Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ●电力电子 电网潮流对现代电网稳定的影响分析 文／李桂英 组、大电网、大区联网）为特点，电网的含量 随着现代电力系统的迅速发 展，我国各个地区电网建设也进 入了新的阶段，“大运行”体系下， 电网体系运行越来越成熟。在实 际的电网工作中，依然存在着很 多复杂的问题，尤其对大型的用 电企业来说，对电网的稳定性要 求很高。发电、变电、以及配电 是电网的整体结构。所以，全面 的分析电网潮流对电网的稳定和 安全来说十分重要。现在的电网 结构非常复杂，所以出现故障的 概率增加，甚至局部的故障可能 会导致整体故障，造成重大的经 济损失。 气元件中的功率、母线电压、以及武功功率以 及电力损耗的情况。这些计算结果对于电网运 行情况的判断以及稳定性的调整具有重要的作 用。潮流运算对于电网运行方式的方案设计以 和范围逐渐扩大的同时，也让电网变得异常脆 弱，如果电网的局部出现危机，可能就会让整 个电网都遭遇事故，电网变得复杂使得蝴蝶效 应越来越明显，这样不仅让电网企业面临很大 及电网规划方案有着重要的意义，同时，潮流 的风险，而且会给社会造成重大的经济损失。 计算是电力系统静态与动态稳定性分析的计算 所以，电网潮流对于现代的电网防护有着更重 基础。如今随着电力系统规模逐渐发展和复杂， 要的意义。 潮流计算也变得越来越复杂。 计算机的潮流计算历史要追溯到２Ｏ世纪 ５Ｏ年代，那个时候电脑已经普遍的用潮流计 １电网潮流具体内涵以及历史发展概况 潮流计算是根据电网结构，参数和发电 算的方式进行计算和推演，当时的潮流计算有 机、负荷等元件的运行条件，确定电力系统运 较好的收敛性，而且由于所要计算的结构并不 行参数的计算，是一项基本的分析算法。在电 复杂所以电脑运行的内存以及速率都比较高， 网潮流的算法中，设计大量的矩阵和复数计 而且计算的方程式并不是很复杂也很简单。到 算，因此，当计算机引入电力系统的潮流运算 了六十年代，计算机的计算能力有得到了进一 【关键词】现代电力系统电网潮流电网稳定 时，减轻了电网运算的压力。电力系统潮流计 步的发展，阻抗法的出现有效的应对了逐渐 算与电力分析系统稳态运行有着密不可分的关 复杂的运算规模以及运算程序和内容。而到了 现代电力系统的电力发展，电网系统的 系。电网各部分的运行参数以及运行条件是电 ２０世纪７０年代，更加高级的算法的出现更加 结构越来越复杂，现代电网以“三大”（大机 网潮流运算的基础。电网潮流可以计算出个电 提高了计算机的计算性能。 ＜＜上接９０页 及调控中心以及生技部门的协调工作。具体来 说，发展部门要做好电网的发展规划以及电网 一旦中枢出现问题，后果不堪设想。调控中心 ４结语 的工作对工作人员有着非常高的要求，因此， 电网企业应当在这一方面做好人员的定期培训 “大运行”体系对于电网的现代化和市 场化发展有着重要的意义，它整合了电网整个 工作层面的具体流程，并形成了一个体系较为 完善的运行机制。但是在实行的过程中，对于 电网总的建设来说，无论是传统的运行模式下， 还是在新的大运行机制下，安全调控都始终是 的整体建设工作，在对重点地区以及重点环节 进行电网布局中，应当紧抓电网建设的薄弱环 节，组织人力和财力对重点和薄弱环节进行数 据采集和实地勘察，然后进行汇总做好对总的 施工建设环节的设计，做出可行性的发展规划 以及务实的发展目标，以科学发展观为指导， 从总体上做好资源的调配工作。基础建设部 门与各级基础建设部门以及具体的建设公司应 当实行信息共享，做好工作任务的分配和传递 工作，加强各部门的协调性，由于建设部门设 计的作业面积比较广，所以很多电网的建设细 节容易被忽略，给电网通电造成隐患。所以， 和实战演练，同时施行人员激励机制，在人员 的考核中优胜劣汰选择经验丰富且技术过硬的 工作人员作为电网重点监控区域的主要负责人 员。并且大量的引进高素质人才，借鉴国外相 关的管理经验，做好人员的调配与管理。其次， 从技术角度来说，计算机的运行能力是支持电 网运行和支撑整个电网的关键。所以，电网企 业在电脑运行系统建设和完善方面也要借鉴国 外的经验和先进技术，并且在引进的同时加大 自主研发的能力，达到比较高的电网资源输送 电网建设的关键。 参考文献 ［１】陈敏梅．电网调度安全风险分析及对策探 讨［Ｊ］．中国心技术新产品，２ ０１１（２ ３）． 效率，实现资源的集约化利用和管理。同时， ［２］荣莉，徐迪，李伟玉．大运行体系下智能 电网调度支持系统的改革及应用【Ｊ］．电 网技术，２Ｏ１ ２（１１）． 各级电网工程建设部门应当明确各自的责任范 加大对于计算机仿真系统的演练以及数据库等 围，同时要做好各个施工单位之间的人员流通 以及管理培训，加强各部门的合作一致性，保 证重点环节不漏建，不错建。这样不仅可以提 高工程的建设效率，同时减少了电网安全防范 体系的调控负担。调控中心的工作是整个电网 安全运行的核心，针对调控中心的建设要作为 电网建设的重点项目去抓去管。首先，提高电 信息的管理工作，加大这方面的监控以及问题 防范。从业务角度来讲，加大对调度电网的值 班中重点岗位的人员设置和管理，建立各级的 协调和量化安全校核机制，加强对核心业务的 管制和监督。在“大运行”体制下，电网的安 全调控机制可以说是电网架设全局的中心，对 于电网今后的工作效率和资源利用有着决定性 的影响，因此，从各部门的分工的角度出发， 【３】劳海军．电力系统继电保护装置运行 可靠性探讨【Ｊ］．中小企业管理与科 技，２０１２（Ｏ２）． 作者单位 四川省电力公司巴中电业局 四川省巴中市 ６３６０Ｏ０ 网调控中心工作人员的自身素质和实践操作能 力十分必要，调控中心是整个电网的神经中枢， 具体的排除电网安全风险是十分重要的。 Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ电子技术与软件工程・９ １ 电力电子・Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ２电网潮流的计算流程以及计算要素 实质上，电网潮流系统计算是计算机在 工程系统中的具体应用。计算机计算要素包括 Ｑ是两个定值。在一些场所有些节点在一段时 的收敛性影响就越大。 间内的功率值是不变的，这些节点也可以称之 为Ｐ、Ｑ点。ＰＶ节点与ＰＱ节点的情况比较形 似，其数值也是给定的。这些节点是系统的母 ３潮流计算对电力稳定的意义 潮流计算的主要涉及的步骤有六个：网 针对数学的建模以及计算方法和计算的程序流 程的设计。电网潮流计算是计算机运算在物理 输电线路中关于各个节点的功率与电压的数值 计算。这种计算的意义是通过计算的结果来安 排电网节点的位置和连接方式，达到电网的稳 定。电网潮流对于电力系统的描述中，要利用 数学的计算流程公式把出现在电网中的一些电 线，它是进行电压控制的关键。平衡节点是平 络数学建模、电压量初始化、建立潮流方程式、 衡电力网络中的一些节点的功率的，所以叫做 解潮流方程、对结果进行修正。在潮流计算中 平衡节点。平衡节点中的基准节点可以作为潮 最重要的就是要考虑如何建立潮流计算流程， 流计算中电压计算的参考。理想中的潮流计算 能够使数据得到最大化的收敛。潮流计算流程 是线性计算但实际的计算中，由于节点的电压 有时候未确定所以潮流计算变成了非线性的一 种方程计算。电力网络方程的关键是组成电网 元件的各个参数值，参数值是一个客观存在的 的建构决定着电力稳定性。潮流计算能够通过 数学建模，它可以在建模流程的指导下，合理 科学的选择电源接入点。通过潮流计算，电网 线的结构设计的可以实现最优化的建设来适应 电压交换、电压调整、以及高峰值调整等电力 系统的要求。通过电网潮流计算，可以在日渐 压和电阻以及功率问题表达成各种公式，利用 数据模型进行计算。在进行电网潮流计算的时 候，电网中主要涉及的计算元件有输电线路、 电力变压组、电抗组、电容组等四大电力元件， 量，无法改变。一般来说，输电线路和变压器 部分是等值的电路，所以在计算中，一切元件 的数值都是围绕计算节点数值来计算。 雅可比矩阵是潮流计算中比较重要和关 复杂的电网中找出输电线路中的薄弱环节，为 工作人员在维修过程中提供有力的数据计算支 而这些元件的属性都是静态的而不是动态的。 之所以选择静态元件的原因是因为静态元件是 影响电力稳定性的决定因素，同样也是电网组 键的计算流程，雅可比矩阵中计算的各个要素 持。优化电网输电结构，提高电网的输电效率 是节点电压的计算方程式，当数据进入计算流 程时，在迭代的变化下，电压也会发生变化， 而且，雅可比矩阵是一个非对称的运算结构。 在电力网络方程中次序迭代法和直接计算法是 普遍使用的两种方程解法。迭代法的优点是它 所需要的计算内存比较少，而且这种潮流计算 模型的设计结构比较简单，但是它对数据的收 和整体的电力资源利用率。对于大型的用电生 产企业比如炼钢企业等，利用潮流计算可以很 好的计算出生产所需的电压值以及电网线路等 数值，电厂可以通过对电压的调整维持电力的 件中的关键部位。而动态的元件就不同，其数 值难以估计，并且数量众多，在计算中很难控 制 动态元件虽然不可获取，但是对于电网的 主要影响主要还是集中在静态元件上。在电网 潮流计算中有两个计算关键要素，一个是以上 四大元件的元件参数，另外就是这些元件连接 的方式或者是串联或者是并联等。电网潮流的 计算就是围绕这两个要素展开。 电网潮流计算的基本流程：输入原始数 稳定。通过潮流计算可以演算出电网中存在的 风险，这样可以通过结果找到电网线路中的安 全隐患然后进行排除，并且通过潮流计算优化 敛性不好。所以，一般的电网中都普遍运用直 接法进行运算，直接法的收敛性较强。电网直 接计算方法包括：消去法行回代法、按列消去 行回代法这两大形式，但是具体来说还有高斯 消去法，因子表法等。高斯法的具体计算内容 是把矩阵中的每一个数值消掉，然后最后达到 消元的目的。但是在实际的计算中高斯算法不 能得出方程的结果，所以需要进行回代。在电 电网的设计方案，从总体上，提高电力系统的 稳定性和资源的调配能力。 据给定节点电压初值ｅｉ（０）．ｉｆ（０）－Ｋ＝０（即变 ４结语 随着科技的发展，电力系统日趋复杂化， 电力系统的涵盖内容也逐渐扩展，这些都给电 力计算系统提出了更高的挑战和冲击，同时也 给工作人员带来了一定困难。但是，工作人员 量为零）一计算ＡＰ、ａＱ和△Ｖ（变量值） ＭＡＸ｛１△Ｐ．Ａ Ｑ１）＜ｅ？一如果小于节点初 始电压则直接输出全部线路的功率（如果不小 于节点电压则转入下级计算素计算雅可比矩阵个元 方程修正计算Ａ ｅ和△ｆ。＿计算关于 力系统可以在一瞬间看做是一个静止的稳定的 应该克服阻力，积极的对电力计算系统进行升 数值集合，这时候需要对节点进行次序上的优 级和建模，不断的致力于提高电力运行的稳定 化，在经过矩阵消去法计算过后，需要对计算 性的工作，实现电力运行的经济效益和社会效 结果进行规格化以及代回化，最终才能得到方 程的计算结果。节点的分布对于计算的影响很 益的双丰收。 ｅ的ｎ次方以及ｆ的ｎ次方一ｋ＝ｋ＋１一转入新 一轮计算。在潮流计算当中最重要的是对于节 点的计算，在电网中，遍布很多节点，这些节 点像一个个中转站把电压输送到下一个端口， 所以节点的电压以及功率对于输电线路的总体 输电能力起着非常关键的作用。对于节点电压 的计算一般是关于１１的方程式，在这种情况下， 荷载功率是一个已经知道的数值。一般在电网 的节点中有两种类型的节点，一个是平衡节点 一大，但是如果节点很密集，对矩阵计算的难度 参考文献 越大，最终影响计算的收敛性。所以，在计算 【１］余昆，曹一家，陈星莺，郭创新，郑华． 含分布式电源的地区电网动态概率潮流计 算【Ｊ】．中国电机工程学报，２０１１（１）． 时应当对节点的距离进行稀释，使得参加运算 的节点数目降低，加快计算的运行和速率。这 样方便高斯矩阵的计算，从而提高数据结果在 计算中的收敛性。对于节点的稀释方法有两种 【２】魏希文，邱晓燕，李兴源，张子健．含风 电场的电网多目标无功优化【Ｊ】．电力系 统保护与控制，２０１０（１７）． 个是基准节点 平衡节点中，未必所有节点 都要有固定的值。而基准节点的数值一定要是 静态稀释法、半动态稀释法、动态稀释法。 在计算过程中，计算结果的收敛性对于电 网的潮流计算很重要。由于潮流计算中采用的 牛顿法，这种计算的主要方法是迭代法，而迭 ０。所以在某些时候，平衡节点与基准节点统 称为平衡节点。 潮流计算主要分为三大部分：潮流计算 数学模型、电力系统网络方程、负荷方程式。 潮流计算公式中包括：ＰＱ节点、ＰＶ节点以及 ［３】潘莉，龙少兵．潮流计算在电网异常处理 中的应用【Ｊ］．湖北电力，２ ００９（６）． 代法的计算弱点就是对于数据的收敛性不强。 迭代法主要包括：向量初始化、潮流方程线性 化、求解线性方程。方程式越多，对计算结果 作者单位 四川省电力公司巴中电业局 四川省巴中市 ６３６０００ 平衡节点的计算。这三种计算有各自的内容， 在ＰＱ节点计算中，节点的功率都是已知的，ｐ、 ９２・电子技术与软件工程Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ