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1、TM734分 类 号： 单位代码： 10422密 级： 学 号： 200413208硕 士 学 位 论 文论文题目：电力系统动态潮流计算及网络拓扑分析作者姓名张国衡专业电路与系统指导教师姓名专业技术职务王良 副教授 2007 年 5 月 15 日 目 录摘要1Abstract2第1章 绪论31.1 课题背景31.2 潮流计算的基本要求和要点31.3 潮流计算程序的发展41.4 动态潮流算法的提出5第2章 潮流计算的数学模型62.1 节点网络方程式62.2 电力网络方程的求解方法82.3 潮流计算的定解条件11第3章 P-Q分解法的基本潮流算法133.1 牛顿拉夫逊法的基本原理133.2 极坐标
2、下的牛顿-拉夫逊法潮流计算153.3 P-Q分解法的原理183.4 P-Q分解法的特点203.5 P-Q分解法的潮流计算步骤21第4章 基于电网频率计算的动态潮流224.1电力系统的频率特性和一次调频234.2频率计算274.3微分方程的求解284.4频率计算和潮流计算的联合30第5章 基于面向对象的动态潮流程序325.1 面向对象的编程思想325.2 对象模型的建立325.3 类的处理和实现345.4 生成应用程序405.5 算例分析425.5 一次调频的手工算例465.6 结论48第6章 电力系统的网络拓扑分析496.1 离线数据准备496.2 网络拓扑分析506.3 电网拓扑分析的例题5
3、36.4 拓扑分析和潮流计算的接口56第7章 动态潮流综合算例分析577.1 程序流程图577.2 型考题综合算例597.3 华北电网综合算例637.4结束语65参考文献66附录67致谢78攻读硕士学位期间发表的学术论文79电力系统动态潮流计算及网络拓扑分析摘要电力系统潮流计算是电力系统规划设计与运行分析的基本工具。通过几十年的发展，潮流算法日趋成熟。但由于电网的复杂性，传统的潮流算法依然存在着一些方面的局限性。在电网各种运行方式中，节点注入功率的改变特别是节点注入停运将使系统节点有功、无功注入发生较大的变化,使系统功率出现严重不平衡，而使以往的潮流计算方法在计算这种情况下往往会出现收敛性差、
4、计算结果与实际不符的情况。本文提出的动态潮流算法，主要是在常规潮流计算的基础上考虑了负荷和发电机的静态频率特性，其核心是潮流计算和频率计算。在动态潮流计算中，系统中由于功率扰动（切负荷、发电机增减出力）而产生的不平衡功率按照各发电机和负荷的功频静特性系数在多台发电机及负荷之间进行分配，得到调整后的发电机出力和负荷的大小以及系统的频率连续变化的情况，这克服了常规潮流算法中由平衡节点独自承担不平衡功率而导致潮流收敛性差、结果和实际不符的情况。显然，相对于常规潮流算法来说，动态潮流算法能够对系统运行的实际情况进行更有效的模拟，是一个较大的进步。电力系统在正常运行情况下，可用电力系统状态参数之间的代数
5、方程组来描述其某个特定运行状态。包括潮流计算的许多程序都是以导纳矩阵为基础的。而结点导纳矩阵又是随网络拓扑而变，若不能及时而准确地随着开关所处状态实时变化而修改网络拓扑结构，就会造成分析计算结果的错误。本文将电力系统网络拓扑分析和电力系统的动态潮流两个问题衔结起来，构成一个整体。可实时地随着开关等电气元件信息的变化，进行动态潮流计算，这在工程实际中也有非常广泛的应用。论文还通过典型算例系统的仿真，分析了动态潮流算法的合理性，说明了新算法为准确分析电力系统随负荷变化后的潮流状态提供了一种比较理想的工具。并应用动态潮流和网络拓扑分析成功的模拟了电网的解列和并网操作。关键词：动态潮流；P-Q分解法；
6、稀疏矩阵；节点导纳矩阵；因子表；频率静特性；网络拓扑分析Investigation on Dynamic Load Flow and Network Topological AnalysisAbstractPower flow calculation is a basic tool for system programming and operational analyzing in power system. The algorithm has been put forward by the deep research of researchers in and abroad for sev
7、eral decade years. But because of the complexity of power system ，more or less the traditional algorithms have some certain limitations. The traditional load flow isnt easy to converge when a large unbalance power exists which coursed by the change of node injection power. And the result doesnt conf
8、orm to the reality.The dynamic load flow model be put forward in this paper is to have been considered the frequency static characteristic of load and generator on the foundation of traditional load flow, the core is flow calculation and frequency calculation. In dynamic load flow calculation the un
9、balance power which coursed by the change of node injection power is distributed according to the frequency static characteristic of each generator between all generators, and gets the change of systematic frequency follow load as well as generators active power. So, it has surmounted the condition
10、that flow convergence to be not good and result is inconsistent with reality which since balanced node undertakes unbalanced power alone in traditional load flow. Obviously, relative to traditional load flow, dynamic load flow algorithm can go on for the actual condition that system runs, is more ef
11、fective and simulated, it is a great advance.A lot of power programs that include flow calculation are basic with bus admittance matrix. And bus admittance matrix is also to make rubbing with the change of network topological structure. If we can not modify network topological structure in time accu
12、rately along with the switch located state change of real time to make rubbing，will cause result mistake. The thesis links up dynamic load flow analysis and network topological analysis in power system as a whole to take dynamic load flow calculation of real time. This project has broad application
13、in practice.The thesis also validates the rationality of the dynamic power flow algorithm through emulating on a typical system. The result indicates that the new algorithm has provided a more ideal tool for analyzing the power flow state of power system after the change of system loads well and tru
14、ly。Finally we have simulated untie row and parallel operation of electrical network successfully according to the theory of dynamic load flow and network topological analysis.Key words：Dynamic load flow, P-Q decomposition method, Sparse matrix, Bus admittance matrix,Factor table,Frequency static cha
15、racteristic; Network topological analysis第1章 绪论1.1 课题背景 当今，电能以其清洁、高效、便于输送等突出优点，己经成为全球广泛使用的最主要能源，在社会经济的发展中起到举足轻重的作用。电力系统是当今世界最庞大的人工系统，它包括发电、输电、配电、用电四个环节，对其运行的最基本要求有三点:保证安全可靠的供电、要有合乎要求的电能质量、要有良好的经济性。随着国民经济的进一步发展，社会各部门对电力系统的发展提出了更新、更高的要求，当今电力系统正向着超高压、大容量、远距离的输电方式发展，全国电网区域互联也成为一种必然的趋势，这样的发展趋势在很大程度上提高了系统运行效率，增加了经济效益，促进了对能源的合理开发和利用，减轻了对环境保护的压力，但同时也给电力系统的安全运行带来了新的问题。经过近几年的技术改造和升级，大多数电网数据采集与监控（SCADA）系统都已通过实用化验收。在此基础上，对电力系统
