導(dǎo)語(yǔ)：論電網(wǎng)潮流對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定的啟示一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1電網(wǎng)潮流具體內(nèi)涵以及歷史發(fā)展概況

計(jì)算機(jī)的潮流計(jì)算歷史要追溯到20世紀(jì)50年代，那個(gè)時(shí)候電腦已經(jīng)普遍的用潮流計(jì)算的方式進(jìn)行計(jì)算和推演，當(dāng)時(shí)的潮流計(jì)算有較好的收斂性，而且由于所要計(jì)算的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜所以電腦運(yùn)行的內(nèi)存以及速率都比較高，而且計(jì)算的方程式并不是很復(fù)雜也很簡(jiǎn)單。到了六十年代，計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力有得到了進(jìn)一步的發(fā)展，阻抗法的出現(xiàn)有效的應(yīng)對(duì)了逐漸復(fù)雜的運(yùn)算規(guī)模以及運(yùn)算程序和內(nèi)容。而到了20世紀(jì)70年代，更加高級(jí)的算法的出現(xiàn)更加提高了計(jì)算機(jī)的計(jì)算性能。

2電網(wǎng)潮流的計(jì)算流程以及計(jì)算要素

實(shí)質(zhì)上，電網(wǎng)潮流系統(tǒng)計(jì)算是計(jì)算機(jī)在工程系統(tǒng)中的具體應(yīng)用。計(jì)算機(jī)計(jì)算要素包括針對(duì)數(shù)學(xué)的建模以及計(jì)算方法和計(jì)算的程序流程的設(shè)計(jì)。電網(wǎng)潮流計(jì)算是計(jì)算機(jī)運(yùn)算在物理輸電線路中關(guān)于各個(gè)節(jié)點(diǎn)的功率與電壓的數(shù)值計(jì)算。這種計(jì)算的意義是通過(guò)計(jì)算的結(jié)果來(lái)安排電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的位置和連接方式，達(dá)到電網(wǎng)的穩(wěn)定。電網(wǎng)潮流對(duì)于電力系統(tǒng)的描述中，要利用數(shù)學(xué)的計(jì)算流程公式把出現(xiàn)在電網(wǎng)中的一些電壓和電阻以及功率問(wèn)題表達(dá)成各種公式，利用數(shù)據(jù)模型進(jìn)行計(jì)算。在進(jìn)行電網(wǎng)潮流計(jì)算的時(shí)候，電網(wǎng)中主要涉及的計(jì)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(tài)的而不是動(dòng)態(tài)的。之所以選擇靜態(tài)元件的原因是因?yàn)殪o態(tài)元件是影響電力穩(wěn)定性的決定因素，同樣也是電網(wǎng)組件中的關(guān)鍵部位。而動(dòng)態(tài)的元件就不同，其數(shù)值難以估計(jì)，并且數(shù)量眾多，在計(jì)算中很難控制。動(dòng)態(tài)元件雖然不可獲取，但是對(duì)于電網(wǎng)的主要影響主要還是集中在靜態(tài)元件上。在電網(wǎng)潮流計(jì)算中有兩個(gè)計(jì)算關(guān)鍵要素，一個(gè)是以上四大元件的元件參數(shù)，另外就是這些元件連接的方式或者是串聯(lián)或者是并聯(lián)等。電網(wǎng)潮流的計(jì)算就是圍繞這兩個(gè)要素展開。電網(wǎng)潮流計(jì)算的基本流程：輸入原始數(shù)據(jù)—給定節(jié)點(diǎn)電壓初值ei(0).fi(0)—K=0（即變量為零）—計(jì)算△P、△Q和△V.（變量值）—MAX{|△P.△Q|}<e？—如果小于節(jié)點(diǎn)初始電壓則直接輸出全部線路的功率（如果不小于節(jié)點(diǎn)電壓則轉(zhuǎn)入下級(jí)計(jì)算—雅可比矩陣個(gè)元素計(jì)算—方程修正計(jì)算△e和△f—計(jì)算關(guān)于e的n次方以及f的n次方—k=k+1—轉(zhuǎn)入新一輪計(jì)算。在潮流計(jì)算當(dāng)中最重要的是對(duì)于節(jié)點(diǎn)的計(jì)算，在電網(wǎng)中，遍布很多節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)像一個(gè)個(gè)中轉(zhuǎn)站把電壓輸送到下一個(gè)端口，所以節(jié)點(diǎn)的電壓以及功率對(duì)于輸電線路的總體輸電能力起著非常關(guān)鍵的作用。對(duì)于節(jié)點(diǎn)電壓的計(jì)算一般是關(guān)于n的方程式，在這種情況下，荷載功率是一個(gè)已經(jīng)知道的數(shù)值。一般在電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)中有兩種類型的節(jié)點(diǎn)，一個(gè)是平衡節(jié)點(diǎn)一個(gè)是基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)。平衡節(jié)點(diǎn)中，未必所有節(jié)點(diǎn)都要有固定的值。而基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)的數(shù)值一定要是0。所以在某些時(shí)候，平衡節(jié)點(diǎn)與基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)統(tǒng)稱為平衡節(jié)點(diǎn)。潮流計(jì)算主要分為三大部分：潮流計(jì)算數(shù)學(xué)模型、電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)方程、負(fù)荷方程式。潮流計(jì)算公式中包括：PQ節(jié)點(diǎn)、PV節(jié)點(diǎn)以及平衡節(jié)點(diǎn)的計(jì)算。這三種計(jì)算有各自的內(nèi)容，在PQ節(jié)點(diǎn)計(jì)算中，節(jié)點(diǎn)的功率都是已知的，P、Q是兩個(gè)定值。在一些場(chǎng)所有些節(jié)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)的功率值是不變的，這些節(jié)點(diǎn)也可以稱之為P、Q點(diǎn)。PV節(jié)點(diǎn)與PQ節(jié)點(diǎn)的情況比較形似，其數(shù)值也是給定的。這些節(jié)點(diǎn)是系統(tǒng)的母線，它是進(jìn)行電壓控制的關(guān)鍵。平衡節(jié)點(diǎn)是平衡電力網(wǎng)絡(luò)中的一些節(jié)點(diǎn)的功率的，所以叫做平衡節(jié)點(diǎn)。平衡節(jié)點(diǎn)中的基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)可以作為潮流計(jì)算中電壓計(jì)算的參考。理想中的潮流計(jì)算是線性計(jì)算但實(shí)際的計(jì)算中，由于節(jié)點(diǎn)的電壓有時(shí)候未確定所以潮流計(jì)算變成了非線性的一種方程計(jì)算。電力網(wǎng)絡(luò)方程的關(guān)鍵是組成電網(wǎng)元件的各個(gè)參數(shù)值，參數(shù)值是一個(gè)客觀存在的量，無(wú)法改變。一般來(lái)說(shuō)，輸電線路和變壓器部分是等值的電路，所以在計(jì)算中，一切元件的數(shù)值都是圍繞計(jì)算節(jié)點(diǎn)數(shù)值來(lái)計(jì)算。雅可比矩陣是潮流計(jì)算中比較重要和關(guān)鍵的計(jì)算流程，雅可比矩陣中計(jì)算的各個(gè)要素是節(jié)點(diǎn)電壓的計(jì)算方程式，當(dāng)數(shù)據(jù)進(jìn)入計(jì)算流程時(shí)，在迭代的變化下，電壓也會(huì)發(fā)生變化，而且，雅可比矩陣是一個(gè)非對(duì)稱的運(yùn)算結(jié)構(gòu)。在電力網(wǎng)絡(luò)方程中次序迭代法和直接計(jì)算法是普遍使用的兩種方程解法。迭代法的優(yōu)點(diǎn)是它所需要的計(jì)算內(nèi)存比較少，而且這種潮流計(jì)算模型的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但是它對(duì)數(shù)據(jù)的收斂性不好。所以，一般的電網(wǎng)中都普遍運(yùn)用直接法進(jìn)行運(yùn)算，直接法的收斂性較強(qiáng)。電網(wǎng)直接計(jì)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(lái)說(shuō)還有高斯消去法，因子表法等。高斯法的具體計(jì)算內(nèi)容是把矩陣中的每一個(gè)數(shù)值消掉，然后最后達(dá)到消元的目的。但是在實(shí)際的計(jì)算中高斯算法不能得出方程的結(jié)果，所以需要進(jìn)行回代。在電力系統(tǒng)可以在一瞬間看做是一個(gè)靜止的穩(wěn)定的數(shù)值集合，這時(shí)候需要對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行次序上的優(yōu)化，在經(jīng)過(guò)矩陣消去法計(jì)算過(guò)后，需要對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行規(guī)格化以及代回化，最終才能得到方程的計(jì)算結(jié)果。節(jié)點(diǎn)的分布對(duì)于計(jì)算的影響很大，但是如果節(jié)點(diǎn)很密集，對(duì)矩陣計(jì)算的難度越大，最終影響計(jì)算的收斂性。所以，在計(jì)算時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)節(jié)點(diǎn)的距離進(jìn)行稀釋，使得參加運(yùn)算的節(jié)點(diǎn)數(shù)目降低，加快計(jì)算的運(yùn)行和速率。這樣方便高斯矩陣的計(jì)算，從而提高數(shù)據(jù)結(jié)果在計(jì)算中的收斂性。對(duì)于節(jié)點(diǎn)的稀釋方法有兩種：靜態(tài)稀釋法、半動(dòng)態(tài)稀釋法、動(dòng)態(tài)稀釋法。在計(jì)算過(guò)程中，計(jì)算結(jié)果的收斂性對(duì)于電網(wǎng)的潮流計(jì)算很重要。由于潮流計(jì)算中采用的牛頓法，這種計(jì)算的主要方法是迭代法，而迭代法的計(jì)算弱點(diǎn)就是對(duì)于數(shù)據(jù)的收斂性不強(qiáng)。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(duì)計(jì)算結(jié)果的收斂性影響就越大。

3潮流計(jì)算對(duì)電力穩(wěn)定的意義

潮流計(jì)算的主要涉及的步驟有六個(gè)：網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)建模、電壓量初始化、建立潮流方程式、解潮流方程、對(duì)結(jié)果進(jìn)行修正。在潮流計(jì)算中最重要的就是要考慮如何建立潮流計(jì)算流程，能夠使數(shù)據(jù)得到最大化的收斂。潮流計(jì)算流程的建構(gòu)決定著電力穩(wěn)定性。潮流計(jì)算能夠通過(guò)數(shù)學(xué)建模，它可以在建模流程的指導(dǎo)下，合理科學(xué)的選擇電源接入點(diǎn)。通過(guò)潮流計(jì)算，電網(wǎng)線的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的建設(shè)來(lái)適應(yīng)電壓交換、電壓調(diào)整、以及高峰值調(diào)整等電力系統(tǒng)的要求。通過(guò)電網(wǎng)潮流計(jì)算，可以在日漸復(fù)雜的電網(wǎng)中找出輸電線路中的薄弱環(huán)節(jié)，為工作人員在維修過(guò)程中提供有力的數(shù)據(jù)計(jì)算支持。優(yōu)化電網(wǎng)輸電結(jié)構(gòu)，提高電網(wǎng)的輸電效率和整體的電力資源利用率。對(duì)于大型的用電生產(chǎn)企業(yè)比如煉鋼企業(yè)等，利用潮流計(jì)算可以很好的計(jì)算出生產(chǎn)所需的電壓值以及電網(wǎng)線路等數(shù)值，電廠可以通過(guò)對(duì)電壓的調(diào)整維持電力的穩(wěn)定。通過(guò)潮流計(jì)算可以演算出電網(wǎng)中存在的風(fēng)險(xiǎn)，這樣可以通過(guò)結(jié)果找到電網(wǎng)線路中的安全隱患然后進(jìn)行排除，并且通過(guò)潮流計(jì)算優(yōu)化電網(wǎng)的設(shè)計(jì)方案，從總體上，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和資源的調(diào)配能力。

4結(jié)語(yǔ)

隨著科技的發(fā)展，電力系統(tǒng)日趨復(fù)雜化，電力系統(tǒng)的涵蓋內(nèi)容也逐漸擴(kuò)展，這些都給電力計(jì)算系統(tǒng)提出了更高的挑戰(zhàn)和沖擊，同時(shí)也給工作人員帶來(lái)了一定困難。但是，工作人員應(yīng)該克服阻力，積極的對(duì)電力計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)和建模，不斷的致力于提高電力運(yùn)行的穩(wěn)定性的工作，實(shí)現(xiàn)電力運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)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(yè)局