华北电力大学电力系统分析1-06

§1-6潮流计算中的自动调整引言自动调整带负荷调压变压器的抽头，以保持变压器某侧节点或某个远方节点的电压为规定的数值。自动调整移相变压器的移相以保持通过该移相变压器的有功功率为额定值。自动调整互联系统中某一个区域的一个（或数个）节点的有功出力以保持本区域和其它区域间的净交换有功功率为规定的数值。PV节点的有功功率越界、PQ节点的电压越界的自动处理，以及负荷静态特性的考虑。在实用潮流程序中，附加有模拟实际系统运行控制特点的自动调整计算功能。具体例子有：引言第一类方法是按照所要保持的系统状态量yS和当前的计算值y的差值大小，不断地在一次次迭代中间改变某一个控制参数x的大小。自动调整问题的处理，通常有两类方法：)(yysx常数α的选择对减少迭代次数、保证计算收敛有很大影响。特点：①不改变原来的潮流计算方程(迭代矩阵和变量)。②达到收敛所需的迭代次数有较多的增加。引言第二类方法则要改变原来潮流方程的构成，例如增加或改写其中的一些方程式，为此待求变量的组成以及迭代矩阵的结构也有变化。自动调整问题的处理，通常有两类方法：注意：各种潮流计算方法，往往要根据算法本身的特点，而以不同的方式引入自动调整。下面着重介绍在牛顿法潮流算法中实现自动调整的有关方法。一、PV节点的无功功率越界和PQ节点的电压越界的处理①PV节点的无功越界：将该节点转化为PQ节点，给定无功功率Qis等于QiL。说明：1)修正方程的结构发生变化。2)对牛顿法，节点类型转换不增加多少计算量。采用极坐标形式，增加一个方程式；采用直角坐标形式，方程式改变。3)在随后的迭代过程中，若出现该节点的电压又高于或低于规定值，则该节点在下一次迭代中应重新转换成PV节点。一、PV节点的无功功率越界和PQ节点的电压越界的处理②PQ节点的电压越界：将该节点转化为PV节点，给定节点电压Uis等于UiL。注意：无论是哪一种越界处理，都要待迭代收敛过程趋于平稳时才进行，对牛顿法来说，一般在第二次迭代结束以后才进行。二、带负荷调压变压器抽头的调整利用带负荷调压变压器抽头的调整可以将变压器某一侧节点或某个远方节点的电压保持于指定的数值。因此在潮流计算中，这种变压器的变比K是按照上述要求而待选择决定的可调节变量。可用前述的两类不同的方法进行处理。二、带负荷调压变压器抽头的调整第一种方法：在计算开始前对这类变压器预先选择一个适当的变比K，用通常的牛顿法先迭代2~3次。在后继的每两次迭代中间，插入变压器变比调整选择计算：)()()()1(kisikkUUcKKc是一个常数，通常取1.0。特点：①方法比较简单。②达到收敛所需的迭代次数往往要增加一倍。重复计算，直到|K(k+1)-K(k)|ε且潮流收敛。注意：K应满足条件Kmin≤K≤Kmax。二、带负荷调压变压器抽头的调整第二种方法：2345~1~K:1图中：节点1为PV节点；节点2~4为PQ节点；节点5为平衡节点；带负荷调压变压器的变比自动调整，使节点3的电压维持为给定值U3s。二、带负荷调压变压器抽头的调整第二种方法：2345~1~K:14443332221444443434444434334343333323231343433333232312323222221232322222113131212114433221///UUUUUULMLMNHNHLMLMLMMNHNHNHHLMLMMNHNHHNHNHHQPQPQPP用常规牛顿法求解的修正方程式：二、带负荷调压变压器抽头的调整第二种方法：2345~1~K:1修正方程式变为：111212131311212222232322212222232322231323233333434333132323333343434343444444434344444//HHNHCPHHNHCPMMLMDQUUHHNHCHNPMMLMDMLQKKHCHNPMDMLQ44/UU要维持U3=U3s，则U3为常量，而K成为变量。KPKCiijKQKDiijYkk、Yjj、Ykj、Yjk是K的函数Sk、Sj中含有K只有C33、D33和C43、D43非零，其它均为零二、带负荷调压变压器抽头的调整第二种方法：2345~1~K:1修正方程式变为：要维持U3=U3s，则U3为常量，而K成为变量。44432221444443434444434334343333323231343433333232312322222123222221131212114433221///000UUKKUULMDMNHCHLMDMLMMNHCHNHHMLMMHNHHHNHHQPQPQPPKPKCiijKQKDiij问题：①没有计及K的上下限；②ΔK有可能很大从而引起发散或振荡。二、带负荷调压变压器抽头的调整第二种方法：2345~1~K:1修正方程式变为：要维持U3=U3s，则U3为常量，而K成为变量。44432221444443434444434334343333323231343433333232312322222123222221131212114433221///000UUKKUULMDMNHCHLMDMLMMNHCHNHHMLMMHNHHHNHHQPQPQPPKPKCiijKQKDiij解决办法：①ΔK≤0.1p.u.；②Kmin≤K≤Kmax,否则，PV节点应转换成PQ节点。三、互联系统区域间交换功率控制在对由几个区域组成的互联系统进行研究时，往往要求其潮流解必须满足各区域间交换的净有功功率等于预先规定值这一约束条件。互联系统区域间交换功率控制，也称为联络线控制。可以采用两类不同的方法进行处理。三、互联系统区域间交换功率控制第一种方法：在互联系统的每个区域（含有整个互联系统平衡节点的区域除外）内，都指定一台或几台发电机作为调节发电机，通过这些发电机有功出力的调节以保证本区域的净交换有功功率为规定值。这些发电机在潮流计算中作PV节点处理，并分别指定一个有功出力作为其计算初值。三、互联系统区域间交换功率控制计算步骤：～SG区域C～区域ARG～区域BRG1TP2TP3TP4TP(1)进行常规潮流计算。求得各条联络线上的潮流，并由此求得各个区域的交换净有功功率值，如PA(k)=PT1(k)+PT2(k)–PT4(k)；(2)求出每个区域的实际交换功率和该区域规定的交换功率之差，如ΔPA(k)=PAs–PA(k)；(3)决定在下一次迭代中各区域调节发电机有功出力的新估计值，如PA(GR)(k+1)=PA(GR)(k)+αΔPA(k)；(4)转步骤(1)，重复上述过程，直到各区域间的有功交换功率偏差ΔP(k)小于或等于允许值为止。三、互联系统区域间交换功率控制算法特点：①方法简单而容易实现；②迭代次数可能多达3倍甚至有时不收敛。三、互联系统区域间交换功率控制第二种方法：列出互联系统中区域K经过若干联络线和其它区域交换的净有功功率PK的表达式。因PK=PKs，则ΔPK=PK–PKs=0。设区域K内调节发电机的节点号为m，用ΔPK取代潮流方程中ΔPm=Pm–Pms=0，待求量仍取θm。接着用通常的牛顿法求解。特点：①保留了原来的变量，方程式的数目也相同；②迭代次数大大减少。问题：可能出现0KmP四、负荷静态特性的考虑节点负荷的电压静态特性：)()(21LLLLUfQUfP用指数函数表示：0000(/)(/)sspiiiissqiiiiPPUUQQUU用多项式表示：20110102022020(/)(/)(/)(/)ssiiiiiissiiiiiiPPabUUcUUQQabUUcUU四、负荷静态特性的考虑潮流计算时处理：因为Pis、Qis与电压有关，ΔPi、ΔQi的表达式发生变化，所以雅可比矩阵元素Nii、Lii的表达式也发生变化。