電力系統(tǒng)分析復(fù)習(xí)

1、電力系統(tǒng)正常運行狀態(tài)，要滿足等式約束條件及不等式約束條件。等式約束條件即為系統(tǒng)發(fā)出的總的有功和無功功率在任何時刻都分別與系統(tǒng)總的有功和無功功率消耗（包括網(wǎng)損）相等，即滿足功率平衡方程。不等式約束是為了保證系統(tǒng)安全運行，有關(guān)電氣設(shè)備的運行參數(shù)都應(yīng)處于允許值的范圍內(nèi)。電力系統(tǒng)正常運行狀態(tài)包括安全運行狀態(tài)和不安全的運行狀態(tài)。安全的運行狀態(tài)：正常運行狀態(tài)下的系統(tǒng)，承受合理預(yù)想事故集擾動后，仍滿足等式不等式的約束。不安全的運行狀態(tài)：正常運行狀態(tài)下的系統(tǒng)，只要承受一個預(yù)想事故擾動后，不滿足約束條件（這里是指不等式約束條件）簡化等值時，一般將系統(tǒng)劃分為研究系統(tǒng)(內(nèi)部系統(tǒng))、外部系統(tǒng)、剩余系統(tǒng)3部分。研究系統(tǒng)

2、：指要求詳細(xì)計算模擬、等值過程中保持不變的區(qū)域或所關(guān)注的區(qū)域；外部系統(tǒng)：指與研究區(qū)域毗鄰并相互有一定影響，但不需要詳細(xì)計算可以用某種等值網(wǎng)絡(luò)取代的區(qū)域；剩余系統(tǒng)：與研究區(qū)域相距很遠(yuǎn)，影響極小，可作高度簡化的區(qū)域。在研究電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)行為和動態(tài)行為時，采用的等值方法是不同的，前者稱為靜態(tài)等值方法，后者稱為動態(tài)等值方法。目前應(yīng)用的靜態(tài)等值方法大多屬于拓?fù)涞戎?，從原理上可以分為兩大類；一是?yīng)用數(shù)學(xué)矩陣消元理論求得等值網(wǎng)絡(luò)；另一類是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)變換原理求得等值網(wǎng)絡(luò)。Ward等值方法將網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點集合劃分為內(nèi)部系統(tǒng)節(jié)點子集I、邊界節(jié)點子集B，和外部系統(tǒng)節(jié)點子集E，然后將整個系統(tǒng)的節(jié)點方程，按節(jié)點集合的劃分寫

3、成分塊矩陣：消去外部系統(tǒng)的節(jié)點子集，可得式中：上式就是消去外部系統(tǒng)節(jié)點后，等值系統(tǒng)的節(jié)點電壓方程。經(jīng)等值處理后的簡化系統(tǒng)如下圖所示。在實際應(yīng)用中，往往用節(jié)點注入功率而不用電流表示。因此，節(jié)點電壓方程可改為形成Ward等值的步驟：在正常運行狀態(tài)下，進(jìn)行全網(wǎng)潮流計算，求得節(jié)點電壓；確定內(nèi)部系統(tǒng)、邊界點，求；計算分配到各節(jié)點的功率分配量，得到邊界點的等值注入。常規(guī)Ward等值方法的缺點：(1)用等值網(wǎng)絡(luò)求解潮流時，迭代次數(shù)過多、甚至不收斂，或者收斂到一個不可行解上；(2)潮流計算結(jié)果可能誤差太大。主要表現(xiàn)在無功方面。造成Ward等值誤差的原因：(1)外部系統(tǒng)的對地電容對邊界注入無功的影響；(2)外部

4、系統(tǒng)PV節(jié)點注入無功功率的模擬不準(zhǔn)確。正常狀態(tài)下，計算全網(wǎng)運行狀態(tài)，而內(nèi)部發(fā)生預(yù)想事故時，外部等值注入和正常運行狀態(tài)時的值可能有較大出入，尤其是外部PV節(jié)點為維持其母線電壓穩(wěn)定，一般向內(nèi)部系統(tǒng)注入大量無功功率(無功支援)。Ward-PV等值：為了能正確模擬外部系統(tǒng)的注入無功功率，和邊界節(jié)點一樣保留部分外部系統(tǒng)的PV節(jié)點，這樣會得到較好的等值效果。保留PV節(jié)點的原則為與內(nèi)部的電氣距離較短，具有較大的無功功率儲備能力的PV節(jié)點，保留的PV節(jié)點應(yīng)盡可能少。緩沖Ward等值：同心松弛就是指各節(jié)點層所受到的擾動影響將隨著與中心電氣距離的增大而逐步衰減。借用同心松弛的概念，在網(wǎng)絡(luò)等值時把邊界點作為中心，向

5、外部系統(tǒng)方向確定出若干節(jié)點層，保留第一層各節(jié)點，略去該層各節(jié)點之間的連接支路，加上Ward等值法得到的邊界等值支路與等值注入，形成緩沖Ward等值網(wǎng)絡(luò)。在緩沖等值中，邊界節(jié)點之間的互聯(lián)等值支路參數(shù)及邊界節(jié)點的等值注入由常規(guī)Ward等值法求出。Ward等值方法是應(yīng)用數(shù)學(xué)矩陣消元理論求得等值網(wǎng)絡(luò)，REI等值是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)變換原理求得等值網(wǎng)絡(luò)。REI等值法的基本思想是：外部系統(tǒng)用一個輻射狀的簡單網(wǎng)絡(luò)來代替，把所有待消去節(jié)點的注入功率用一個虛擬節(jié)點的注入功率來代替。形成過程如下：(1)確定邊界節(jié)點集合(該節(jié)點數(shù)目越少越好)；(2)整個外部系統(tǒng)用虛擬REI節(jié)點R(虛擬參考節(jié)點)和虛擬地節(jié)點G代替；(3)以節(jié)

6、點G為中心構(gòu)成輻射狀REI等值網(wǎng)絡(luò)。用REI等值網(wǎng)絡(luò)代替原外部系統(tǒng)必須滿足以下等值條件：(1)等值前后所有邊界節(jié)點的電壓相等；(2)等值前后外部系統(tǒng)與邊界節(jié)點的交換功率相等。用這種原理性的等值網(wǎng)絡(luò)代替這個外部系統(tǒng)往往會使R點電壓很低，潮流計算結(jié)果不合理，所以實際應(yīng)用時往往采用雙REI網(wǎng)絡(luò)，即將外部發(fā)電機節(jié)點和負(fù)荷節(jié)點分別等效為兩個REI網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)上述等值條件便可以確定出REI等值網(wǎng)絡(luò)的等值參數(shù)。因為G節(jié)點為虛擬接地點，即VG=0，因此，Y1，Ym上的電壓降分別為V1，Vm。由此可得：支路開斷模擬：通過支路開斷的計算分析來校核其安全性，常用的計算方法有：直流法、靈敏度分析法、補償法、分布系數(shù)法。

7、直流法：是以直流潮流算法為基礎(chǔ)的預(yù)想事故分析方法。該方法算法簡單、快速，可用于實時安全分析，常常用于故障篩選或在線快速粗略判斷支路開斷后有無越限。只需在預(yù)想事故分析前對進(jìn)行一次因子分解，只要基本運行方式不變，不同支路開斷均不需重新計算，可以方便地一次估算多重支路開斷后的潮流；誤差大，只能解出節(jié)點電壓相位角和支路有功潮流，不能解出節(jié)點電壓模值和支路無功潮流。假設(shè)注入功率恒定不變、發(fā)生某條支路開斷，則，將導(dǎo)致電壓相角變化，則，當(dāng)支路、開斷時，開斷支路電納為、支路、分別單獨開斷后而導(dǎo)致各節(jié)點電壓相角的變化量為和由于是的線性函數(shù)，可以方便地一次估算多重支路開斷后的潮流由此可以確定支路支路、開斷后任意支

8、路的有功潮流：補償法：原理：補償法是指當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)支路開斷的情況時，可以認(rèn)為該支路未被開斷，而在其兩端節(jié)點處引入某一待求的功率增量或稱為補償功率，以此來模擬支路開斷的影響。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、之間的支路斷開時，可以等效的認(rèn)為該支路并未斷開，而是在、節(jié)點之間并聯(lián)一個追加的支路阻抗，其數(shù)值等于被斷開支路阻抗的負(fù)值。這時流入原網(wǎng)絡(luò)的注入電流將由變成： 等值阻抗支路斷開后的節(jié)點電壓向量：后補償前補償中補償性能：對于多重支路開斷，也可以用類似的處理方法。當(dāng)?shù)诙l支路開斷時，計算量大一倍，其補償作用必須在第一次開斷后的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上進(jìn)行，可求電壓模值及無功潮流。分布系數(shù)法：分布系數(shù)法以直流法和補償法為基礎(chǔ)。分布系數(shù)：

9、是支路開斷后支路上傳輸?shù)挠泄β试隽康姆峙湎禂?shù)，稱之為分布系數(shù)。分布系數(shù)法具有計算速度快、使用方便等優(yōu)點；但分布系數(shù)的總數(shù)太大，對于有條支路的網(wǎng)絡(luò)，理論上分布系數(shù)總數(shù)為個，其計算量很大，且占用內(nèi)存多；在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)改變時，還必須重新形成新的分布系數(shù)。靈敏度分析法：為系統(tǒng)正常運行狀態(tài)下注入功率，把功率看成網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的函數(shù)，為狀態(tài)變量，為網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。當(dāng)支路開斷時，有將上式泰勒級數(shù)展開，進(jìn)行求解，為雅克比矩陣，為方程對網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的靈敏度。發(fā)電機開斷模擬：電力系統(tǒng)運行中發(fā)電機開斷是一種可能發(fā)生的事故。因此，電力系統(tǒng)安全分析必須對這類預(yù)想事故進(jìn)行模擬分析。直流法：發(fā)電機開斷模擬的直流法同樣也是以直流潮流法為基礎(chǔ)。

10、此方法不計頻率的變化，當(dāng)點切除一臺發(fā)電機，除平衡節(jié)點和節(jié)點以外的所有其他發(fā)電機節(jié)點的注入有功不變。特點：快速簡單，精度差。任一支路在節(jié)點發(fā)電機開斷后的有功功率為分布系數(shù)法：發(fā)電量轉(zhuǎn)移分布系數(shù)定義：描述了在節(jié)點的發(fā)電機有功功率變化單位值時，支路的潮流變化增量。該定義是基于假設(shè)系統(tǒng)中所有發(fā)電機的總有功出力不變。表示從節(jié)點向參考節(jié)點轉(zhuǎn)移有功出力之后，支路潮流變化增量；為節(jié)點開斷一臺發(fā)電機后有功出力的變化量。 計及系統(tǒng)頻率變化的發(fā)電機開斷模擬：由于開斷后將引起電力系統(tǒng)中有功功率的不平衡，致使頻率發(fā)生一定的變化，直到各運行發(fā)電機組的調(diào)速器運作，建立新的有功功率平衡為止。直流法和分布系數(shù)法沒有計及電力系統(tǒng)

11、頻率特性，因而精度較差。當(dāng)切除一臺發(fā)電機，系統(tǒng)將會發(fā)生以下變化過程：電磁暫態(tài)過程 (ms)；機電暫態(tài)過程；調(diào)速器發(fā)生作用過程。此時，各機組的有功出力變化，將按其頻率響應(yīng)特性來分配。節(jié)點的總頻率響應(yīng)特性系數(shù)為系統(tǒng)總的頻率響應(yīng)則為各節(jié)點響應(yīng)的總和則當(dāng)節(jié)點發(fā)電機開斷，失去有功時，引起系統(tǒng)頻率變化為此時，節(jié)點發(fā)電機的功率增量為以向量形式表示上兩式則寫成對于大型電力系統(tǒng)來說，因為在實際電力系統(tǒng)中，由于求得節(jié)點的注入功率的變化增量后，可計算出計及功率頻率特性的發(fā)電機開斷后的新潮流：任一支路在節(jié)點發(fā)電機開斷后的有功功率為不對稱故障的分析一般采用對稱分量法。對稱分量法首先計算各序網(wǎng)故障口的口電流，然后再計算節(jié)

12、點電壓和支路電流的序分量，最后由相應(yīng)的序分量合成各節(jié)點電壓和支路電流，并且通常以a相作為參考相。橫向（短路）故障：單相接地短路，兩相接地短路，兩相短路縱向（斷線）故障：單相斷開，兩相斷開簡單不對稱故障的通用復(fù)合序網(wǎng)圖中出現(xiàn)的互感線圈，通常稱理想（移相）變壓器，它們不改變電壓、電流的大小，而僅起隔離和移相作用的無損耗變壓器。(1)如具體故障所對應(yīng)的特殊相不同于固定不變的參考相相，則在以對稱分量表示的邊界條件中將出現(xiàn)復(fù)數(shù)運算子，相應(yīng)的復(fù)合序網(wǎng)中就要出現(xiàn)理想變壓器。(2)串聯(lián)型故障：單相短路和兩相斷線具有類似的邊界條件，當(dāng)時，可統(tǒng)一表示。與之對應(yīng)的復(fù)合序網(wǎng)則是三序網(wǎng)絡(luò)分別通過它們的理想變壓器在二次側(cè)

13、串聯(lián)而成。(3)并聯(lián)型故障：單相斷線和兩相接地短路具有類似的邊界條件，當(dāng)時，可統(tǒng)一表示。與之對應(yīng)的復(fù)合序網(wǎng)則是三序網(wǎng)絡(luò)分別通過它們的理想變壓器在二次側(cè)并聯(lián)而成。(4)復(fù)合序網(wǎng)中理想變壓器的電壓比取決于與具體故障相對應(yīng)的特殊相，可歸納下表。不同故障特殊相對應(yīng)的理想變壓器電壓比表特殊相11111用于復(fù)雜故障分析的兩端口網(wǎng)絡(luò)方程通常有3種：即阻抗型參數(shù)方程、導(dǎo)納型參數(shù)方程和混合型參數(shù)方程3種類型。總結(jié)： 阻抗型參數(shù)方程適合串聯(lián)型復(fù)雜故障； 導(dǎo)納型參數(shù)方程適合并聯(lián)型復(fù)雜故障； 混合型參數(shù)方程適合一個端口串聯(lián)型、另一個端口并聯(lián)型故障的復(fù)雜故障分析。復(fù)雜故障中出現(xiàn)雙重故障的可能性最大。雙重故障可以是串聯(lián)型

14、與串聯(lián)型故障的復(fù)合、并聯(lián)型與并聯(lián)型故障的復(fù)合以及串聯(lián)型與并聯(lián)型故障的復(fù)合。它們的分析方法雖然各不相同，但其實質(zhì)都是通用復(fù)合序網(wǎng)和兩端口網(wǎng)絡(luò)方程的綜合運用。對于雙重故障的分析計算，其步驟：首先根據(jù)故障類型得出通用復(fù)合序網(wǎng)，然后根據(jù)各端口各序分量的兩端口方程，結(jié)合邊界條件，最終確定各序的電壓、電流。進(jìn)而確定網(wǎng)絡(luò)中，各處的電壓、電流。對于串聯(lián)串聯(lián)型雙重故障，運用阻抗型參數(shù)方程分析最為方便。首先列出正序、負(fù)序、零序網(wǎng)絡(luò)的兩端口網(wǎng)絡(luò)阻抗型參數(shù)方程；然后將上述各式中的電壓、電流變換至理想變壓器二次側(cè)；由故障復(fù)合序網(wǎng)圖可得邊界條件方程；綜合以上各式。對于并聯(lián)并聯(lián)型雙重故障，運用導(dǎo)納型參數(shù)方程分析最為方便。首

15、先列出正序、負(fù)序、零序網(wǎng)絡(luò)的兩端口網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)納型參數(shù)方程；然后將上述各式中的電壓、電流變換至理想變壓器二次側(cè)；由故障復(fù)合序網(wǎng)圖可得邊界條件方程；綜合以上各式。對于串聯(lián)并聯(lián)型雙重故障，運用混合型參數(shù)方程分析最為方便。首先列出正序、負(fù)序、零序網(wǎng)絡(luò)的兩端口網(wǎng)絡(luò)混合型參數(shù)方程；然后將上述各式中的電壓、電流變換至理想變壓器二次側(cè)；由故障復(fù)合網(wǎng)絡(luò)圖可得邊界條件方程；綜合以上各式。 (1)修正方程式的數(shù)目分別為及個，其中為PQ節(jié)點個數(shù)，在PV節(jié)點所占比例不大時，兩者的方程式數(shù)目基本接近個；(2)雅可比短陣的元素都是節(jié)點電壓的函數(shù)，每次迭代，雅可比矩陣都需要重新形成；(3)按節(jié)點順序而構(gòu)成的分塊雅可比矩陣和節(jié)點導(dǎo)

16、納矩陣具有同樣的稀疏結(jié)構(gòu)，是一個高度稀疏的矩陣；(4)分塊雅可比矩陣在位置上對稱，但由于數(shù)值上不等，雅可比矩陣式一個不對稱矩陣。(1)壓縮存儲，只存非零元素，非零元素才參加運算；(2)修正方程式求解采用邊形成邊消元邊存儲的方式(采用按行消去而不是按列消去)；(3)節(jié)點優(yōu)化編號。牛頓潮流算法的性能分析(1)收斂速度快，具有平方收斂性，其迭代次數(shù)與網(wǎng)絡(luò)規(guī)?；緹o關(guān)。(2)良好的收斂可靠性。甚至對于病態(tài)的系統(tǒng)，牛頓法均能可靠地收斂。(3)啟動初值要求高。 (4)計算量大、占用內(nèi)存大。雅可比矩陣元素的數(shù)目約為個，且其數(shù)值在迭代過程中不斷變化，每次迭代的計算量和所需內(nèi)存量較大。快速解耦法和牛頓法的不同，

17、主要體現(xiàn)在修正方程式上面。比較兩種算法的修正方程式，可見快速解耦用法具有以下持點：(1)用一個階和一個階的線性方程組代替牛頓法的階線性方程組，顯著地減少了內(nèi)存需求量及計算量；(2)系數(shù)矩陣和是常數(shù)矩陣。而牛頓法的每次迭代都要重新形成雅可比矩陣并進(jìn)行三角分解，只需在進(jìn)入迭代過程以前一次形成雅可比矩陣并進(jìn)行三角分解形成因子表，在迭代過程中可反復(fù)應(yīng)用，為此大大縮短了每次迭代所需的時間；(3)系數(shù)矩陣和是對稱矩陣，只需要形成并貯存因子表的上三角或下三角部分，這樣又減少了三角分解的計算量并節(jié)約了內(nèi)存。(4)有同樣計算精度。(5)P-Q分解法內(nèi)存量約為牛頓法的60%，每次迭代所需時間約為牛頓法的20%，而

18、且程序設(shè)計簡單，具有較好的收斂可靠性。(6)P-Q分解法迭代次數(shù)與精度要求間存在線性關(guān)系，收斂性為等斜率法，按幾何級數(shù)收斂，牛頓法按平方收斂，P-Q分解法迭代次數(shù)多于牛頓法，但每次迭代計算量少。牛頓法：保留非線性算法：總結(jié)兩者的特點，對比如下：(1)對于牛頓法，雅克比矩陣可變，而保留非線性算法雅克比矩陣恒定，對初值要求高；(2)就每一次迭代所需計算量來說，牛頓法要重新計算，而保留非線性算法重新計算，這部分計算量相同，牛頓法要重新形成雅克比矩陣并三角分解，而保留非線性算法不需要，每次迭代所需時間大大減少；(3)保留非線性算法達(dá)到收斂所需的迭代次數(shù)比牛頓法要多，但由于每次迭代所需計算量比牛頓法節(jié)省

19、很多，所以總計算速度比牛頓法提高很多；保留非線性算法所需的矩陣存儲量比牛頓法增加35%40%；收斂可靠性比牛頓法、P-Q分解法都高；(4)初始值的選擇對保留非線性算法的收斂性有很大影響。(5)牛頓法是對的修正，保留非線性算法是對始終不變的初值的修正，圖中對應(yīng)于，、對應(yīng)于逐次迭代中變化著的二階項，逐次迭代就對應(yīng)于求解一系列相似三角形，平行的斜邊說明用的是和第一次迭代相同的恒定不變的雅可比矩陣。靜態(tài)負(fù)荷特性：在潮流程序中考慮負(fù)荷靜特性時，一般把負(fù)荷功率當(dāng)作該點電壓的線性函數(shù)和非線性函數(shù)兩種方法。負(fù)荷功率當(dāng)作節(jié)點電壓的非線性函數(shù)。負(fù)荷看成恒功率(常數(shù)項)、恒電流(電壓一次方項)、恒阻抗(電壓平方項)

20、三者的線性組合。計及負(fù)荷特性，算法收斂可靠性提高。負(fù)荷靜態(tài)特性的考慮屬于潮流計算中自動調(diào)整的范疇。此外，還有PV節(jié)點無功越界、PQ節(jié)點電壓越界的自動處理，以及帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器抽頭的自動調(diào)整等。直流潮流進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計時，原始數(shù)據(jù)并不精確且規(guī)劃方案十分眾多；實時安全分析中，要進(jìn)行大量的預(yù)想事故篩選，這些場合在計算精度和速度這一對矛盾中，后者占了主導(dǎo)地位。高壓輸電線路的電阻遠(yuǎn)小于電抗，即，那么；輸電線路兩端電壓相角差不大，可以認(rèn)為， 假定系統(tǒng)中各節(jié)點電壓標(biāo)幺值都等于1，即，不計接地支路的影響。在實際計算中，對于一些病態(tài)系統(tǒng)(如重負(fù)荷系統(tǒng)、具有梳子狀放射結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)以及具有鄰近多根運行條件的系統(tǒng))，往

21、往會出現(xiàn)計算過程震蕩甚至不收斂的現(xiàn)象?，F(xiàn)象出現(xiàn)的原因：1)由于潮流算法本身不夠完善；2)從一定初值出發(fā)，在給定的運行條件下，從數(shù)學(xué)上來講，非線性潮流方程組本來就是無解的。非線性規(guī)劃潮流算法計算潮流的一個顯著特點是從原理上保證了計算過程永不發(fā)散。只要在給定的運行條件下，潮流問題有解，則上述的目標(biāo)函數(shù)的最小值就迅速趨近于零；如果從某一個初值出發(fā)，潮流問題無解，則目標(biāo)函數(shù)就先是逐漸減小，但最后卻停留在某一個不為零的正值上。這便有效地解決了病態(tài)電力系統(tǒng)的潮流計算并為給定條件下潮流問題的有解與無解提供了一個明確的判斷途徑。要求出目標(biāo)函數(shù)的極小點，按照數(shù)學(xué)規(guī)劃的方法，通常由下述步驟組成：(1)確定一個初始

22、估計值；(2)置迭代次數(shù)；(3)從出發(fā)，按照能使目標(biāo)函數(shù)下降的原則，確定一個搜索或?qū)?yōu)方向；(4)沿著的方向確定能使目標(biāo)函數(shù)下降得最多的一個點，也就是決定移動的步長，使得：由此得到了一個新的迭代點：(5)校驗是否成立。如成立，則就是要求的解；否則，令，轉(zhuǎn)向步驟(3)，重復(fù)循環(huán)計算。(1)確定第次迭代的搜索方向；(2)確定第次迭代的最優(yōu)步長因子。得到求解過程：求計算、計算、計算帶有最優(yōu)乘子的牛頓算法的具體應(yīng)用可以分成以下三種不同情況：從一定初值出發(fā)，有解：目標(biāo)函數(shù)下降為0，穩(wěn)定在1.0；從一定初值出發(fā)，無解：目標(biāo)函數(shù)下降，但停滯在某一個不為零的正值上，值逐漸減小，最后趨向于零，趨近于零是無解標(biāo)志

23、；解存在，但計算精度不夠：的值始終在1.0附近擺動，但目標(biāo)函數(shù)卻不斷波動、不能降為零。的值能趨近于1.0說明了解的存在，而目標(biāo)函數(shù)產(chǎn)生波動或不能繼續(xù)下降可能是由于計算精度不夠所致，可采用雙精度計算。P-Q分解法是從極坐標(biāo)形式的牛頓潮流算法基礎(chǔ)上簡化而來。(1)交流高壓電網(wǎng)中，輸電線路原件因此電力系統(tǒng)呈現(xiàn)這樣的物理特性：有功功率的變化主要取決于于電壓相位角的變化，而無功功率的變化主要取決于電壓幅值的變化。這個特性反映在修正方程式雅可比矩陣元素上是和兩個子塊元素的數(shù)值相對于和兩個子塊元素的數(shù)值小得多，可以將和略去不計，修正方程變?yōu)椋?2)線路兩端電壓相角差不大，有；節(jié)點自導(dǎo)納遠(yuǎn)大于節(jié)點無功功率相對

24、應(yīng)的導(dǎo)納，即。于是系數(shù)矩陣和變?yōu)椋?3)在中盡量去掉那些對有功功率及電壓相角影響較小的因素(如變壓器非標(biāo)準(zhǔn)電壓比、輸電線路充電電容)；在中盡量去掉那些對無功功率及電壓幅值影響較小的因素(如輸電線路電阻)。減少迭代過程中無功功率及節(jié)點電壓幅值對有功迭代的影響，將右端的各元素均置為標(biāo)幺值1.0。當(dāng)潮流程序中要求考慮負(fù)荷靜態(tài)特性時，中各元素和潮流程序是否考慮負(fù)荷靜態(tài)特性無關(guān)，中對角元素除導(dǎo)納矩陣對角元素的虛部以外，還要附加反映負(fù)荷靜態(tài)特性的部分。(4)通用P-Q分解法修正方程式寫成P-Q分解法修正方程式是建立在原件以及線路兩端電壓相角差較小的假設(shè)基礎(chǔ)之上的，系統(tǒng)參數(shù)不符合時影響收斂性。R/X大比值原

25、因：低電壓網(wǎng)絡(luò)、某些電纜線路、三繞組變壓器等值電路，通過某些等值方法所得的等值電路。(1)對算法加以改進(jìn)(2)串聯(lián)補償法：新增的補償電容的數(shù)值應(yīng)使支路滿足，如原支路較大，從而使值選得過大，新增節(jié)點電壓值有可能偏離節(jié)點及很多，這種不正常的電壓本身將導(dǎo)致潮流收斂性變差。(3)并聯(lián)補償法：新增節(jié)點電壓不論大小，始終介于、之間，不會產(chǎn)生病態(tài)電壓現(xiàn)象，克服了串聯(lián)補償法的缺點。潮流方程的求解所得到計算結(jié)果代表潮流方程在數(shù)學(xué)上的一組解，但這組解所反應(yīng)的系統(tǒng)運行狀態(tài)在工程上是否具有實際意義還需要檢驗。(1)所有節(jié)點電壓幅值要滿足，PV節(jié)點電壓幅值在該范圍內(nèi)給定，PQ節(jié)點計算后要檢驗或在程序中設(shè)定PQ節(jié)點電壓越

26、界則設(shè)定為PQ節(jié)點，電壓為邊界值；(2)所有電源節(jié)點的有功、無功功率必須滿足，有功功率在該范圍內(nèi)給定，PV節(jié)點的Q及平衡節(jié)點的P、Q計算后要檢驗，或在程序中設(shè)定PV節(jié)點Q越界則轉(zhuǎn)化為PQ節(jié)點，Q為邊界值；(3)某些節(jié)點之間電壓相角差滿足，當(dāng)潮流計算中上述條件不滿足，必須自動調(diào)整給定值，運行方式等；(4)調(diào)整有載調(diào)壓變壓器抽頭保持某節(jié)點電壓恒定，調(diào)整互聯(lián)系統(tǒng)中區(qū)域間功率交換為規(guī)定數(shù)值，調(diào)整移相器的移相以控制移相器所在線路有功功率恒定；(5)負(fù)荷靜態(tài)特性的考慮由于增加了直流系統(tǒng)變量，交直流電力系統(tǒng)的潮流計算就與純交流系統(tǒng)潮流計算有所不同。在純交流系統(tǒng)中，決定潮流分布的是節(jié)點的電壓大小和相角。交直流

27、系統(tǒng)潮流計算:根據(jù)交流系統(tǒng)各節(jié)點給定的負(fù)荷和發(fā)電情況，結(jié)合直流系統(tǒng)指定的控制方式，通過計算來確定整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)。目前廣泛采用的交直流電力系統(tǒng)潮流計算方法有統(tǒng)一解法和順序解法。統(tǒng)一解法：以極坐標(biāo)形式的牛頓法為基礎(chǔ)，將直流系統(tǒng)方程和交流系統(tǒng)方程統(tǒng)一進(jìn)行迭代求解。潮流雅可比矩陣除包括交流電網(wǎng)參數(shù)外，還包括直流換流器和直流輸電線路的參數(shù)。順序解法：在迭代過程中，將直流系統(tǒng)方程和交流系統(tǒng)方程分別進(jìn)行求解。在求解交流系統(tǒng)方程時，將直流系統(tǒng)用接在相應(yīng)節(jié)點上的已知其有功功率和無功功率的負(fù)荷來等值。而在求解直流系統(tǒng)方程時，將交流系統(tǒng)模擬成加在換流器交流母線上的一個恒定電壓。將換流器的基本方程化為標(biāo)幺制下的形

28、式以與交流系統(tǒng)相連接。選取直流系統(tǒng)的基準(zhǔn)功率和基準(zhǔn)電壓與交流系統(tǒng)相等直流輸電系統(tǒng)，標(biāo)幺值方程為：直流線路穩(wěn)態(tài)方程為：交直流潮流的牛頓法在統(tǒng)一求解交流系統(tǒng)潮流方程組及直流系統(tǒng)方程組時，一般都采用收斂性較好的牛頓法。為了方便交直流混合系統(tǒng)潮流計算數(shù)學(xué)模型的建立，將整個系統(tǒng)的節(jié)點分為直流節(jié)點和純交流節(jié)點。直流節(jié)點即與換流變壓器一次側(cè)相連的節(jié)點，純交流節(jié)點是指沒有與換流變壓器相連的節(jié)點。對于純交流節(jié)點，其節(jié)點功率方程式與純交流系統(tǒng)完全相同。其節(jié)點功率偏差向量記為和對于直流節(jié)點，其節(jié)點功率偏差向量記和其中，為直流系統(tǒng)變量， 滿足以下方程。對于每一個換流器，包括以下5個方程：換流器基本方程中的第二、第三個

29、方程、直流網(wǎng)絡(luò)方程以及整流器和逆變器的兩個控制方程。對于交直流電力系統(tǒng)潮流方程式為： 采用極坐標(biāo)形式的牛頓法求解時，其修正方程式為由于直流系統(tǒng)中的注入功率只與節(jié)點電壓的大小有關(guān)，而與節(jié)點電壓的相角無關(guān)，因此，由H、N、M、L 構(gòu)成的原交流系統(tǒng)的雅可比矩陣中只有和要發(fā)生變化，其余的元素都不變。交直流電力系統(tǒng)的潮流問題可按照牛頓法求解傳統(tǒng)潮流的計算流程求解。交直流潮流的順序解法順序解法的基本思想是：迭代計算過程中，將直流系統(tǒng)潮流方程和交流系統(tǒng)潮流方程分別單獨進(jìn)行求解。在求解交流系統(tǒng)方程時，將直流系統(tǒng)換流站處理成接在相應(yīng)交流節(jié)點上的一個等效負(fù)荷。而在求解直流系統(tǒng)方程時，將交流系統(tǒng)模擬成加在換流站交流

30、母線上的一個恒定電壓。順序解法的步驟如下：換流器參數(shù)和直流輸電電流已知，用估計的換流器交流電壓、，計算直流輸電作為負(fù)荷吸收的有功功率和無功功率、；用已知負(fù)荷求解交流潮流，得到換流器交流電壓的改進(jìn)值；重復(fù)以上兩步驟，直到交流潮流收斂并滿足直流輸電的運行條件為止。以兩端直流輸電的交直流系統(tǒng)潮流計算為例，根據(jù)不同的已知條件和換流器控制方式，介紹順序法的求解過程。直流系統(tǒng)運行在控制方式一、設(shè)整流側(cè)定電流控制，逆變側(cè)定息弧角控制。且已知換流器交流母線的電壓、，直流潮流計算主要有兩種情況。1)若已知換流變壓器變比和，計算可從逆變側(cè)開始，可以求得和；然后計算整流側(cè)的電量、；則、作為輸出，將用于交流潮流的下一

31、次迭代中。在計算角時，應(yīng)校驗，可調(diào)整電壓比，使在期望的范圍內(nèi)，否則應(yīng)轉(zhuǎn)入控制方式二，并按控制方式二進(jìn)行潮流計算。2)若換流變壓器電壓比和未知，通常要求在潮流計算中整定電壓比和，使，（或）。通過設(shè)定，反解出和，然后計算、及、，將解出的和與實際換流站變壓器電壓比的限制比較，若越限，則將其設(shè)定為限值，重算潮流；若不越限，則本次計算結(jié)束。直流系統(tǒng)運行在控制方式二、即整流側(cè)定最小觸發(fā)角控制、逆變側(cè)定電流控制，為逆變側(cè)定電流控制裕度。在和已知的條件下，由于觸發(fā)角已知，故由整流側(cè)向逆變側(cè)作直流電量計算。首先計算整流側(cè)電量求得和；然后計算逆變側(cè)直流電量求得和；則、作為輸出，將用于交流潮流的下一次迭代中。在計算

32、角時，應(yīng)校驗，可調(diào)整電壓比以保證及無功損耗最小，否則應(yīng)轉(zhuǎn)入控制方式一，并按控制方式一進(jìn)行潮流計算。直流系統(tǒng)運行在控制方式三、即整流側(cè)定最小觸發(fā)角控制、逆變側(cè)定角控制。一般情況下只需考慮控制方式一和控制方式二，但是，對于伴有穩(wěn)定性研究的潮流解就有必要考慮控制方式三。首先計算線路的電流，求得電流后，可進(jìn)一步、，最后求得直流系統(tǒng)作為負(fù)荷的功率、及、對于任何給定的系統(tǒng)條件，整流器和逆變器的控制方式都不會先于系統(tǒng)方程解而得知?？砂聪铝胁襟E建立控制方式和求解交直流系統(tǒng)的方程：解交流系統(tǒng)方程得到、；(2)解控制方式一的直流系統(tǒng)方程，如果，則滿足方式一的條件，然后轉(zhuǎn)入(3)步。如果，則解控制方式二的直流系統(tǒng)方

33、程，如果，則滿足方式二的條件，然后轉(zhuǎn)入(3)步。如果，則解控制方式三的直流方程；(3)計算、，如果誤差大于允許值，返回到第(1)步并解交流方程；如果誤差小于允許值，則計算結(jié)束。直流輸電是將發(fā)電廠發(fā)出的交流點經(jīng)過升壓后，由換流設(shè)備（整流器）整成直流，通過直流輸電線路送到受端，再經(jīng)換流設(shè)備（逆變器）轉(zhuǎn)換成交流，供給受端的交流系統(tǒng)。高壓直流輸電優(yōu)點：與交流電相比(1)沒有交流輸電方式的同步運行穩(wěn)定性問題，潮流快速可控；(2)可避免交流聯(lián)網(wǎng)時短路容量的增加，限制短路電流；(3)可以連接兩個不同步或頻率不同的交流系統(tǒng)，有利于互聯(lián)網(wǎng)各自的調(diào)度和運行，減少事故時互聯(lián)網(wǎng)相互間的影響等。(4)經(jīng)濟(jì)性：隨著技術(shù)的

34、進(jìn)步，晶閘管設(shè)備價格下降和可靠性提高，遠(yuǎn)距離直流輸電的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于交流輸電。柔性交流輸電技術(shù)：利用大功率電力電子元器件構(gòu)成的裝置來控制或調(diào)節(jié)交流電力系統(tǒng)的運行參數(shù)或網(wǎng)絡(luò)參數(shù)從而提高交流電網(wǎng)的可控性，實現(xiàn)靈活的潮流控制和盡可能地提高電網(wǎng)的傳輸能力。柔性輸電技術(shù)的裝置目前相對比較成熟的幾種柔性輸電裝置主要有靜止無功補償器SVC（Static Var Compensator）、晶閘管控制的串聯(lián)電容器TCSC（Thyristor Controlled Series Capacitor）、靜止同步補償器STATCOM（STATIC Synchronous Compensator）、統(tǒng)一潮流控制器UPFC（

35、Unified Power Flow Controller），以及靜止同步串聯(lián)補償器SSSC（Static Synchronous Series Compensator）等。直流輸電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及組成元件換流器：完成交直流之間的相互轉(zhuǎn)換，把交流變?yōu)橹绷鲿r稱為整流器，反之，稱為逆變器。由閥橋和有抽頭切換的變壓器構(gòu)成。直流(平波)電抗器：減少直流電壓及電流的波動，受擾時抑制直流電流的上升速度。直流濾波器：直流側(cè)濾波用。交流濾波器：交流側(cè)濾波用。無功補償設(shè)備：提供直流系統(tǒng)運行所需的無功功率，并作電壓調(diào)節(jié)用?？刹捎秒娙萜鹘M、調(diào)相機或靜止無功補償器。電極：大多數(shù)直流聯(lián)絡(luò)線采用大地作為中性導(dǎo)線，如果必須限制

36、流經(jīng)大地的電流，可以采用金屬性導(dǎo)體代替大地構(gòu)成回路。直流輸電線：可以是架空線或電纜。交流斷路器：為了排除變壓器故障和使直流聯(lián)絡(luò)線停運，在交流側(cè)裝有斷路器。1.不計電感的影響(1)無觸發(fā)延遲(2)有觸發(fā)延遲2.計及電感的影響換相：電流從一個閥轉(zhuǎn)換到同一半橋(上半橋或下半橋)中另一個閥的過程稱為換相。由于交流電源電感的影響，相電流不能瞬時突變，因而電流從一相轉(zhuǎn)換到另一項需要一定的時間，這段時間稱為換相時間。所對應(yīng)的電角度稱為換相角，用表示。觸發(fā)延遲角與換相角之和即，稱為熄弧角，用表示。不計電感的影響且無觸發(fā)延遲時的直流電壓平均值記為，并稱為理想空載直流電壓。有觸發(fā)延遲是指在閥電壓為正后，并不立即加

37、門極觸發(fā)脈沖。而是有一個時間延遲。延遲的這段時間所對應(yīng)的電角度稱為觸發(fā)延遲角。觸發(fā)延遲使平均直流電壓減小為以前的 倍。當(dāng)換流器向交流系統(tǒng)提供有功功率時，換流器把直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能送進(jìn)交流系統(tǒng)，換流器的這種運行狀態(tài)稱為逆變。交流電流的基波分量與交流電壓的相位差正是觸發(fā)延遲角，即。由交流系統(tǒng)的基波復(fù)功率方程可以看出：當(dāng)時，有功功率為正，這時換流器從交流系統(tǒng)吸收有功功率；當(dāng)時，有功功率為負(fù)，這時換流器向交流系統(tǒng)提供有功功率，即把直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能。但無論是作為整流器還是逆變器，換流器都將從交流系統(tǒng)吸收無功功率。閥1向閥3換相時的電壓波形。圖中 為不計觸發(fā)延遲和換相角時直流電壓對應(yīng)的面積。為觸

38、發(fā)延遲引起的電壓下降所對應(yīng)的面積，為換相過程所引起的電壓下降對應(yīng)的面積。稱為等效換相電阻，可用來解釋換相疊弧所引起的電壓下降?？梢姡嫾皳Q相角后，整流與逆變的分界觸發(fā)延遲角從90下降至。 為保證換相成功，要求(熄弧角)觸發(fā)超前角和熄弧超前角，逆變器 有、，有如下關(guān)系式：整流器和逆變器直流電壓方程，直流線路穩(wěn)態(tài)方程，若不需計算換相角，直流系統(tǒng)其它方程式：共包含11個方程，有17個變量，即 求解需要6個條件。若交流系統(tǒng)的電壓和變壓器變比已知，再加上2個換流器控制方程，就可以進(jìn)行求解了。通過控制整流側(cè)和逆變側(cè)的晶閘管觸發(fā)角可以控制直流系統(tǒng)的電壓和電流。在電力系統(tǒng)中，一般的控制過程是：首先由自動控制系

39、統(tǒng)調(diào)整觸發(fā)角以使整個電力系統(tǒng)快速地達(dá)到合適的運行狀態(tài)；然后通過調(diào)整換流變壓器的變比以使換流器的觸發(fā)角運行在合適的值域；最后通過交流系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整使全系統(tǒng)運行在理想狀態(tài)。一般地，換流器的控制方式有以下3種。(1)控制方式一為整流側(cè)定電流(或定功率)控制、逆變側(cè)定熄弧角(或定電壓)控制，系統(tǒng)正常運行時一般采用這種方式。逆變側(cè)定熄弧角控制可以確保晶閘管的可靠關(guān)斷，以免進(jìn)入正向電壓狀態(tài)時晶閘管誤導(dǎo)通而造成換相失敗，一般，而定控制值為1721。(2)控制方式二為整流側(cè)定最小觸發(fā)角控制、逆變側(cè)定電流控制。控制方式二一般發(fā)生在整流側(cè)交流電壓過低或逆變側(cè)交流電壓過高的情況下，此時整流側(cè)直流電壓要維持足夠高，或

40、通過增大或通過增大，但過小不安全，當(dāng)時，自動轉(zhuǎn)化為定最小觸發(fā)角控制，確保直流系統(tǒng)安全。此時逆變側(cè)應(yīng)改為定電流控制，并且逆變側(cè)的定值應(yīng)比整流側(cè)小。(3)在控制方式一及控制方式二中，實際上還存在一個過渡控制方式，即控制方式三?？刂品绞饺凑鱾?cè)定最小觸發(fā)角控制、逆變側(cè)定控制。靜止無功補償器SVC將電力電子元件引入傳統(tǒng)的靜止并聯(lián)無功補償裝置，實現(xiàn)了快速和連續(xù)平滑調(diào)節(jié)的無功補償，理想的SVC可以支持所補償?shù)墓?jié)點電壓接近常數(shù)。SVC的基本元件為晶閘管控制的電抗器TCR和晶閘管投切的電容器TSC。為降低諧波污染，SVC中還要有濾波器。TCR支路由電抗器與兩個背靠背連接的晶閘管相串聯(lián)構(gòu)成。通過控制晶閘管的觸

41、發(fā)延遲角，可以控制每個周波內(nèi)電感L接入系統(tǒng)的時間長短，從而改變TCR的等值電抗。閥的導(dǎo)通角為。電流基波分量幅值為負(fù)號說明TCR的基波電流為負(fù)的余弦函數(shù)，即落后于電壓90，為純感性電流。當(dāng)時，相當(dāng)于將電抗器直接并聯(lián)在系統(tǒng)中；時，相當(dāng)于將電抗器退出運行。TCR支路的等值基波電抗為 TCR支路的等值基波電抗是導(dǎo)通角或者觸發(fā)角的函數(shù)。調(diào)整觸發(fā)角可以平滑地調(diào)整并聯(lián)到系統(tǒng)中的等值電抗。TCR從系統(tǒng)中吸收的無功功率為TSC是由電容器和兩個反向并聯(lián)的晶閘管串聯(lián)構(gòu)成。TSC支路的電源電壓與TCR相同。TSC中通過對閥的控制使電容器只有兩種運行狀態(tài)：即投入和斷開狀態(tài)。將電容器投入系統(tǒng)應(yīng)注意投入時刻的選擇。選擇觸發(fā)

42、時刻的原則是減小電容器投入時刻電容器中的沖擊電流。理想情況下，電容器投入之前的電壓為電源電壓峰值，取觸發(fā)角為90使電容器投入系統(tǒng)無暫態(tài)過程。電容器在接通期間，向系統(tǒng)注入的無功功率為SVC向系統(tǒng)注入的無功功率為可見當(dāng)時，SVC向系統(tǒng)注入的無功功率可以連續(xù)平滑地調(diào)節(jié)。SVC的等值阻抗為SVC的等值伏安特性由TCR和TSC組合而成。由上式可見，在從0增加到的過程中，將從容性最大值連續(xù)地變?yōu)楦行宰畲笾?。STATCOM也稱為靜止無功發(fā)生器（SVG），其功能與SVC基本相同，但是運行范圍更寬、調(diào)節(jié)速度更快。STATCOM等效為一個可調(diào)的電壓源，采用全控器件GTO控制該電壓源的幅值和相位來改變向電網(wǎng)輸送無功

43、功率的大小。STATCOM由電容器、全控型閥元件GTO和二極管構(gòu)成。STATCOM實際上為一個自換相的電壓型三相全橋逆變器。STATCOM的輸出等效成可控電壓源，系統(tǒng)視作理想電壓源。電抗為變壓器漏抗，電阻反映STATCOM引起的有功損耗和變壓器銅耗。為零和不等于零時，STATCOM輸出無功功率和吸收無功功率時的穩(wěn)態(tài)向量圖。很明顯，當(dāng)時，電流從STATCOM流向系統(tǒng)，向系統(tǒng)輸出感性無功功率，STATCOM工作于容性區(qū)；反之，工作于感性區(qū)。當(dāng)二者相等時，系統(tǒng)與STATCOM之間的電流為0，不交換無功功率?？梢?，通過控制的大小就可以連續(xù)調(diào)節(jié)STATCOM發(fā)出或吸收的無功功率。對于STATCOM，由于

44、直流側(cè)電壓是電容器的充電電壓而不是直流電源，所以，一般不通過改變直流電壓來調(diào)整輸出電壓而是采用移相調(diào)壓或脈寬調(diào)制。由GTO的門極控制交流側(cè)輸出的方波的波寬記為，得交流側(cè)輸出的基波電壓幅值為，為電容器的直流電壓，為控制變量。若保持脈寬不變只調(diào)整相位角即可改變STATCOM向系統(tǒng)輸出的無功功率，同時電容電壓將隨之改變；若同時調(diào)整和則可以使電容電壓保持常數(shù)而只調(diào)整無功功率。當(dāng)忽略電阻時，令則，SVC、STATCOM都只有單一調(diào)節(jié)功能，即控制節(jié)點電壓幅值，而UPFC可以同時調(diào)節(jié)影響電力線輸送功率的3個參數(shù)，即線路參數(shù)、節(jié)點電壓幅值和相位。UPFC由兩個GTO實現(xiàn)的電壓型換流器共用一個直流電容構(gòu)成。其中

45、換流器1通過耦合變壓器與輸電線路并聯(lián)，換流器2通過變壓器串聯(lián)接入輸電線路中。串聯(lián)換流器2提供一個與輸電線路串聯(lián)的電壓向量，其幅值變化范圍為 ，相角變化范圍為。UPFC穩(wěn)態(tài)運行：控制兩個電壓源的電壓幅值與相角使串聯(lián)電壓源發(fā)出(吸收)的有功功率與并聯(lián)電壓源吸收(發(fā)出)的有功功率相等，直流電壓為常數(shù)。在穩(wěn)態(tài)情況下，圖中各量有如下基本關(guān)系：盡管電壓源和的幅值和相位都可以連續(xù)調(diào)節(jié)，但由于方程的約束，獨立控制變量就從4個減少為3個，即的幅值和相位以及無功電流含柔性輸電元件的電力系統(tǒng)潮流控制及潮流計算問題基本上可以分為兩大類：第一類是根據(jù)具體的柔性輸電元件的功能和系統(tǒng)運行的需要給出潮流控制目標(biāo)，通過計算獲得

46、電力系統(tǒng)的潮流和柔性輸電元件的控制參數(shù)。第二類是給定柔性輸電元件的控制參數(shù)，通過計算獲得系統(tǒng)的潮流。當(dāng)柔性輸電元件被用于直接控制其安裝地點的運行參數(shù)，如節(jié)點電壓的幅值、線路的有功、無功功率時，采用第一類；在優(yōu)化系統(tǒng)運行狀態(tài)時，柔性輸電元件可以間接的控制非安裝地點的運行參數(shù)，這時采用第二類。SVC和STATCOM都屬于并聯(lián)型裝置，在潮流計算中可以將它們看作一個并聯(lián)在節(jié)點上的電容或電抗，向系統(tǒng)注入或從系統(tǒng)吸收無功功率。因此，在潮流計算中，將裝有SVC或STATCOM的節(jié)點作為PV節(jié)點即可。在潮流方程中將該節(jié)點電壓定為，潮流獲解后，維持所需的該節(jié)點注入無功功率及節(jié)點電壓相位便知；對于SVC，令可求出

47、；對于STATCOM，令解出逆變器輸出電壓相位，再由下式確定方波寬度。另外要校驗裝置容量能否滿足需要，當(dāng)所需電流大于允許電流值時，表明裝置在所給定運行方式下不能維持節(jié)點電壓為，這時將SVC和STATCOM控制目標(biāo)改為定無功功率控制，將其設(shè)定為PQ節(jié)點重新計算潮流。UPFC可以同時控制節(jié)點電壓和線路輸送的有功及無功功率，含UPFC的電力系統(tǒng)潮流計算的任務(wù)是：對于系統(tǒng)的某運行方式和UPFC的控制目標(biāo)，計算系統(tǒng)所有節(jié)點電壓的幅值與相角和UPFC的控制參數(shù)。具體方法有很多，如將UPFC的控制目標(biāo)方程及交流節(jié)點功率方程統(tǒng)一迭代的算法；或采用附加節(jié)點注入功率的基本方法，將UPFC與電力系統(tǒng)解耦的算法等。這

48、種解耦算法可以方便地與傳統(tǒng)的牛頓法潮流計算相結(jié)合，在迭代過程中僅需對雅可比矩陣進(jìn)行少量的修正，因而完全保留了傳統(tǒng)牛頓法潮流計算的收斂性。下面詳細(xì)討論這種算法。UPFC從節(jié)點抽出的功率可以用節(jié)點電壓和支路功率表達(dá)而與UPFC的控制參數(shù) 無關(guān)。參數(shù)的存在正體現(xiàn)了UPFC的并聯(lián)補償功能獨立于線路潮流控制。經(jīng)UPFC所在的線路從節(jié)點抽出的功率被UPFC控制為常數(shù)和。因此，用上述節(jié)點功率等值UPFC使潮流計算與UPFC完全解耦。當(dāng)節(jié)點的電壓幅值受UPFC控制而為常數(shù)時，則節(jié)點為PV節(jié)點，顯然節(jié)點的無功方程不參加迭代，在潮流獲解后由此方程求出所需的。若節(jié)點作為PQ節(jié)點時，為定值。一臺UPFC最多只需修正雅

49、可比矩陣的5個元素。當(dāng)節(jié)點的電壓幅值受UPFC控制而為常數(shù)時，即為PV節(jié)點，只需修正一個元素。潮流計算收斂后，計算UPFC的控制參數(shù)。智能電網(wǎng)“智能電網(wǎng)”是對電網(wǎng)未來發(fā)展方向的精辟總結(jié)。美國的智能電網(wǎng)定義有七大特性：自愈、互動、安全、提供適應(yīng)21世紀(jì)需求的電能質(zhì)量、適應(yīng)所有的電源種類和電能儲存方式、可市場化交易、優(yōu)化電網(wǎng)資產(chǎn)提高運營效率。智能電網(wǎng)是當(dāng)今世界電力系統(tǒng)發(fā)展的最新動向，并被認(rèn)為是21世紀(jì)電力系統(tǒng)的重大科技創(chuàng)新和發(fā)展趨勢。中國國家電網(wǎng)公司最近公布了“中國智能電網(wǎng)建設(shè)”的發(fā)展計劃綱要，明確智能電網(wǎng)建設(shè)將是中國電網(wǎng)未來十年發(fā)展的主要方向，這是繼新能源、節(jié)能減排政策后，我國政府出臺的又一新政

50、策。從世界和我國能源及電力發(fā)展趨勢看，智能電網(wǎng)的大規(guī)模興起將導(dǎo)致電力產(chǎn)業(yè)一場新的、跨行業(yè)的新技術(shù)革命，同時將引領(lǐng)裝備制造業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新與變革。智能電網(wǎng)基本概念（Smart Grid）定義1：智能電網(wǎng)是一種擁有自愈能力，互動、能夠抵御自然災(zāi)害和外部攻擊，可容納各種發(fā)電和儲能，允許新業(yè)務(wù)、服務(wù)以及電力市場交易機制，能夠提高資源利用率和生產(chǎn)效率，提供經(jīng)濟(jì)高效電能的電力網(wǎng)絡(luò)定義2：智能電網(wǎng)是綜合運用現(xiàn)代信息技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)對傳統(tǒng)供電系統(tǒng)進(jìn)行更新改造，全面提升電力系統(tǒng)的“清潔、安全、自愈、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)、互動”水平，使之成為具有“資源節(jié)約型、服務(wù)創(chuàng)新性、運營智能化”特征的新一代電力系統(tǒng)。智能電

51、網(wǎng)包括八個方面的主要特征：智能電網(wǎng)是自愈電網(wǎng)；智能電網(wǎng)激勵和包括用戶；智能電網(wǎng)將抵御攻擊；智能電網(wǎng)提供滿足21世紀(jì)用戶需求的電能質(zhì)量 ；智能電網(wǎng)將減輕來自輸電和配電系統(tǒng)中的電能質(zhì)量事件；智能電網(wǎng)將容許各種不同類型發(fā)電和儲能系統(tǒng)的接入；智能電網(wǎng)將使電力市場蓬勃發(fā)展；智能電網(wǎng)優(yōu)化其資產(chǎn)應(yīng)用，使運行更加高效。智能電網(wǎng)技術(shù)體系智能電網(wǎng)技術(shù)包括：高級測量體系(Advanced Metering Infrastructure，AMI)技術(shù)；高級配電運行（Advanced Distribution Operations，ADO）技術(shù)；高級輸電運行（Advanced Transmission Operatio

52、ns，ATO）技術(shù)；高級資產(chǎn)管理（Advanced Asset Mangement，AAM）技術(shù)。我國堅強智能電網(wǎng)堅強智能電網(wǎng)中國的智能電網(wǎng)定義為堅強智能電網(wǎng)，涵蓋發(fā)電、調(diào)度、輸變電、配電和用戶各個環(huán)節(jié)，是一個閉環(huán)系統(tǒng)。所謂的堅強智能電網(wǎng)就是建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各級電網(wǎng)發(fā)展的堅強電網(wǎng)，并實現(xiàn)電網(wǎng)的信息化、數(shù)字化、自動化、互動化，在供電可靠和優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步實現(xiàn)清潔、高效、互動的目標(biāo)。數(shù)字化電網(wǎng)組成部分中國電網(wǎng)智能化的建設(shè)其實已經(jīng)早就在進(jìn)行，只不過不是以“智能電網(wǎng)”的時髦名稱而已，目前中國數(shù)字化電網(wǎng)建設(shè)可以算是智能電網(wǎng)的雛形。其組成部分包括：信息化平臺、調(diào)度自動化系統(tǒng)、穩(wěn)定控制系統(tǒng)、

53、柔性交流輸電、變電站自動化系統(tǒng)、配電網(wǎng)自動化、微機保護(hù)、用電管理系統(tǒng)等。中國智能電網(wǎng)建設(shè)步驟20092010 規(guī)劃試點階段 重點開展堅強智能電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃工作，制定技術(shù)和管理標(biāo)準(zhǔn)，開展關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、設(shè)備研制及各環(huán)節(jié)的試點工作。20112015 全面建設(shè)階段 加快建設(shè)華北、華東、華中“三華”特高壓同步電網(wǎng)，初步形成智能電網(wǎng)運行控制和互動服務(wù)體系，關(guān)鍵技術(shù)和裝備實現(xiàn)重大突破和廣泛應(yīng)用。20162020 引領(lǐng)提升階段 全面建成統(tǒng)一的堅強智能電網(wǎng)，技術(shù)和裝備全面達(dá)到國際先進(jìn)水平。電力系統(tǒng)穩(wěn)定性概述電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析：包括功角穩(wěn)定性分析、電壓穩(wěn)定性分析和頻率穩(wěn)定性分析。功角穩(wěn)定性研究的是電力系統(tǒng)中互聯(lián)的發(fā)

54、電機間維持同步的能力問題。在交流系統(tǒng)中，所有連接在系統(tǒng)中的發(fā)電機必須要保持同步運行。國際上某些研究機構(gòu)或?qū)W者在相關(guān)文獻(xiàn)中將功角穩(wěn)定性分為小擾動穩(wěn)定性(靜態(tài)穩(wěn)定性)和暫態(tài)穩(wěn)定性(大擾動穩(wěn)定性)。我國在電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則中將角度穩(wěn)定性分為以下三類。靜態(tài)穩(wěn)定性：指電力系統(tǒng)受到小擾動后，不發(fā)生非周期失步，自動恢復(fù)到起始運行狀態(tài)的能力。暫態(tài)穩(wěn)定性：指電力系統(tǒng)受到大的擾動后，各同步電機保持同步運行并過渡到新的或恢復(fù)到原來穩(wěn)定運行狀態(tài)的能力。動態(tài)穩(wěn)定性：指電力系統(tǒng)受到小的或大的擾動后，在自動調(diào)節(jié)和控制裝置的作用下，保持長過程的運行穩(wěn)定性的能力。頻率穩(wěn)定性：系統(tǒng)中有功功率的缺乏導(dǎo)致的頻率下降現(xiàn)象。電壓穩(wěn)定性

55、：研究的是系統(tǒng)在受到小的或大的擾動后系統(tǒng)維持電壓水平的能力。小擾動法是根據(jù)李雅普諾夫穩(wěn)定性理論，以線性化分析為基礎(chǔ)的分析方法。當(dāng)受擾動系統(tǒng)的線性化微分方程組的特征方程式的根的實部皆為負(fù)值時，該系統(tǒng)是穩(wěn)定的，當(dāng)根的實部有正值時，該系統(tǒng)式不穩(wěn)定的。利用小擾動法分析簡單電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的步驟：(1)列出系統(tǒng)中描述各元件運行狀態(tài)的微分方程式組；(2)將以上非線性方程線性化處理，得到近似的線性化微分方程式組；(3)根據(jù)近似方程式的根的性質(zhì)，判斷系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性。電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性分析的一般步驟：計算給定穩(wěn)態(tài)運行情況下各變量的穩(wěn)態(tài)值；對描述系統(tǒng)動態(tài)行為的非線性微分代數(shù)方程在穩(wěn)態(tài)值附近線性化，得到線性微分代數(shù)方程；求出線性微分代數(shù)方程的狀態(tài)矩陣A，根據(jù)其特征值的性質(zhì)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。李雅普諾夫線性化方法就在于用線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性來描述非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如果線性化后的系統(tǒng)是漸近穩(wěn)定的，即A的所有特征值的實部均為負(fù)，那么非線性系統(tǒng)在平衡點是漸近穩(wěn)定的；如果線性化后的系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，即A的所有特征值中至少有一個實部為正，那么非線性系統(tǒng)在平衡點是不穩(wěn)定的；如果線性化后