送电距离远等优点，在今后的能源流动中具有不可替代的地位。
本文首先阐述了高压直流输电系统的发展及运行特点，总结已有的交直流电力系统潮流计算的一般方法，提出一种实用新型交直流电力系统潮流计算方法。
同时对大规模交直流互联系统，提出了分区并行潮流算法的思路。
关键词：电力系统，交直流互联，潮流计算1. 引言我国地域辽阔，水能、煤炭资源较丰富，油、气资源相对贫乏，发电能源资源的分布和用电负荷的分布极不均衡。
一方面，全国可开发的水电资源有近2/3 分布在西部的四川、云南、西藏三省区，煤炭保有储量的2/3分布在山西、陕西、内蒙古三省区；另一方面，东部沿海和京广铁路沿线以东地区经济发达，用电负荷约占全国的 2/3。
今后我国水能和煤炭资源的开发多集中在西南、西北和晋、陕、蒙地区，并逐步西移和北移，而东部沿海和京广铁路沿线东地区国民经济持续快速发展，导致能源产地与能源消费地区之间的距离越来越远，使得我国能源配置的距离、特点和方式都发生了巨大变化，因此必然引起能源和电力的跨区域大规模流动。
直流输电一般定位于一定距离、一定规模的电力外送，在今后的电网发展中将日益受到重视。
随着电力大规模流动的距离逐渐加大，现有的±500kV直流输电将无法满足要求，客观上需要采用更高一级的直流输电电压等级。
根据对我国西南水电外送输电方案的多次滚动规划研究成果并结合国外的相关研究结论，±800kV 直流输电在技术上是可行的，比较适合我国的实际情况。
随着高压直流输电的应用越来越广泛，交直流混合电力系统将越来越普遍存在，其潮流算法也应当相应的有所发展，以适应实际的需求。
交直流互联电力系统潮流算法主要分为联合求解法和交替求解法。
联合求解法的收敛性好，但破坏了交流潮流算法中雅可比矩阵的结构，计算效率会随着直流系统的增加而降低；交替求解法的收敛条件相对苛刻，不需要修改交流系统的雅可比矩阵，易于实现。
交直流混联电力系统潮流算法研究的开题报告
交直流混联电力系统潮流算法研究的开题报告一、题目背景随着电力系统的快速发展，面对日益增多的电能需求，国内外都在加速推进交直流混联电力系统的应用研究。
混联电力系统是指在一定范围内同时采用交流和直流输电的电力系统。
该系统具有有效利用能源、提高系统可靠性和经济性的优势。
交直流混联电力系统中，由于直流系统和交流系统之间具有相互引入、相互阻塞的特性，其潮流计算和控制变得更为复杂。
因此，为实现混联电力系统中各系统之间的平稳运行，必须对其交直流混联电力系统的潮流算法进行深入研究。
二、研究目的本研究旨在探讨交直流混联电力系统潮流算法，建立混联电力系统的数学模型，深入分析不同情况下混联电力系统的潮流计算方法，为混联电力系统的稳定性和可靠性提供理论支持。
三、研究方法本研究将针对交直流混联电力系统的数学模型进行建立，分析混联电力系统中交流和直流系统之间的相互作用和影响。
通过建立混联电力系统的潮流计算模型，并运用相关的数值方法，对混联电力系统中的潮流进行计算和分析。
然后，对混联电力系统中不同情况下的潮流传输特性进行模拟分析。
四、主要研究内容（1）交直流混联电力系统数学模型的建立。
（2）交直流混联电力系统的潮流计算模型的建立。
（3）分析交直流混联电力系统中不同情况下的潮流计算方法。
（4）模拟交直流混联电力系统中不同情况下的潮流传输特性。
五、预期结果本研究将通过对交直流混联电力系统的数学模型的建立和潮流计算方法的分析，得出混联电力系统的稳定性和可靠性的结论，并为混联电力系统的实际运行提供理论依据。
六、结论本研究将对交直流混联电力系统的潮流算法进行深入研究，探讨不同情况下的潮流计算方法，加深了对混联电力系统的认识，为混联电力系统的实际应用提供可靠的理论支持。
一种基于直流法潮流的快速潮流计算方法
（一）直流法潮流
1、潮流计算节点方程与支路方程
电力系统潮流计算模型中包括节点方程和支路方程, 节点方程为: （1）
各节点的功率：
（2）
当节点复电压用极标形式表示时，
代入式( 2)并展开为实部和虚部后有:
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线路支路方程可这样描述, 线路i侧由节点i流向节点j的电流为: 式中 将式( 5)变换为功率方程, 展开后可得线路i侧潮流:
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（三）算例
以上海电网一个220 kV 环网在2009年夏季某时刻断面为例, 各支路电 抗与已知各节点负荷(均用标幺值表示, SB = 100MVA, 下同)如图2所示。
图2 环网流计算算例
通过式( 12) 与( 11) 分别求得 其中负号表示实际潮流方向与图示中的相反。
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表2 快速潮流计算法计算结果与实际环网潮流对比
从表2可以看出, 在参数准确的情况下快速潮流计算法对环网潮流的 计算结果与实际潮流非常接近, 本算例中各支路潮流的准确率达98% 以 上, 说明快速潮流计算法在上述环网潮流计算中是非常适用的。
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（四）小结
直流法潮流在交流潮流算法的基础上根据实际电网特点作出合理假设, 使潮流计算的非线性模型简化为线性模型, 避免了复杂的迭代计算, 大大简 化了潮流计算过程并使手工计算潮流成为可能。算例表明, 该方法在实际电 网环网潮流计算与合环潮流计算中是快速、准确的, 在实际电网规划及调度 运行中是非常实用的。
由以上可以看出，直流法潮流忽略了无功潮流，只进行有功潮流计算。
交直流混联系统的潮流资料
2.
1. 标幺值下的换流器基本方程
基本关系 功率取 电压取 有
U dB RdB I dB PdB U dB I dB
P UB I B dB SB 3
U dB
dB
3 2
nt kTBU B
PdB IB U dB 6nt kTB
U dB 3 RdB nt X cB I dB X cB 6
交、直流系统输电功率相 同的情况下，直流输电达到 一定距离时，建设换流站多 花费的投资恰好被直流输电 线路节省的投资完全补偿， 则称这个距离为交、直输电 的等值距离。随着电力电子 技术的进步，直流输电技术 的关键元件换流阀的耐压值 和过流量大大提高，造价大 幅下降，直流输电经济性优 势日益显著。
高压直流输电主要用于:
4-3 交直流混联系统的潮流计算方法
计算方法：
1. 统一迭代法（联合求解法） 以极坐标形式下的牛顿法 为基础，将交流节点电压的幅值和相角与直流系统中的 直流电压、直流电流、换流器变比、换流器的功率因素 及换流器控制角统一进行迭代求解。 交替迭代法 在迭代过程中，将交流系统方程和直流系 统方程分别进行求解。在求解交流系统方程时，将直流 系统用接在相应节点上的已知其有功和无功功率的负荷 来等值。而在求解直流系统方程时，将交流系统模拟成 加在换流器交流母线上的一个恒定电压。
2000年±500kV、1800MW天生桥－广州超高压直流输电 线路投入运行，线路全长980km。 2003年±500kV、3000MW三峡－常州超高压直流输电线 路投入运行，线路全长890km。 由于我国幅原辽阔，一次能源分布不均衡，动力资源与重 要负荷中心距离很远，因此我国的送电格局是“西电东送” 和“北电南送”。 荆州至惠州博罗响水镇±500kV、3000MW、940km线路， 安顺至肇庆±500kV、3000MW、980km线路，三峡至上 海练唐±500kV、3000MW、940km线路、陕西至河南灵 宝、邯郸至新乡等多条高压直流输电陆续投入运行。 2010年6月18日云广特高压±800kV直流输电工程双极竣 工投产，这是西电东送项目之一，也是世界首条±800kV 直流输电工程，该输电线路工程西起自云南楚雄变电站， 经过云南、广西、广东三省辖区，东止于广东曾城穗东变 电站。 显然，我国已跨入交直流混合大电网时代。
交直流混合潮流计算程序
交直流混合潮流计算程序引言：交直流混合潮流计算是电力系统中一项重要的计算方法，能够准确计算电力系统中交流和直流电流的分布和功率流动情况。
本文将介绍交直流混合潮流计算程序的基本原理、计算流程以及应用。
一、基本原理交直流混合潮流计算程序是基于潮流计算理论和电力系统的运行特点开发而成的。
潮流计算是指根据电力系统的拓扑结构、负荷和发电机的参数，通过求解节点电压和线路功率的方程组，得到电力系统中各节点的电压和功率分布情况。
交直流混合潮流计算程序在传统潮流计算的基础上，考虑了交直流电源的并联运行，能够更加准确地反映电力系统的实际运行情况。
二、计算流程交直流混合潮流计算程序的计算流程一般包括以下几个步骤：1. 数据准备：收集并整理电力系统的拓扑结构、负荷和发电机的参数等相关数据，并进行数据预处理，确保数据的准确性和一致性。
2. 潮流方程建立：根据电力系统的物理特性和运行条件，建立交直流混合潮流计算的方程组。
该方程组一般包括节点电压方程、线路功率方程和交直流电源运行方程等。
3. 潮流方程求解：采用数值计算方法，通过迭代运算求解潮流方程组。
常用的计算方法包括高斯-赛德尔迭代法、牛顿-拉夫逊迭代法等。
4. 结果分析：对潮流计算结果进行分析和比较，得到电力系统中各节点的电压和功率分布情况。
根据分析结果，可以评估电力系统的稳定性和安全性，为系统运行和调度提供参考依据。
三、应用交直流混合潮流计算程序在电力系统的规划、设计和运行中具有广泛的应用价值。
主要应用包括以下几个方面：1. 电网规划：交直流混合潮流计算可以帮助规划人员评估电力系统的承载能力和稳定性，优化输电线路的布置和容量配置，提高电力系统的经济性和可靠性。
2. 电力系统设计：交直流混合潮流计算可以辅助设计人员确定电力系统的参数和运行方式，优化变电站和输电线路的选址和布置，确保电力系统在设计条件下的正常运行。
3. 运行调度：交直流混合潮流计算可以为电力系统的运行调度提供决策支持。
4-3交直流混联系统的潮流讲解
2. 潮流计算方程式
输电方式的发展
电力工业萌芽阶段，以爱迪生（1847～1931）为代表的直 流派主张从发电到输电都采用直流，以西屋（1846～1914） 为代表的交流派则主张从发电到输电都采用交流。 由于多台发电机同步运行问题的解决以及变压器、三相感 应电动机的发明和完善，交流系统在经济技术上优越性日 益突出，以致取得主导地位。 如今，直流输电技术进一步发展，优势也逐步体现， HVDC（High Voltage Direct Current）在世界各大电力系 统中应用渐增，使得现代电力系统成为交流中包含直流输 电系统的交直流混联系统。 我国第一条大型直流输电线路工程－葛洲坝到上海 ±500kV、1080km高压直流输电线路已于1990年投入运行
所谓直流输电是将发电厂发出的交流电用整流器变 换成直流，经直流线路送至受端，再经逆变器变换 成三相交流后送往用户。
4.2 直流输电的基本原理
最简单的直流输电系统，它由直流输电线路、两 端的换流站组成。 换流站中主要设备有：换流器、换流变压器、平 波电抗器、交流滤波器、直流滤波器、无功补偿 设备和断路器。 功率传输从交流系统1开始，经整流变压器送入整 流器变成直流；然后通过直流输电线路送至逆换 流器，变成三相交流后再经逆换流变压器送给交 流系统2。显然，直流线路输送的完全是有功功率。
4-3 交直流混联系统的潮流计算方法
计算方法：
1. 统一迭代法（联合求解法） 以极坐标形式下的牛顿法 为基础，将交流节点电压的幅值和相角与直流系统中的 直流电压、直流电流、换流器变比、换流器的功率因素 及换流器控制角统一进行迭代求解。
2. 交替迭代法 在迭代过程中，将交流系统方程和直流系 统方程分别进行求解。在求解交流系统方程时，将直流 系统用接在相应节点上的已知其有功和无功功率的负荷 来等值。而在求解直流系统方程时，将交流系统模拟成 加在换流器交流母线上的一个恒定电压。
4-3交直流混联系统的潮流
换流器的功能是把三相交流电变换成直流电或直流电变换成三相交流 电，前者称为整流，后者称为逆变。相应的换流设备称为整流器和逆 变器。换流器中最基本的元件是阀元件，现代高压直流输电系统所用 的阀元件为普通晶闸管。为了满足所需的电压和电流需要，用于直流 输电的换流器可由一个或多个换流桥串并联组成，换流桥为三相桥式 换流电路，有6个桥臂，桥臂由阀元件组成。
电力系统发生紧急功率缺口时应对更灵活快捷。
电力系统暂态过程中，当快速大幅度调整输送功率时，交流系统 的原动机并不立即承担全部功率增量，只是系统频率发生相应变 化。系统1频率下降，系统2频率升高，相当于先将系统1中所有转 动设备的动能转化为电能传输给了系统2，系统1的频率可以在随 后增加原动机出力后逐渐恢复。
4-3 交直流混联系统的潮流计算方法
计算方法：
1. 统一迭代法（联合求解法） 以极坐标形式下的牛顿法 为基础，将交流节点电压的幅值和相角与直流系统中的 直流电压、直流电流、换流器变比、换流器的功率因素 及换流器控制角统一进行迭代求解。 交替迭代法 在迭代过程中，将交流系统方程和直流系 统方程分别进行求解。在求解交流系统方程时，将直流 系统用接在相应节点上的已知其有功和无功功率的负荷 来等值。而在求解直流系统方程时，将交流系统模拟成 加在换流器交流母线上的一个恒定电压。
交、直流系统输电功率相 同的情况下，直流输电达到 一定距离时，建设换流站多 花费的投资恰好被直流输电 线路节省的投资完全补偿， 则称这个距离为交、直输电 的等值距离。随着电力电子 技术的进步，直流输电技术 的关键元件换流阀的耐压值 和过流量大大提高，造价大 幅下降，直流输电经济性优 势日益显著。
交直流混联电网连续潮流计算研究
交直流混联电网连续潮流计算研究引言：随着电力系统的不断发展和变化，交直流混联电网逐渐成为一种灵活且高效的供电形式。
然而，在交直流混联电网中进行连续潮流计算是一项具有挑战性的任务，因为它需要对交流和直流系统的潮流进行同时考虑，确保系统的稳定运行。
本文将对交直流混联电网连续潮流计算进行研究，分析其方法和技术，并探讨其在实际应用中的意义。
一、交直流混联电网的特点1.交直流系统并联：交直流系统并联连接，使得电能可以根据需求在交流和直流系统之间进行流动，增加电网的灵活性和安全性。
2.高效能量转换：通过相应的转换设备，可以将交流和直流能量进行高效地转换，使能量在系统中的传输更加稳定和可靠。
3.直流系统的稳定性：直流系统相对于交流系统来说更为稳定，可以提供更加可靠的能量供应，特别适用于一些高负载和特殊需求的场景。
二、交直流混联电网连续潮流计算方法连续潮流计算是电力系统分析中的一项重要任务，旨在确定电网中各节点的电压和功率流向，评估系统的稳定性和安全性。
在交直流混联电网中进行连续潮流计算需要同时考虑交流和直流系统，因此需要采用一些特殊的方法和技术。
1.拓展传统潮流计算算法：传统的潮流计算算法主要针对交流系统进行设计，无法直接应用于交直流混联电网。
因此，需要对传统算法进行拓展，将直流系统的特性进行考虑，如VSC-HVDC的功率-电压特性等。
可以采用增量法、牛顿-拉夫逊法等传统算法作为基础，加入直流系统的参数和特性，进行连续潮流的计算。
2.建立交直流混联电网的等效模型：3.开发基于仿真的连续潮流计算工具：基于仿真的连续潮流计算工具可以帮助工程师更好地理解交直流混联电网的运行和性能。
通过建立系统的模型和仿真平台，可以实时模拟和分析交直流系统的潮流情况，并提供一些建议和优化方案。
这样可以有效减少试错成本和风险，提高电网的稳定性和可靠性。
三、交直流混联电网连续潮流计算的意义1.系统设计和规划的支持：连续潮流计算可以帮助工程师对交直流混联电网进行规划和设计。