电子论文电力系统潮流计算机辅助分析

1、电力系统潮流计算机辅助分析（牛顿拉夫逊法）· 简介：本文以图形用户界面的实现为重点，介绍了图形化潮流计算软件的开发设计思想和总体结构，阐述了该软件所具备的功能和特点。并通过两个计算算例验证了覆盖软件的性能较优。结合电力系统的特点，软件采用C+语言.面向对象的方法，开发了一种通用式分层管理的电力系统网络类库，在此基础上开发了基于WINDOWS操作系统的图形化潮流计算软件。 · 关键字：潮流计算,软件开发,牛顿-拉扶逊法,面向对象,MATLAB 11 电力系统及其发展概述111电力系统概述电力工业发展初期，电能是直接在用户附近的发电站(或称发电厂)中生产的，各发电站孤立运行。随

2、着工农业生产和城市的发展，电能的需要量迅速增加，而热能资源(如煤田)和水能资源丰富的地区又往往远离用电比较集中的城市和工矿区，为了解决这个矛盾，就需要在动力资源丰富的地区建立大型发电站，然后将电能远距离输送给电力用户。同时，为了提高供电可靠性以及资源利用的综合经济性，又把许多分散的各种形式的发电站，通过送电线路和变电所联系起来。这种由发电机、升压和降压变电所，送电线路以及用电设备有机连接起来的整体，即称为电力系统。电力系统加上发电机的原动机(如汽轮机、水轮机)，原动机的力能部分(如热力锅炉、水库、原子能电站的反应堆)、供热和用热设备，则称为动力系统。电力系统中，由升压和降压变电所和各种不同电压

3、等级的送电线路连接在一起的部分，称为电力网。电力系统在技术和经济上都可以收到很大的效益，主要的有：1、减少系统中的总装机容量由电力系统供电的各用户的最大负荷并不是同时出现的，因此，系统中综合最大负荷总是小于各用户最大负荷的总和。由于系统综合最大负荷的降低，也就可以相应地减少系统的总装机容量。为了保证对用户可靠地供电，无论是孤立电站还是电力系统，都需要检修和事故备用容量。在孤立电站中，备用容量不应小于电站最大机组容量(可能达到电站总容量的30一40)。而在电力系统中，所有发电站连接在一起并列运行，备用容量只需系统总容量的20，其中：负荷备用25，事故备用10左右，检修备用8左右。显然，此时电力系

4、统的备用容量比各孤立电站备用容量的总和为少，即总装机容量又可以减少。2、可以装设大容量机组组成电力系统后，由于总负荷的增大，因此可以装设大容量机组。大容量机组效率高，每千瓦投资以及维护费用都比多台小机组经济得多。但是，电力系统中所采用的最大机组容量，以不超过总装机容量的1520为宜。3、能够充分利用动力资源建成电力系统后，就可以将发电站建造在动力资源产地，如在煤矿附近建立巨型坑口电站，在水能资源集中的地方建立大型水力发电站等。同时，有些形式的电站，如热电站，水电站、风力电站、原子能电站等，如果不与系统并列，就很难保证持续正常供电以及发挥其最佳经济效益。例如，热电站的抽汽机组的出力是由热负荷确定

5、的，而热负荷与电负荷的需要往往不能互相配合。水电站的出力则是由水能及其综合利用要求来决定的，也往往与电负荷的需要不相配合：一般在夏季丰水期，水量多而用电量较少；冬季枯水期，水量少而用电量反而多，因此，就可能或由于水库调节库容不够而弃水，或对电力负荷不能保证供应。如果把水电站连接在电力系统中，由于有火电站和其它形式电站的互相配合和调节，水能资源就能得到充分利用，供电也能得到保证。4、提高供电可靠性在电力系统中，由于是多电源联合供电，机组的台数较多，即使个别机组或电源发生故障，其它机组或电源仍可以在出力允许的情况下多带负荷，因此可以提高供电可靠性。5、提高电能质量电能质量用频率和电压来衡量，其数值

6、，应根据规程要求保持在一定的允许变动范围内。由于电力系统容量大，因而负荷波动时所引起的频率和电压波动就会减小，电能质量可以提高。 6、提高运行的经济性建立电力系统后，除了充分利用动力资源可以提高运行的经济性外，在系统中还可以经济合理的分配各发电站或各机组的负荷，使运行经济、效率高的机组多带负荷，效率低、发供电成本高的机组少带负荷，从而降低生产电能的成本。电能的生产与其它工业生产有着显然不同的特点：1、电能不能大量储藏电力系统中发电站负荷的多少，决定于用户的需要，电能的生产和消费时时刻刻都是保持平衡的。电能的生产、分配和消费过程的同时性，使电力系统的各个环节形成了一个紧密的有机联系的整体，其中任

7、一台发、供、用电设备发生故障，都将影响电能的生产和供应。2、电力系统的电磁变化过程非常迅速电力系统中，电磁波的变化过程只有千分之几秒，甚至百万分之几秒；而短路过程发电机运行稳定性的丧失则在十分之几秒或几秒内即可形成。为了防止某些短暂的过渡过程对系统运行和电气设备造成的危害，要求能进行非常迅速和灵敏的调整及切换操作，这些调整和切换，靠手动操作不能获得满意的效果，甚至是不可能的，因此必须采用各种自动装置。3、电力工业和国民经济各部门之间有着极其密切的关系电能供应不足或中断，将直接影响国民经济各个部门的生产，也将影响人们的正常生活，因此要求电力工业必须保证安全生产和成为国民经济中的先行工业，必须有足

8、够的负荷后备容量，以满足日益增长的负荷需要。根据以上电能生产的特点，电力系统的运行必须满足下列基本要求：1、保证对用户供电的可靠性在任何情况下，都应该尽可能的保证电力系统运行的可靠性。系统运行可靠性的破坏，将引起系统设备损坏或供电中断，以致造成国民经济各部门生产停顿和人民生活秩序的破坏，甚至发生设备和人身事故。电力用户，对供电可靠性的要求并不一样，即使一个企业中各个部门或车间，对供电持续性的要求也有所差别。根据对供电持续性的要求，可把用户分为三级。一级负荷：如停止供电，将会危害生命、捐坏设备、产生废品和使生产过程混乱，给国民经济带来重大损失，或者使市政生活发生重大混乱。二级负荷：如停止供电，将

9、造成大量减产，城市大量居民的正常活动受到影响。三级负荷：指所有不属于一级及二级的负荷，如非连续生产的车间及辅助车间和小城镇用电等。对于一级负荷，至少要由两个独立电源供电，其中每一电源的容量，都应在另一电源发生故障时仍能完全保证一级负荷的用电；对于三级负荷，不需要备用电源；对于二级负荷是否需要备用电源，要进行技术经济比较后才能确定。 2、保证电能的良好质量即要求供电电压(或电流)的波形为较严格的正弦波，保证系统中的频率和电压在一定的允许变动范围以内。我国规程规定：1035kV及以上电压供电的用户和对电压质量有特殊要求的低压用户电压允许偏移为±5；频率允许偏移为±0.5Hz。3

10、、保证运行的最大经济性电力系统运行有三个主要经济指标，即生产每度电的能源消耗(煤耗率、油耗率、水耗率等)，生产每度电的自用电(自用电率)，以及供配每度电在电力网中的电能损耗(线损率)。提高运行经济性，就是在生产和供配某一定数量的电能时，使上列三个指标达到最小。为了实现电力系统的经济运行，必须对整个系统实施最佳经济调度。112电力系统运行的特点与要求1）电力系统运行的特点电力系统发电与用电之间的动态平衡：由于电能目前还不能大容量储存，导致电能的生产和使用是同步进行的。因此，这避免造成系统运行的不稳定，电力系统必须保持电能的生产、输送、分配和使用处于一种动态平衡的状态。（1）电力系统的暂态过程十分

11、迅速：由于电能的传输具有极高的速度，电力系统中开关的切换、电网的短路等暂态过渡过程的持续时间十分短暂，以10-6一10-3S计。因而，在设计电力系统的自动化控制、测量和保护装置时，应充分考虑其灵敏性。（2）电力系统的地区性特色明显：不同地区的能源结构具有一定的差异。因此，需要因地制宜，充分利用地方资源，尽量减少能源的运输工作量，降低电能成本。（3）电力系统的影响重要：随着社会的进步和电气化程度的提高，电能对国民经济和人民生活具有重要影响，任何原因引起的供电中断或供电不足都有可能造成重大损失。2）对电力系统运行的要求（1）安全 在电能的生产、输送、分配和使用中，应确保不发生人身和设备事故。（2）

12、可靠 在电力系统的运行过程中，应避免发生供电中断，满足用户对供电可靠性的要求。（3）优质 就是要满足用户对电压和频率等质理的要求。（4）经济 降低电力系统的投资和运用，尽可能节约有色金属的消耗量，通过合理规划和高度，减少电能损耗，实现电力系统的经济运行。113电力系统发展概述从1831年法拉第发现了电磁感应定律，到1875年巴黎北火车站发电厂的建立，电真正进入了实用阶段。火力发电时钟在所有的电能中占最大的比重，按照热力学原理，用不断提高蒸气温度和压力的途径来提高蒸气的热效率。水电的发展是水能开发的结果。近二三十年来，由于超高压输电技术和水轮发电机制造水平的提高，水电厂的建设规模越来越大。核电的

13、发展经历了三各阶段：50年代中期到60年代初为试验阶段，这一阶段主要是反应堆选型。第二阶段（19611968年），核电的经济性可以与常规火电竞争，进入商业实用阶段。1969年后，核电进入工业推广阶段。发电技术的发展促进了输电技术的发展。第一次高压输电技术出现与1882年，德普勒用装在米斯巴赫煤矿德功率为3HP德直流发电机，以15002000V电压，沿57KM的电报线（直径为4.5MM的钢线），把电能输送到慕尼黑国际博览会，供电给一台电动机，使装饰喷泉的水转动。这个输电系统虽小，却可以认为是世界上第一个电力系统。早期采用的是直流输电，要提高效率，必须提高电压，可是高压直流发电机和电动机的制造面临

14、难以解决的困难。进入19世纪80年代以后，随着电力变压器的实际应用，昔日直流技术的地位受到交流的挑战，并被其代替。最早形成的交流电力系统出现在伦敦。为了减少线路的功率损失，提高输电电压是一个有效的方法。因此输电技术的发展，始终伴随输电电压的不断提高。随着大容量水电厂、矿口火电厂和核电厂的建设，从50年代开始，330KV及以上超高压输电线路得到了很快的发展。1969年，美国第一条765KM长的线路投入运行；前苏联哈萨克的埃基巴撕图兹火电厂至乌拉尔的1150KV特高压输电线已投入运行，线路长1300KM，开创了输电电压的新纪录。由于交流输电在海底电缆送电，运行稳定性等方面的局限性，直流输电在30年

15、代又东山再起，在50年代中期进入工业应用阶段。这时已不用原来的直流发电机，而是在始端将交流整流为直流，在终端又将直流逆变为交流。大型发电厂的建设和高压输电线路的架设使电力系统的规模也日益扩大。初期发展的分散的、孤立的小系统逐渐发展，合并成统一的或联合大系统。这些系统有的甚至跨越国界和州界，如原苏联统一电力系统与部分欧亚国家的电力系统互联，这些国家包括波兰、捷克。保加利亚、罗马尼亚、德国、匈牙利、蒙古、苏兰，挪威、土耳其、希腊等。这个电力系统横跨欧亚大陆，跨越距离东西7000KM，南北3000KM，使目前世界上最大的联合电力系统。电力系统大发展还体现在自动化水平的提高。目前世界上已有约300个装

16、备有电子计算机的电力系统监视和控制中心，它们具有对系统进行自动监视、安全分析和安全控制，实行经济调度和调度员培训等功能，保证了系统运行的安全性和经济性。1882年7月26日，我国第一座火电厂开始发电，这是由英国人在上海投资兴办的，机组容量12KM。到1949年，中华人民共和国成立时，全国发电装机容量为184万千瓦，年发电量约43亿千瓦时，居世界第25位。自1949年以来，我国的电力工业有很大的发展，至1990年第底，全国发电装机容量达13576万千瓦时，年发电量为6180亿千瓦时，均居世界第4位。发电容量超过50万千瓦的发电厂有54个，其中11个超过100万千瓦（2个水电厂，9个火电厂）。目前

17、全国最大的火力发电厂时江苏谏壁发电厂，装机容量162.5万千瓦，最大的水力发电厂时葛洲坝水电厂，装机容量246.5万千瓦。我国自己设计和制造的浙江秦山核电厂（第一期单机30万千瓦）已于1991年12月并网发电，从国外引进设备的广东大亚湾核电厂（2台90万千瓦机组）不久将投入运行。在输电线路建设方面，1981年从平顶山到武汉的我国第一条500KV线路投入运行以来，500KV线路已逐渐成为各大电力系统的骨架。自行设计的和建造的第一条100Kv直流高压输电线路已于1988年投入运行，该线路从浙江镇海到舟山岛，全长1080KM，它将华中和华东两大电力系统连接起来。装机容量在1000万千瓦以上的电力系统

18、有东北、华东、华中和华北电力系统，此外，100千瓦以上的系统还有华南、西北、西南、山东、福建和云南电力系统。114 国内电力系统发展现状1995年全世界的发电装机总容量为30.0亿kW，1998年为32.5kW。全世界人均用电量为2400kW·h。预计在19952020年的25年中，世界能源消耗将增加50%，电能消耗将翻一番，装机总容量达到60.0亿kW。这期间，电力建设投资需要330000亿美元。这就意味着每增加1kW电力，需要投资900美元。20世纪70年代以前，世界电力处于大发展时间，那时电力年增长速度达7%。在这之后电力发展开始减慢，特别是发达国家，电力增长速度降为1%3%，

19、而发展中国家电力增长速度加快，达到3%5%，特别是中国和印度。世界电力发展速度并不平衡，现在还有20亿人口未用上电。中国电力工业始于1882年，至1999年已有117年历史。在此百余年中，中国电力工业的状况无不与当时的历史背景和时代特点紧密联系。旧中国67年的电力工业史，道路坎坷，步履蹒跚，至1949年全国装机容量仅为184.86万千瓦，年发电量为43.10亿千瓦时。新中国成立后，中国政府一直把电力工业作为国民经济的先行基础产业，并制定了一系列发展电力工业的方针政策。经全国电业职工的不懈努力，一座座火电厂拔地而起，一座座水电站横波卧浪，一条条输电线路纵横中国大地。到1998年底，全国发电装机容

20、量已达2.77亿千瓦，年发电量已达11580亿千瓦时，分别由1949年的世界第21位和第25位均跃升为世界第2位，形成了一个较为完整的初步现代化的电力工业体系，为中国经济的发展和人民生活水平的提高作出了卓越的贡献。其发展标志主要是：电源结构不断改善。从80年代开始，火电建设就进入了大机组、大容量、高参数阶段。至今全国已投入运行的60万千瓦及以上的大机组已有17台，正在建设的有27台，其中绥中电厂80万千瓦机组即将投产；水电建设，以浙江新安江水电站为起点，随着刘家峡、龙羊峡、二滩、天生桥一级和广州抽水蓄能电站等大型水电站的建成投产，全国水电装机容量已达6300万千瓦。占全国发电总装机容量的23.

21、5；以秦山和大亚湾核电站的建成投入运行为标志；中国从此结束了无核电的历史；同时，风能、地热、潮汐和太阳能等新能源发电有了较大发展。电网规模不断扩大。在加快电源建设的同时，加强了电网的同步建设。到1998年底，中国已拥有500千伏输电线路20093公里、330千伏输电线路7291公里，220千伏及以上变电设备容量达31958万千伏安，形成了东北、华北、华东、华中、西北六个跨省（区、市）电网和6个各自独立的省（区、市）电网，覆盖了全国所有城市和绝大部分乡镇农村。随着长江三峡工程的兴建和建成，中国电网即将进入大区电网互联，形成全国统一联合电网，实现全国范围内资源优化配置的新阶段。电力技术和管理水平明

22、显提高。目前，中国已掌握30万、50万和超临界60万千瓦火电机组的设计、制造、安装运行技术和百万千瓦级核电机组的安装运行技术；掌握了180米级各类大坝的建筑技术。全国百万千瓦以上的大型发电厂已有68座。新中国成立50年来，在大力发展电力工业的同时，中国政府十分重视环境保护和电力国际科技与经济合作交流。1997年颁布了中国电力工业的发展与环境白皮书，进一步确立了电力工业可持续发展战略，全面推进电力工业快速、持续、健康发展；中共十一届三中全会实行对外开放政策后，电力工业的国际合作范围逐步扩大，从引进国外技术、管理经验和发电设备，到利用国外资金办电，有力地促进了自身的发展。 根据中国2010年电力发

23、展远景规划，到2010年全国发电装机总容量将达到5亿千瓦左右，实现全国联网，全国农村基本实现电气化。抚今追昔，展望未来，我们豪情满怀。让我们继续努力，实现电力工业与国民经济和社会进步的协调发展，迎来更加光辉灿烂的新世纪115 国外电力发展现状日本电力在年月以后，放开实行民营化，就形成了区域垄断的家电力公司，这家电力公司在区域都是实行发、输、配垂直一体化的管理体制。由于日本的一次能源基本都是依赖进口，大电力公司之间电源结构趋同，因此在国内不存在北电南送、西电东送问题和电源结构调整的问题。大电网之间是弱联系，交换的电力和电量很少。日本政府由通产省负责对电力实施管制。管制的主要内容是：电价、环境保护

24、和规划。电价管制的原则：一是成本主义原则按完全成本作为核定电价的基础；二是共同报酬的原则合理的利润，最早的总资本报酬率为；三是公平负担的原则采用成本加利润的办法。对环境保护的管制主要是限制二氧化碳的排放和对核电建设的环境评价；对规划的管制主要是对长期供求规划和核电建设规划要与电力公司共同讨论。年出台的新电力法是为了促进竞争，实现电力自由化。它的主要内容：一是放开占市场份额的特别高压用户（万伏，用电千瓦以上），允许这些用户自主选择电力公司，直接参与电力零售；二是新建电源项目实行招标。新电力法的施行，虽然放开了的电力市场，但到目前只有至的用户更换了供电商。从年月电力市场放开，实行自由化。政府计划到

25、年对现行开放作一个回顾：首先要检查的是自由化以来的实际情况；第二，了解海外自由化发展状况；第三是要检查电力作为公用性事业，在保持其公用性方面做得如何，在此基础上再考虑自由化的范围是否要继续扩大，是不是要全面自由化。美国电力改革的核心是放松管制，引入竞争，提高效率，降低电价。年公用事业管制政策法出台，允许企业建立电厂并出售电力给地方公用事业公司。年能源政策法案出台，同意开放电力输送领域，并要求在电力批发市场引入竞争。年，联邦能源管制委员会要求开放电力批发市场。厂网分开只明确必需进行功能性分离，分开核算。美国在放松电力管制过程中，出现了加州大停电和电价飞涨、电力公司申请破产保护这样的重大问题，令政

26、府惊惶失措，令世人震惊。美国的电力改革是从加州开始的，由于充分相信市场的力量，“市场能解决一切问题”，大部分照搬英国改革模式，改革方案中存在固有的缺陷：一是强迫电力公司出售的发电容量，而同时没有要求电力公司和发电商之间签订长期稳定的供购电合同。二是要求电力公司必须从现货市场购电，没有期货市场，市场无法提供反映长期供求关系的价格信号。三是缺乏科学合理的价格传导机制，对最终用户的零售价格冻结，而批发市场价格可以大幅波动和上涨，使得处于中间环节的电力公司无所适从，价格倒挂，最终申请破产保护。四是保证电网用电增长需要的供电责任不落实，将这一重大责任寄托于市场的自我调节。另外，环保主义者对环境保护的不切

27、实际的苛求，也是造成加州十年没有建发电机组，投产新的输电线路的原因之一。美国出现了加州这样的问题，但美国最大的东部PJM&127;电网根据实际情况选择了纵向整合电力改革模式，获得了成功。具体做法是：将各电力公司发电、输电、配电、供电进行功能性分离，财务分开核算。将输电分离交给系统独立运行者管理，不要求强制出售发电厂，引入竞争机制，逐步放开供电，用户有权选择供电商。PJM负责输电系统经营，进行职能管理，&127;提出输电计划对发电厂进行调度，不拥有输电资产，公平为市场参与者提供输电服务和电力交易市场。电力公司及供电商分别对用户供电负责，供电负荷要有发电容量保证并有必要的备用容量，

28、不足将受处罚。发电容量来源由三部分组成：（）本公司电厂；（）双边交易合同；（）现货市场和一天期货市场。电力市场交易容量约占左右。为反映电网内部能力限制和拥堵，电力市场实行分区边际定价机制。在美国本土的个州中，现在已有个州正在制定和实施电力改革计划，其中弗吉尼亚和西部的一些州，已经根据加州出现的情况，决定放慢改革的步骤，内华达州已经决定将电力改革延期年。年美国联邦能源管制委员会提出要建立区域输电机构，在跨州的一定区域范围内，创造一个中间没有隔离层、没有独断层的完整的输电经营系统。区域输电机构的重要作用，一个是集中精力把输电基础设施建设好，一个是监督系统的运行潮流。英国的电力市场化改革始于撒切尔时

29、代。年保守党赢得大选，撒切尔夫人坚信“市场万能”，减少政府对经济的直接干预，廉价出售政府拥有的企业，进行了一系列国有行业私有化改革。并于年月发表电力市场民营化白皮书，拉开了电力市场化改革的序幕。英国电力市场化改革的核心是实行私有化和在电力市场引入竞争。年月日，按电力法形成新的产业结构：国有电力企业被分解为个地区配电公司、家发电公司和一家高压输电公司。供电商包括地方供电公司和二级供电商。英格兰和威尔士电力库开始交易，允许大于万千瓦用户选择供电商。年上述各公司股票陆续上市，完成私有化。年，允许所有用户选择供电商；新电力交易规则方案（NETA）出台；年月日，新电力交易规则施行，以多个市场和双边合同取

30、代强制性电力库。自行业改革以来，由于引入竞争，加强管理，减人增效，及成本低的天然气发电比重由提高到等因素，零售电价有较大幅度下降，居民用户价格下降；中型工业用户电价下降约。此外，政府为减少持续降低电价的压力，在改革之初将电价提高了约，为改革和电价降低提供了较宽松的条件和环境。当不少国家纷纷效仿英国率先推行的电力库模式的时候，英国却又率先抛弃了这一模式，取而代之的是一些新的改革措施：.从年月日起取消强制性电力库，实行新的电力交易规则。新电力交易规则NETA是一个由双边合同形式主导的市场，合约双方包括发电、供电及交易商和用户；供电商和发电商可就将来任何时候买卖电力订立合同；允许电力合同的时间跨度从

31、当天到几年以后，合同需要实物交割；国家电网公司作为系统运营商，接受电力的买卖出价，以平衡小时以内合同交割中出现的供给和需求的差额，并解决输电网的堵塞问题；系统运营商调度电力直到满足需求，市场价格为系统平衡时最后一个发电单位电价；对合约电量和实际电量不符的市场参与方，将按系统平衡时接受的电力买卖的价格支付费用，并且支付系统运营商使系统平衡的成本。.纵向整合。供电公司购买发电商，实现发电和售电的自我平衡，目前英国五个最大的供电公司，发电和售电是基本平衡的。.横向整合。供电公司之间将出现相互兼并，平均每个供电公司的用户规模将由万户提高到万户，实现规模效益。法国电力公司在电力行业中占据绝对统治地位。法

32、电占全国总发电量和装机容量的，拥有的输电业务，自年起拥有年输电网的独家经营权，拥有全国的配售业务，拥有的电力进出口业务，年全国发电量的输出国外，主要对瑞士和英国出口。在欧盟指令的推动下，法国制定并实施了关于电力公共服务事业发展和革新的法律，即新电力法。新电力法明确公共服务使命及其资金来源，设立公共服务基金，加入电力价格中，由用户负担；确立供电市场开放时间表和有选择权用户；建立生产许可证制度；设立一个电力监管委员会，经费由财政负担；成立在管理上独立于发电的输电网管理机构；法国电力公司实行发、输、配账目分开；法国电力公司业务经营领域将扩大，允许对有选择权用户提供供热、供气等服务。新电力法的实施，迈

33、出了电力市场化改革的第一步，在年用电量万千瓦时以上的拥有选择权的个用户中，有户更换了供电商。法电对电力改革主张纵向整合，实现规模经济，反对破碎化；并要考虑长期发展战略。法电提出到年的四大战略目标：一是用户非常满意率达到以上；二是集团的营业额来自法国境外业务收入和境内非电业务收入；三是集团的经济效益跻身于同类能源服务的国际性集团的前三名；四是法电集团的全体成员与企业的观点和目标保持一致，处处体现企业价值。尽管有来自欧盟的压力，但法国政府对法电的政策仍没有太大的变化：一是仍与法电签订三年的经济合同；二是没有将法电分解为若干公司的意愿，只是按电力法的规定将其发、输、配业务实现功能分离和财务分开；三是

34、没有将法电私有化的意愿；四是没有要求法电裁减员工；五是没有给法电设定降低电价的目标。欧盟于年月日一致通过关于放宽电力市场的指令，内容包括：一、有选择权用户可自由选择供电商，参与的欧盟及欧洲经济区个国家必须依据时间表开放供电市场。二、供电市场可采用不同的业务模式。第三方接入：有选择权的客户和供电商可接入供电网络；允许采用纵向整合化系统，但必须将发电、输电和配电行业的会计账目分开；可采用管制价格或协商价格。单一买家：有选择权的客户可与独立供电商签订合同，但所有电力均由单一买家供应，而单一买家则按约定价格向合约供电商购买电力。三、对于发电市场，欧洲国家可选择采用招标机制或许可证制度来监管新的发电容量

35、。欧盟指令发布后，整体而言，市场改革步伐比“欧洲竞争指引”的指令所预期的要快得多，在年，欧洲市场已开放了，远远超过规定的。欧盟指令对欧洲电力市场造成的影响主要有：分开会计账目的规定迫使许多公司就发电、输电和配电业务成立不同的法人实体；行业并购和重组增加；公司开始从技术推动市场策略向以市场为主导的业务阶段过渡；消除了欧洲共同体间内部贸易的壁垒，竞争促进了价格的下降。为解决国与国之间电网互联薄弱，线路堵塞的问题，加快欧洲统一市场建设，实现更大范围内的资源优化配置，欧洲正努力加强国与国之间的联网建设。他们认为同步电网没有界限，越大越好。因此，除加强欧洲大陆联网建设外，他们还计划建设环地中海电网，将北

36、非、中东等二十几个国家电网连接到一起，实现优势互补。116现代电力系统的发展趋势（1）能源结构的多样性和互补性：现代电力系统应按照因地制宜的原则，结合各地不同的自然资源特点，科学合理地开发一次能源，使电能生产和配置得到充分的优化。（2）控制的高度手段的先进性：随着控制技术和通信技术的发展，现代电力系统的控制和调度朝着自动化、集散化和网络化的方向发展。输电方式的新颖性：现代电力系统提出了“灵活交流输电与新型直流输电”的概念。灵活交流输电技术是指运用固态电子器件与现代自动控制技术对交流电网的电压、相位角、阻抗、功率以及电路的通断进行实时闭环控制，从而提高高压输电线路的输送能力和电力系统的稳定水平。

37、新型直流输电技术是指应用现电力电子技术的最新成果，改善和简化变流站的造价等。运行方式管理中，潮流是确定电网运行方式的基本出发点；在规划领域，需要进行潮流分析验证规划方案的合理性；在实时运行环境，调度员潮流提供了电网在预想操作情况下电网的潮流分布以校验运行可靠性。在电力系统调度运行的多个领域都涉及到电网潮流计算。潮流是确定电力网络运行状态的基本因素，潮流问题是研究电力系统稳态问题的基础和前提。11 潮流计算概述电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种计算，它根据给定的运行条件及系统接线情况确定整个电力系统各部分的运行状态：各母线的电压，各元件中流过的功率，系统的功率损耗等等。在电力系统规

38、划的设计和现有电力系统运行方式的研究中，都需要利用潮流计算来定量地分析比较供电方案或运行方式的合理性.可靠性和经济性。此外，电力系统潮流计算也是计算系统动态稳定和静态稳定的基础。所以潮流计算是研究电力系统的一种很重要和很基础的计算。电力系统潮流计算也分为离线计算和在线计算两种，前者主要用于系统规划设计和安排系统的运行方式，后者则用于正在运行系统的经常监视及实时控制。利用电子数字计算机进行电力系统潮流计算从50年代中期就已经开始。在这20年内，潮流计算曾采用了各种不同的方法，这些方法的发展主要围绕着对潮流计算的一些基本要求进行的。对潮流计算的要求可以归纳为下面几点：（1）计算方法的可靠性或收敛性

39、；（2）对计算机内存量的要求；（3）计算速度；（4）计算的方便性和灵活性。电力系统潮流计算问题在数学上是一组多元非线性方程式求解问题，其解法都离不开迭代。因此，对潮流计算方法，首先要求它能可靠地收敛，并给出正确答案。由于电力系统结构及参数的一些特点，并且随着电力系统不断扩大，潮流问题的方程式阶数越来越高，对这样的方程式并不是任何数学方法都能保证给出正确答案的。这种情况成为促使电力系统计算人员不断寻求新的更可靠方法的重要因素。在用数字计算机解电力系统潮流问题的开始阶段，普遍采取以节点导纳矩阵为基础的逐次代入法。这个方法的原理比较简单，要求的数字计算机内存量比较下，适应50年代电子计算机制造水平和

40、当时电力系统理论水平。但它的收敛性较差，当系统规模变大时，迭代次数急剧上升，在计算中往往出现迭代不收敛的情况。这就迫使电力系统计算人员转向以阻抗矩阵为基础的逐次代入法。60年代初，数字计算机已发展到第二代，计算机的内存和速度发生了很大的飞跃，从而为阻抗法的采用创造了条件。阻抗法要求数字计算机储存表征系统接线和参数的阻抗矩阵，这就需要较大的内存量。而且阻抗法每迭代一次都要求顺次取阻抗矩阵中的每一个元素进行运算，因此，每次迭代的运算量很大。这两种情况是过去电子管数字计算机无法适应的。阻抗法改善了系统潮流计算问题的收敛性，解决了导纳法无法求解的一些系统的潮流计算，在60年代获得了广泛的应用，曾为我国

41、电力系统设计.运行和研究作出了很大的贡献。目前，我国电力工业中仍有一些单位采用阻抗法计算潮流。阻抗法的主要缺点是占用计算机内存大，每次迭代的计算量大。当系统不断扩大时，这些缺点就更加突出。一个内存16K的计算机在采用阻抗法时只能计算100以下的系统，32K内存的计算机也只能计算150个节点以下的系统。这样，我国很多电力系统为了采用阻抗法计算潮流就不得不予先对系统进行相当的简化工作。为了克服阻抗法在内存和速度方面的缺点，60年代中期发展了以阻抗矩阵为基础的分块阻抗法。这个方法把一个大系统分割为几个小的地区系统，在计算机内只需要存储各个地区系统的阻抗矩阵及它们之间联络线的阻抗，这样不仅大幅度地节省

42、了内存容量，同时也提高了计算速度。克服阻抗法缺点的饿另一途径是采用牛顿-拉夫逊法。这是数学中解决非线性方程式的典型方法，有较好的收敛性。在解决电力系统潮流计算问题时，是以导纳矩阵为基础的，因此，只要我们能在迭代过程中尽可能保持方程式系数矩阵的稀疏性，就可以大大提高牛顿法潮流程序的效率。自从60年代中期，在牛顿法中利用了最佳顺序消去法以后，牛顿法在收敛性.内存要求.速度方面都超过了阻抗法，成为60年代末期以后广泛采用的优秀方法。与此同时，为了保证可靠的收敛，在我国还进行了网流法潮流计算的研究。随着电力系统的日益扩大和复杂化，特别是电力系统逐步实现自动控制的需要，对系统潮流计算在速度.内存以及收敛

43、性方面都提出了更高的要求。70年代以来，潮流计算方法通过不同的途径继续向前发展，其中比较成功的一个昂法就是P-Q分解法。这个方法，根据电力系统的退热点，抓住主要矛盾，对纯数学的牛顿法进行了改进，从而在内存容量及计算速度方面都大大向前迈进内了一步。使一个32K内存容量的数字计算机可以计算1000个节点系统的潮流问题，此法计算速度已能用于在线计算 ，作系统静态安全监视。目前，我国很多电力系统都采用了P-Q分解法潮流程序。潮流计算灵活性和方便性的要求，对数字计算机的应用也是一个很关键的问题。过去在很长时间内，电力系统潮流计算是借助于交流台进行的。交流台模拟了电力系统，因此在交流计算台上计算潮流时，计

44、算人员可以随时监视系统各部分运行状态是否满足要求，如发现某些部分运行不合理，则可以立即进行调整。这样，计算的过程就相当于运算人员丢系统进行操作.调整的过程，非常直观，物理概念也很清楚。当利用数字计算机进行潮流计算时，就失去了这种直观性。为了弥补这个缺点，潮流程序的编制必须尽可能使计算人员在计算机计算的过程中加强对计算机过程的监视和控制，并便于作各种修改和调整。电力系统潮流计算问题并不是单纯的计算问题，把它当作一个运行方式的调整问题可能更为确切。为了得到一个合理的运行方式，往往需要不断根据计算结果，修改原始数据。在这个意义上，我们在编制潮流计算程序时，对使用的方便性和灵活性必须予以足够的重视。因

45、此，除了要求计算方法尽可能适应各种修改.调整以外，还要注意输入和输出的方便性和灵活性，加强人机联系，以便使计算人员能及时监视计算过程并适当地控制计算的进行。电力系统潮流计算是电力系统分析中的一种最基本的计算，是对复杂电力系统正常和故障条件下稳态运行状态的计算。潮流计算的目标是求取电力系统在给定运行状态的计算。即节点电压和功率分布，用以检查系统各元件是否过负荷.各点电压是否满足要求，功率的分布和分配是否合理以及功率损耗等。对现有电力系统的运行和扩建，对新的电力系统进行规划设计以及对电力系统进行静态和暂态稳定分析都是以潮流计算为基础。潮流计算结果可用如电力系统稳态研究，安全估计或最优潮流等对潮流计

46、算的模型和方法有直接影响。实际电力系统的潮流技术那主要采用牛顿-拉夫逊法。在运行方式管理中，潮流是确定电网运行方式的基本出发点；在规划领域，需要进行潮流分析验证规划方案的合理性；在实时运行环境，调度员潮流提供了电完个在预想操作情况下电网的潮流分布以校验运行可靠性。在电力系统调度运行的多个领域都涉及到电网潮流计算。潮流是确定电力网络运行状态的基本因素，潮流问题是研究电力系统稳态问题的基础和前提。牛顿-拉夫逊法早在50年代末就已应用于求解电力系统潮流问题，但作为一种实用的，有竞争力的电力系统潮流计算方法，则是在应用了稀疏矩阵技巧和高斯消去法求修正方程后。牛顿-拉夫逊法是求解非线性代数方程有效的迭代

47、计算。1.3MATLAB概述目前电子计算机已广泛应用于电力系统的分析计算，潮流计算是其基本应用软件之一。现有很多潮流计算方法。对潮流计算方法有五方面的要求：（1）计算速度快（2）内存需要少（3）计算结果有良好的可靠性和可信性（4）适应性好，亦即能处理变压器变比调整、系统元件的不同描述和与其它程序配合的能力强（5）简单。MATLAB是一种交互式、面向对象的程序设计语言，广泛应用于工业界与学术界，主要用于矩阵运算，同时在数值分析、自动控制模拟、数字信号处理、动态分析、绘图等方面也具有强大的功能。MATLAB程序设计语言结构完整，且具有优良的移植性，它的基本数据元素是不需要定义的数组。它可以高效率地

48、解决工业计算问题，特别是关于矩阵和矢量的计算。MATLAB与C语言和FORTRAN语言相比更容易被掌握。通过M语言，可以用类似数学公式的方式来编写算法，大大降低了程序所需的难度并节省了时间，从而可把主要的精力集中在算法的构思而不是编程上。另外，MATLAB提供了一种特殊的工具：工具箱（TOOLBOXES）.这些工具箱主要包括：信号处理（SIGNAL PROCESSING）、控制系统（CONTROL SYSTEMS）、神经网络（NEURAL NETWORKS）、模糊逻辑(FUZZY LOGIC)、小波(WAVELETS)和模拟（SIMULATION）等等。不同领域、不同层次的用户通过相应工具的学

49、习和应用，可以方便地进行计算、分析及设计工作。MATLAB设计中，原始数据的填写格式是很关键的一个环节，它与程序使用的方便性和灵活性有着直接的关系。原始数据输入格式的设计，主要应从使用的角度出发，原则是简单明了，便于修改。21 电力系统的基本概念211电力系统（1）电力系统：发电机把机械能转化为电能，电能经变压器和电力线路输送并分配到用户，在那里经电动机、电炉和电灯等设备又将电能转化为机械能、热能和光能等。这些生产、变换、输送、分配、消费电能的发电机、变压器、变换器、电力线路及各种用电设备等联系在一起组成的统一整体称为电力系统。（2）电力网：电力系统中除发电机和用电设备外的部分。（3）动力系统

50、：电力系统和“动力部分”的总和。“动力部分”：包括火力发电厂的锅炉、汽轮机、热力网和用电设备，水力发电厂的水库和水轮机，核电厂的反应堆等。212电力系统的负荷和负荷曲线（1）电力系统的负荷：系统中千万个用电设备消费功率的总和，包括异步电动机、同步电动机、电热炉、整流设备、照明设备等若干类。（2）电力系统的供电负荷：综合用电负荷加上电力网中损耗的功率。（3）电力系统的发电负荷：供电负荷加上发电厂本身的消耗功率。（4）各用电设备的有功功率和无功功率随受电电压和系统频率的变化而变化，其变化规律不尽相同，综合用电负荷随电压和频率的变化规律是各用电负荷变化规律的合成。（5）负荷曲线：某一时间段内负荷随时

51、间而变化的规律。（6）按负荷种类可分有功功率负荷和无功功率负荷；按时间长短可分为日负荷和年负荷曲线；按计量地点可分为个别用户、电力线路、变电所、发电厂以至整个系统的负荷曲线。将上述三种分类相结合，就确定了某一种特定的负荷曲线。不同行业的有功功率日负荷曲线差别很大。负荷曲线对电力系统的运行又很重要的意义，它是安排日发电计划，确定各发电厂发电任务以及确定系统运行方式等的重要依据。22 电力系统的基本元件221 发电机现代电力工业中，无论是火力发电、水力发电或核能发电，几乎全部采用同步交流发电机。电机的电枢布置在定子上，励磁绕组布置在转子上，作为旋转式磁极。同步发电机的转速（转/MIN）和系统频率f（HZ）之间有着严格的关系，即n=60f/p式中p为电机的极对数。根据转子结构型式的不同，分为隐极式和凸极式发电机，前者转子没有显露出来的磁极，后者则有。转子的励磁型式有直流励磁系统和可控硅励磁系