論電網潮流對電網穩定的啟示

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1電網潮流具體內涵以及歷史發展概況

計算機的潮流計算歷史要追溯到20世紀50年代，那個時候電腦已經普遍的用潮流計算的方式進行計算和推演，當時的潮流計算有較好的收斂性，而且由于所要計算的結構并不復雜所以電腦運行的內存以及速率都比較高，而且計算的方程式并不是很復雜也很簡單。到了六十年代，計算機的計算能力有得到了進一步的發展，阻抗法的出現有效的應對了逐漸復雜的運算規模以及運算程序和內容。而到了20世紀70年代，更加高級的算法的出現更加提高了計算機的計算性能。

2電網潮流的計算流程以及計算要素

實質上，電網潮流系統計算是計算機在工程系統中的具體應用。計算機計算要素包括針對數學的建模以及計算方法和計算的程序流程的設計。電網潮流計算是計算機運算在物理輸電線路中關于各個節點的功率與電壓的數值計算。這種計算的意義是通過計算的結果來安排電網節點的位置和連接方式，達到電網的穩定。電網潮流對于電力系統的描述中，要利用數學的計算流程公式把出現在電網中的一些電壓和電阻以及功率問題表達成各種公式，利用數據模型進行計算。在進行電網潮流計算的時候，電網中主要涉及的計算元件有輸電線路、電力變壓組、電抗組、電容組等四大電力元件，而這些元件的屬性都是靜態的而不是動態的。之所以選擇靜態元件的原因是因為靜態元件是影響電力穩定性的決定因素，同樣也是電網組件中的關鍵部位。而動態的元件就不同，其數值難以估計，并且數量眾多，在計算中很難控制。動態元件雖然不可獲取，但是對于電網的主要影響主要還是集中在靜態元件上。在電網潮流計算中有兩個計算關鍵要素，一個是以上四大元件的元件參數，另外就是這些元件連接的方式或者是串聯或者是并聯等。電網潮流的計算就是圍繞這兩個要素展開。電網潮流計算的基本流程：輸入原始數據—給定節點電壓初值ei(0).fi(0)—K=0（即變量為零）—計算△P、△Q和△V.（變量值）—MAX{|△P.△Q|}<e？—如果小于節點初始電壓則直接輸出全部線路的功率（如果不小于節點電壓則轉入下級計算—雅可比矩陣個元素計算—方程修正計算△e和△f—計算關于e的n次方以及f的n次方—k=k+1—轉入新一輪計算。在潮流計算當中最重要的是對于節點的計算，在電網中，遍布很多節點，這些節點像一個個中轉站把電壓輸送到下一個端口，所以節點的電壓以及功率對于輸電線路的總體輸電能力起著非常關鍵的作用。對于節點電壓的計算一般是關于n的方程式，在這種情況下，荷載功率是一個已經知道的數值。一般在電網的節點中有兩種類型的節點，一個是平衡節點一個是基準節點。平衡節點中，未必所有節點都要有固定的值。而基準節點的數值一定要是0。所以在某些時候，平衡節點與基準節點統稱為平衡節點。潮流計算主要分為三大部分：潮流計算數學模型、電力系統網絡方程、負荷方程式。潮流計算公式中包括：PQ節點、PV節點以及平衡節點的計算。這三種計算有各自的內容，在PQ節點計算中，節點的功率都是已知的，P、Q是兩個定值。在一些場所有些節點在一段時間內的功率值是不變的，這些節點也可以稱之為P、Q點。PV節點與PQ節點的情況比較形似，其數值也是給定的。這些節點是系統的母線，它是進行電壓控制的關鍵。平衡節點是平衡電力網絡中的一些節點的功率的，所以叫做平衡節點。平衡節點中的基準節點可以作為潮流計算中電壓計算的參考。理想中的潮流計算是線性計算但實際的計算中，由于節點的電壓有時候未確定所以潮流計算變成了非線性的一種方程計算。電力網絡方程的關鍵是組成電網元件的各個參數值，參數值是一個客觀存在的量，無法改變。一般來說，輸電線路和變壓器部分是等值的電路，所以在計算中，一切元件的數值都是圍繞計算節點數值來計算。雅可比矩陣是潮流計算中比較重要和關鍵的計算流程，雅可比矩陣中計算的各個要素是節點電壓的計算方程式，當數據進入計算流程時，在迭代的變化下，電壓也會發生變化，而且，雅可比矩陣是一個非對稱的運算結構。在電力網絡方程中次序迭代法和直接計算法是普遍使用的兩種方程解法。迭代法的優點是它所需要的計算內存比較少，而且這種潮流計算模型的設計結構比較簡單，但是它對數據的收斂性不好。所以，一般的電網中都普遍運用直接法進行運算，直接法的收斂性較強。電網直接計算方法包括：消去法行回代法、按列消去行回代法這兩大形式，但是具體來說還有高斯消去法，因子表法等。高斯法的具體計算內容是把矩陣中的每一個數值消掉，然后最后達到消元的目的。但是在實際的計算中高斯算法不能得出方程的結果，所以需要進行回代。在電力系統可以在一瞬間看做是一個靜止的穩定的數值集合，這時候需要對節點進行次序上的優化，在經過矩陣消去法計算過后，需要對計算結果進行規格化以及代回化，最終才能得到方程的計算結果。節點的分布對于計算的影響很大，但是如果節點很密集，對矩陣計算的難度越大，最終影響計算的收斂性。所以，在計算時應當對節點的距離進行稀釋，使得參加運算的節點數目降低，加快計算的運行和速率。這樣方便高斯矩陣的計算，從而提高數據結果在計算中的收斂性。對于節點的稀釋方法有兩種：靜態稀釋法、半動態稀釋法、動態稀釋法。在計算過程中，計算結果的收斂性對于電網的潮流計算很重要。由于潮流計算中采用的牛頓法，這種計算的主要方法是迭代法，而迭代法的計算弱點就是對于數據的收斂性不強。迭代法主要包括：向量初始化、潮流方程線性化、求解線性方程。方程式越多，對計算結果的收斂性影響就越大。

3潮流計算對電力穩定的意義

潮流計算的主要涉及的步驟有六個：網絡數學建模、電壓量初始化、建立潮流方程式、解潮流方程、對結果進行修正。在潮流計算中最重要的就是要考慮如何建立潮流計算流程，能夠使數據得到最大化的收斂。潮流計算流程的建構決定著電力穩定性。潮流計算能夠通過數學建模，它可以在建模流程的指導下，合理科學的選擇電源接入點。通過潮流計算，電網線的結構設計的可以實現最優化的建設來適應電壓交換、電壓調整、以及高峰值調整等電力系統的要求。通過電網潮流計算，可以在日漸復雜的電網中找出輸電線路中的薄弱環節，為工作人員在維修過程中提供有力的數據計算支持。優化電網輸電結構，提高電網的輸電效率和整體的電力資源利用率。對于大型的用電生產企業比如煉鋼企業等，利用潮流計算可以很好的計算出生產所需的電壓值以及電網線路等數值，電廠可以通過對電壓的調整維持電力的穩定。通過潮流計算可以演算出電網中存在的風險，這樣可以通過結果找到電網線路中的安全隱患然后進行排除，并且通過潮流計算優化電網的設計方案，從總體上，提高電力系統的穩定性和資源的調配能力。

4結語

隨著科技的發展，電力系統日趨復雜化，電力系統的涵蓋內容也逐漸擴展，這些都給電力計算系統提出了更高的挑戰和沖擊，同時也給工作人員帶來了一定困難。但是，工作人員應該克服阻力，積極的對電力計算系統進行升級和建模，不斷的致力于提高電力運行的穩定性的工作，實現電力運行的經濟效益和社會效益的雙豐收。

本文作者：李桂英工作單位：四川省電力公司巴中電業局