电力系统潮流计算3-潮流计算中特殊问题.ppt

1,电力系统潮流计算中的特殊问题,华北电力大学电气与电子技术学院 孙英云 Email: 办公室：教五 C204,2,电力系统负荷特性,潮流计算中如何表示负荷？ 电力系统实际运行中负荷有何特性？ 和频率及电压密切相关 静态负荷模型,3,负荷的电压静特性,负荷的ZIP模型,4,简化后的负荷静态电压模型,常数,常数,5,（2）,是常数； 建立Jacobi矩阵时加到对角元素上； 在FDLF中，只在B的对角元有体现。,6,PQ节点的P、Q不再是常数，负荷对Jacobi矩阵的对角元的贡献 是电压的一次函数。 快速分解潮流算法中把该项处理成常数 也可在形成Y阵时把导纳项作为接地支路并入，负荷功率只剩电流项和功率项,ZIP模型下处理方式,7,说明发生越界，越界量是,节点类型转换问题,PV-PQ转换问题 发电机节点无功越界时，说明发电机PV节点电压给定值不合适，需要调整。调整到发电机节点无功不越界为止。计算中将发电机无功固定在界值上，变成PQ节点,8,用N-R法的处理方法,增加一个无功方程，Jacobi矩阵增加一阶，因为N-R法每次迭代都重新形成Jacobi矩阵，所以计算上不需要变化。 实用的算法是，开始就不区分PV节点和PQ节点，全按PQ节点来建模，在Jacobi矩阵的相应对角元处加个大数M来模拟PV节点；当PVPQ时，加上个负大数-M，即可恢复为PQ节点。好处是Jacobi矩阵的结构不用变化。,9,用PQ解耦法的处理方法,方法1：增加一个PQ节点，在原来的B”右下角加边； 方法2：形成B”时就不分PQ和PV节点，全按PQ节点建模，对PV节点，对角元加大数M，当PV PQ时补上-M即可。好处是B”矩阵的结构不用变化。,10,用灵敏度法,认为PV节点的V的给定值不合适，改变PV节点电压设定值，以解除发电机Q的越界。,欲使,就需要使,-B”的逆矩阵R， Rii是R中对应于节点 i 的元素,用灵敏度方法求解,11,参考文献,赵晋泉，江晓东，张伯明，潮流计算中PV-PQ节点转换逻辑的研究，2005，中国电机工程学报，25（1）：54-59,12,PQ节点转换成PV节点,什么情况下会发生PQ节点电压越界的情况 书中P224页所述计算过程，即将越界PQ节点电压固定在限制值上，重新计算潮流，这一过程实质上代表了一个什么过程？,13,多V节点问题,多平衡节点情况 外网系统等值出的多平衡节点 暂态稳定计算时发电机内节点的多V节点 当有s个V节点时，对于极坐标 有N-s个P-方程， 有N-r-s个Q-V方程。 当s=1时就是常规潮流。 s个节点的V由状态估计给出，可建立N阶方程，然后对V节点在Jacobi矩阵的相应的对角元上加大数M。,14,中枢点电压控制问题,问题背景 问题描述 如何通过调整发电机节点电压使得节点i的电压发生变化,15,中枢点电压控制,发电机节点和节点i之间的灵敏度关系为 被控点可能是多个节点同时被控,16,求解方法,将PV节点的修正方程增广到快速分解法的QV迭代方程当中，有 消去无关节点，有,17,中枢点电压控制问题求解方法,受控节点可以是多个,18,中枢点电压控制问题求解方法,如果受控的是一个节点，则 如果仅用一台发电机来修正一个中枢点的电压，那上述方程直接可解 若可控发电机数目较多，则会出现什么情况？ 若中枢点不只一个，则又会出现什么情况？,19,中枢点电压控制问题求解方法,方程个数小于变量个数的问题称之为超定方程，可以有无穷多解。 通常可以采用优化方法来进行求解 定义拉格朗日函数为,20,中枢点电压控制问题求解方法,根据最优化条件，拉格朗日函数若想取得极小值，必有下式成立 求解上述最优性条件即可得到一组最优解 问题：这组最优解的物理意义是什么？,21,线路有功潮流控制问题,问题背景 联络线功率控制问题 越限支路安全矫正问题 联络线功率控制问题,22,线路有功潮流控制问题,越限支路安全矫正问题,23,线路有功潮流控制问题,思考题：这种联络线功率控制实际是假定求出的PG由平衡节点来平衡，这不合理，能否设计一种方法 由多台发电机平衡 PG？,24,反向等量配对法,参考文献邓佑满，黎辉，张伯明，洪军，雷健生，电力系统有功安全校正策略的反向等量配对调整法，电力系统自动化，Vol.23, No.18, pp.5-8, 1999. 什么时候需要有功安全校正？ 有功安全校正的方法 规划类算法 灵敏度类算法 各有什么优缺点？,25,反向等量配对法,机组有功出力对支路有功的灵敏度物理意义 当系统中机组i 有功增加1 个单位时, 支路L 有功潮流变化量就是机组i 有功对支路L 有功潮流的灵敏度SL i。值得注意的是, 机组i 有功增加1 个单位时, 默认系统中的平衡机H 有功减少1 个单位(忽略网损的变化) , 以保证系统中有功功率的平衡。因而上述灵敏度是机组i 有功增加1 个单位, 平衡机H 有功减少1 个单位时支路L 有功潮流的变化量, 而不仅仅是机组i 有功增加引起的支路潮流变化量。 为什么灵敏度计算中需指定平衡机？,26,反向等量配对法,灵敏度计算方法 平衡机选择对灵敏度的影响分析,27,反向等量配对法,在指定平衡机C条件下计算出各机组对支路L 的灵敏度后, 若要计算任一其他机组B 为平衡机时机组对支路L 的新的灵敏度, 只要将原灵敏度减去机组B 的灵敏度即可。以B 为平衡机的A 的灵敏度等于以A 为平衡机的B 的灵敏度的相反数。 平衡机的灵敏度为零 也就是说，所有灵敏度均是以平衡机为参照计算得出,28,反向等量配对法主要思路,计算可调机组对线路有功的灵敏度 根据灵敏度将机组分为三个集合 灵敏度大于零的机组集合 灵敏度小于零的机组集合 灵敏度等于零的机组集合 调整原则 加出力时从负灵敏度中绝对值最大机组加起, 减出力时从正灵敏度中绝对值最大机组减起。 每一个加出力的机组A都有一个减出力的机组B 与其配对, 且其调整量的绝对值相等,29,一增一减，调节i和j节点的发电机有功出力，使线路k的潮流变化。按灵敏度两极方向选择。,30,潮流方程解的存在性、多值性和病态潮流,潮流方程解的存在性和唯一性 潮流方程有实际意义的解 潮流方程有解，但不可行，不符合电力系统实际情况 潮流方程无解 潮流方程本身无解 潮流方程有解，但是由于算法问题导致无法求解 病态潮流问题 最优乘子法 非线性规划法,31,数学上叫阻尼牛顿法（参