張恪楊迎旗張志輝（.河海大學(xué)能源與電氣學(xué)院，江蘇南京 00；.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司阜新供電公司，遼寧阜新 000；.大唐新能源山東公司，山東濟(jì)南 50000）

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電流系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)控制潮流分析

張恪1楊迎旗2張志輝3
（1.河海大學(xué)能源與電氣學(xué)院，江蘇南京 211100；2.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司阜新供電公司，遼寧阜新 123000；3.大唐新能源山東公司，山東濟(jì)南 250000）

【摘要】在電力系統(tǒng)中，電流系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)控制潮流算法是最基本的但也是最重要的一種計(jì)算，該算法是關(guān)于電力系統(tǒng)的運(yùn)行和規(guī)劃的基礎(chǔ)，也是電力系統(tǒng)能夠進(jìn)行安全可靠性分析的基礎(chǔ)，本文簡(jiǎn)單分析了電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)控制潮流做了簡(jiǎn)要的概述并簡(jiǎn)單介紹了下電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)控制潮流算法。

【關(guān)鍵詞】電流系統(tǒng) 穩(wěn)態(tài)控制潮流 電力系統(tǒng)

1 前言

電力系統(tǒng)的發(fā)展在電力工業(yè)中擔(dān)任著重要角色，隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)比較大型的電力系統(tǒng)進(jìn)行分析和計(jì)算時(shí)的難度也在不斷的加大，電力系統(tǒng)在運(yùn)行和規(guī)劃時(shí)，都要考慮到其穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的情況，從而可以確定其穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的狀態(tài)。而通過(guò)對(duì)電流系統(tǒng)進(jìn)行潮流計(jì)算可以確定電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)。

2 電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況

電力系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中，發(fā)電廠產(chǎn)生的電能與在同一時(shí)刻進(jìn)行的電能的輸送和消費(fèi)的電能以及在分配電能時(shí)產(chǎn)生的損耗都是相同的，即在電力系統(tǒng)運(yùn)行中同一時(shí)刻產(chǎn)生的功率都是平衡的，對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況的分析主要包括對(duì)發(fā)電機(jī)有功功率與頻率之間的關(guān)系、對(duì)發(fā)電機(jī)的頻率一次調(diào)節(jié)、對(duì)發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率和端電壓的控制以及負(fù)荷的靜態(tài)特性進(jìn)行分析。

系統(tǒng)的負(fù)荷發(fā)生變化之后，本身具有調(diào)節(jié)容量的發(fā)電機(jī)組均會(huì)按照有功-頻率的調(diào)節(jié)特性進(jìn)行頻率的一次調(diào)節(jié)，發(fā)電機(jī)組調(diào)節(jié)順序是不分先后的并且是同時(shí)進(jìn)行的調(diào)節(jié)。在進(jìn)行調(diào)節(jié)的過(guò)程中，頻率的偏差如果超過(guò)系統(tǒng)中調(diào)頻器的動(dòng)作值，那么此時(shí)的調(diào)頻器將要開(kāi)始動(dòng)作，從而進(jìn)行第二次的頻率調(diào)節(jié)，此時(shí)的二次頻率的調(diào)節(jié)只是由發(fā)電機(jī)組進(jìn)行承擔(dān)，并且調(diào)節(jié)的容量要足夠和調(diào)節(jié)速度要快。系統(tǒng)的頻率如果發(fā)生變化，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速也會(huì)發(fā)生變化，如果該發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速變化超出了發(fā)電機(jī)組所規(guī)定的的不靈敏區(qū)，那么發(fā)電機(jī)的調(diào)速就會(huì)發(fā)生動(dòng)作，如果要保證原動(dòng)機(jī)功率的平衡，那么就要改變?cè)瓌?dòng)機(jī)的閥門位置。當(dāng)系統(tǒng)的頻率下降將造成發(fā)電機(jī)的進(jìn)水閥門或者是蒸汽閥門開(kāi)度變大，那么就要提高原動(dòng)機(jī)的功率來(lái)維持功率的平衡，當(dāng)系統(tǒng)的頻率上升將造成發(fā)電機(jī)的進(jìn)水閥門或者是蒸汽閥門開(kāi)度變小，那么就要減少原動(dòng)機(jī)的功率來(lái)維持功率的平衡，所有的發(fā)電機(jī)在投入運(yùn)行之前都是要進(jìn)行試驗(yàn)的，要確保符合頻率的一次調(diào)節(jié)的技術(shù)，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)當(dāng)采用模擬頻率偏移的方法進(jìn)行試驗(yàn)，并且是在超出調(diào)速系統(tǒng)的不靈敏區(qū)進(jìn)行的，為了保證頻率一次調(diào)節(jié)的技術(shù)條件，要滿足實(shí)際的特性參數(shù)和設(shè)定的參數(shù)要一致。

控制電壓最重要的手段是發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，在發(fā)電機(jī)組中有勵(lì)磁系統(tǒng)和自動(dòng)調(diào)速時(shí)，在發(fā)電機(jī)組出力的范圍內(nèi)，改變的情況可以分為兩種，一是當(dāng)需要對(duì)發(fā)電機(jī)的出力進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，一般是通過(guò)改變有功-頻率特性的空載運(yùn)行的頻率和無(wú)功電壓特性的空載運(yùn)行的電壓。二是若系統(tǒng)的變化，反映到機(jī)端的時(shí)候，在自動(dòng)調(diào)節(jié)允許的范圍內(nèi)，機(jī)組的出力是隨著有功-頻率的特性曲線和無(wú)功-電壓的特性曲線進(jìn)行變化的。在進(jìn)行電力系統(tǒng)運(yùn)行的分析時(shí)，要保證勵(lì)磁系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和發(fā)電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)的有差特性，不是假象的誤差特性。負(fù)荷功率會(huì)隨著系統(tǒng)的頻率的不同而變化，這種規(guī)律成為負(fù)荷特性，所謂的負(fù)荷靜態(tài)特性是指當(dāng)電壓或者頻率變化之后進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí)，負(fù)荷功率和頻率或者是電壓之間的關(guān)系。

3 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)控制潮流概述

電力系統(tǒng)潮流計(jì)算做為研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的一種基本電氣計(jì)算，是整個(gè)電力系統(tǒng)穩(wěn)定計(jì)算和對(duì)故障進(jìn)行分析的基礎(chǔ)，它的主要任務(wù)就是根據(jù)給定的運(yùn)行條件以及給出的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)分析整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，比如母線上的電壓幅值以及相角，還有網(wǎng)絡(luò)中的各功率分布以及功率損耗等，發(fā)電機(jī)、附設(shè)的調(diào)速、原動(dòng)機(jī)和勵(lì)磁系統(tǒng)組成的機(jī)組是電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的重要特征，在輸電網(wǎng)中，各電氣量之間是相互影響的，為了滿足負(fù)荷的需要，可以對(duì)根據(jù)運(yùn)行狀況的變化，自行的調(diào)節(jié)其功率，這一特征是產(chǎn)生電能、輸送電能和消費(fèi)電能過(guò)程中的一個(gè)基本物理現(xiàn)象。在這種基本物理現(xiàn)象中的電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行中的潮流分布是電力系統(tǒng)通過(guò)控制影響后的潮流，這種潮流成為控制潮流，在電力系統(tǒng)的負(fù)荷確定條件下，控制潮流主要討論的是通過(guò)機(jī)組控制調(diào)節(jié)的作用使電力穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行的潮流分布，另外還有針對(duì)其運(yùn)行點(diǎn)的變化率進(jìn)行特征分析。除了可以采用粗略的、簡(jiǎn)化計(jì)算的運(yùn)行方式和由于某些運(yùn)行條件而造成的估計(jì)不準(zhǔn)確外，對(duì)未來(lái)運(yùn)行方式進(jìn)行安排、對(duì)歷史現(xiàn)象進(jìn)行考察和對(duì)當(dāng)前運(yùn)行方式進(jìn)行分析的電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析都不能忽略控制潮流客觀存在的重要特征。

4 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)控制潮流算法

常規(guī)的潮流計(jì)算算法一般是給定了控制變量，這樣就不容易反映出發(fā)電機(jī)出力的調(diào)節(jié)與負(fù)荷擾動(dòng)相適應(yīng)的情況，可以對(duì)相互獨(dú)立的發(fā)電機(jī)提出控制它的調(diào)差系數(shù)GK和它的δK系數(shù)，從而達(dá)到負(fù)荷的要求，通過(guò)發(fā)電機(jī)組靜態(tài)有差的輸出特性建立電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)控制潮流的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)迭代計(jì)算的計(jì)算方法進(jìn)行求解，并且在計(jì)算的過(guò)程中采用分塊求逆的求解方式，這樣可以減少潮流計(jì)算在進(jìn)行求解時(shí)的計(jì)算量，從而可以解決在自行調(diào)節(jié)發(fā)生故障后的階段內(nèi)的控制潮流的計(jì)算，采用此種計(jì)算方法的特點(diǎn)是減少了常規(guī)潮流中的平衡節(jié)點(diǎn)，這樣不會(huì)造成由于平衡節(jié)點(diǎn)選取的不同而造成的不同的潮流計(jì)算結(jié)果，這樣的算法更適合于按照設(shè)定情況來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)的實(shí)際情況。另外采用的分塊求逆的方法和其具有規(guī)律性和稀疏性，減少了控制潮流在進(jìn)行求解時(shí)的計(jì)算量。這種控制潮流的計(jì)算算法為穩(wěn)態(tài)控制潮流的數(shù)學(xué)模型找到了完全獨(dú)立的控制變量，這也為將來(lái)的對(duì)多遠(yuǎn)函數(shù)進(jìn)行分析奠定了一定的基礎(chǔ)。

5 結(jié)語(yǔ)

電流系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)控制潮流的計(jì)算方法電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外學(xué)者的探討和摸索，電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算算法得到了較好的發(fā)展，電力系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中受到外界多方面的干擾，各種不同的故障和隨機(jī)的因素都會(huì)影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定正常的運(yùn)行，通過(guò)本文對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行簡(jiǎn)單的分析，結(jié)合電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)控制潮流的概述，簡(jiǎn)單介紹了幾種電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)控制潮流的算法，希望可以為電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)控制潮流的研究提供一些具有參考價(jià)值的內(nèi)容。

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