直流潮流在电网潮流中的应用

1、本科毕业设计（论文）（输入毕业设计（论文）题目）（输入学生姓名）燕 山 大 学年 月 本科毕业设计（论文）（输入毕业设计（论文）题目）学 院： 专 业： 学生 姓名： 学 号： 指导 教师： 答辩 日期： 燕山大学毕业设计（论文）任务书学院： 系级教学单位： 学号学生姓名专 业班 级题目题目名称题目性质1.理工类：工程设计 （ ）；工程技术实验研究型（ ）；理论研究型（ ）；计算机软件型（ ）；综合型（ ）2.文管理类（ ）；3.外语类（ ）；4.艺术类（ ）题目类型1.毕业设计（ ） 2.论文（ ）题目来源科研课题（ ） 生产实际（ ）自选题目（ ） 主要内容基本要求填写提示：要结合自身学科

2、专业特点，根据“专业毕业要求及指标点分解”，提出对学生非技术指标能力的训练要求，诸如项目管理、经济成本、社会、健康、安全、文化、环境及可持续发展等方面。参考资料周 次第 周第 周第 周第 周第 周应完成的内容指导教师：职称： 年 月 日系级教学单位审批： 年 月 日注：表题黑体小三号字，内容五号字，行距18磅。（此行文字阅后删除）摘要关键词AbstractKeywordsAbstract正文选用字体：Times New Roman，小四号字，行距20磅。（此段文字阅后删除） 目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.1.1 1第2章 12.1 1第3章 13.1 1结

3、论2参考文献3致谢4附录15附录26第1章 绪论1.1 课题背景1831年，法拉第提出了电磁感应定律，其提出使电机的发明和生产有了飞快的进步，从而就进入电能的另一个纪元。它是在低压直流电，用于照明，小功率范围的主电源使用。之后，于1882年在法国，率先实现对传输1000V直流电压时，虽然发送功率仅为1.5千瓦，而57公里的传输距离，以形成第一系统完成世界能源，它包含发电、输电和用电。同年，爱迪生在美国纽约的珍珠港建成了世界上第一个中心电站，装有六台蒸汽式直流发电机，通过地下电缆将110V的直流电输送到1英里外的曼哈顿中心去供给59个照明用户,共1284个照明设备。随着生产的发展，对传输功率和传

4、送距离提出了更艰难的任务，特别是为了提高输电效率，则使用高压输电。但是从用电设备的角度来采用较低的电压是为了得到更好的安全效果，根据专业知识显而易见使用直流进行长距离输送电能是不能满足这种要求的。因此，在1891年，它形成的基础的三相变压器和三相异步电动机，工程师的第一三相传输系统交流，它由95V，230千伏安，后升压变压器至15200V，将功率传输到法兰克福178公里之外，而使之成为了一个原型的现代能源系统。自那时以来，三个交流得到了迅速发展，并逐渐在同步发电机之间的并行操作，在传输和分配过程中使用了一系列的电压水平，经过100多年的发展，形成高电压和高容量和大型区域系统，其区域变得越来越大

5、,逐渐形成了国家乃至国际规模的用电系统。传统的电力系统主要包含发电场所、电量输送网络、配电网络和用电用户.，图1-1给出了一个简单电力系统的示意图，用以说明它们之间的相互关系。在今天的发电的，最发电厂主要分为煤，石油和天然气厂等能量燃烧燃料以产生能量，利用水电水驱动的发电机的动能，并使用原子能的衰变出色的能源核电站发电。此外，也有自然能源生产工厂和其他能源，它不被处理。传输网络是通过一个更高的电压各电站的作用（如220、330、500、750kV高压）连接到每个其他的线，这样所有的同步发电机可以并联运行，而且在同一时间，具有发电厂将发送给每个大负荷中心的权力。对需要运输各种尺寸和功率传输距离可

6、能需要在同一个网络传输，这需要在网络中有大量的变压器的使用几种不同等级的电压中的每一行传输通过一个升压变压器，与高压变压器的FP转换成正向电压电范围。在与负荷中心的距离非常远的情况下，电量传输系统使用交流电会使其可靠性将会不能很好保证等技术难关。在此情况下采用直流电进行输送将比交流输送更为经济，故目前电压为500kV和800kV的高压直流输电已经成为大功率远距离输电的主要手段之一。电能送到负载中心后，配电网需要分配电能，低电压（如110、35、10kV或6kV、380220V）的供应线每一集中的大型工厂和散在的小工厂和千家万户的生活。图1-1中虚线以下的部分只是一个负荷中心下的一部分配电网络，

7、而在实际配电网络中，110kV和35kV的线路接线要复杂得多，10kV(或6kV)线路的接线更加复杂，而380/220V的线路则是像蜘蛛网那样连接到城市和农村的每一户居民住宅和每个商店。电能的用户比较复杂,其中包括农村、城市、交通运输等各个领域都需要使用电能来作为能源，以及各种类型的家用电器和工业器材，如灯泡、整流器、电弧炉等，他们将所消耗的电量转化为光能、机械能等满足各种人们需要。 图1-1（查重后再画）系统运算能力指的是稳定状态或故障正常运行下，计算下的电力系统的发展趋势，其目的是为了寻求新的方法，以确保节点电压和运行配电系统功率是基本系统功率计算操作，以稳定状态，为具有一定程度的独立性，

8、但也基本研究的其他问题，在计算能量流的任务是确定整个系统的运行状态能量，如配电网络，母线电压，和网络中断。计算所述流量负载不要求直流的方向平行地进行计算，并需要检查式数学模型之间的电压和无功功率之间的关系，其中一个串联，因为不同的公式的精确线性方程，和计算值在不同的趋势不同，而另一流量计算是比较准确的，但相对复杂的工艺解决方案。虽然计算机带来计算技术和速度技的发展以及算法本身的一些改进，大部分对电力系统运行状态研究都采用交流潮流算法，但直流潮流计算因为其快速和线性表达的优点仍广泛应用于电源管理市场拥堵的动力系统，校验发电计划的安全性，机组的安全约束等领域。虽然在各种领域中直流潮流计算已被广泛使

9、用，但与交流负载流量的计算，作为误差和运行状态的直流电流的结果相比较，分析网络结构之间的等，直流计算还没有引起足够的重视。 1.2.1 国内外研究动态 所谓电力趋势是指在正常运行中，使用的操作数据，包括适当电压与电流和任何的负荷，以及每一个功率和损耗。计算能量流是最基本的计算和经常的能源系统的操作和计划，他的职责是设定的公知的情况下的一些操作参数。一般而言，在潮流计算中，每个母线的功率都是已知的。大约半个世纪以前，用人工手动计算潮流，但是随着电力系统的发展，计算步骤和数量级越来越复杂，手工计算因为缓慢和易出错显得不切实际，而使一些计算平台和计算手段应运而生。它是将实际电力系统按一定比例缩小后，

10、用可调电源、变压器以及电阻、电感和电容等元件组成的电路来进行模拟，经过参数设定和调整使其反映系统的实际运行情况，然后，应用表计测量出电压、电流和功率。然而，在交流计算台上要调一个运行方式需要较长的时间，而且所能模拟的系统规模受到交流计算台元件数目的限制。电子计算机出现后，电力系统的计算电力的任务被计算机所取代。现在，具有上万个母线的大规模电力系统，用计算机进行潮流计算已无问题。然而，用手工计算潮流的方法仍有学习的必要，因为它有助于正确理解电力系统运行方面的一些基本概念，而且通过手工计算来粗略估计局部系统的功率和电压，有时往往是需要的。由于电力系统可以用来模拟，功率流计算是基于电路计算。但是，在

11、电路计算中，人们所关注的给定的电压和电流计算不同，给定的是节点注入的有功功率和节点注入的无功功率，而不是电流。因此，必须以电流为桥梁建立起功率与电压之间的关系，并直接应用电压和功率来进行计算。潮流计算是一个由手工进行计算逐渐变成自动计算的过程，手动计算潮流、计算机的应用、交流和直流潮流计算等，是潮流计算和先进技术的结合的成果，计算机作为当代潮流算法最主要的运算工具，计算机的潮流计算程序诞生于20世纪50年代中，由Ward等人编制而成的算法，这种潮流算法，占用大量内存而且具有很大局限性。到了19世纪60年代，出现了非线性规划最优潮流算法，简化梯度法由Donnnel和Tiuuej于19世纪60年代

12、末编制，由Suu DJ于19世纪30年代提出的解稠性最优潮流牛顿算法，成为了计算机潮流算法成熟的标志。当今潮流算法的种类繁多，可靠收敛、使用方便并且少用内存，而计算速度的快慢是评价潮流算法的主要依据。现状发展：近年来，广大分解PQ和牛顿的方法来改进研究方法，此外，与算法的模糊，人工神经网络已逐渐在计算引入了人工智能，遗传算法，理论的发展流柱。然而，这些新的模型和算法不能把P-Q分解法的地方和牛顿的方法。现在，大规模能源系统的不断扩大，所以做要求的不断提高运算速度，计算机并行计算技术已经成为一个重要的研究领域，已被广泛应用于流量计算。潮流算法经过几个世纪的演变与考验，其计算方法和一套理论慢慢变得

13、十分成熟 ,然而也含有一定的弊端 ,其中拉夫逊法 ,在某些条件下会出现不收敛的情况, 重载条件下的多解现象和机理的功率流计算，多个相邻不稳定问题的电压有关。发展趋势：近年来，如何提高传统方法的走势仍是趋势算法主要研究方向，牛顿迭代法，求解非线性趋势的方法此方程使用了连续的线性化，以改进运算过程中的速度和收敛性能，在高阶项运算时，将会把Taylor级数和非线性等一些条件考虑在内，这使二阶次运算的趋势也逐渐形成。经过一段时间的使用，有人提出，采用非线性的直角坐标快速计算潮流计算方程的代数方程组的方法。电力系统潮流计算基本公式为：其中: 为节点导纳矩阵；为节点电压向量；为节点注入有功功率和节点注入的

14、无功功率；为节点电压的共轭向量，为系统节点数。它是一组非线性方程,一般通过迭代求解,对它进行不同的应用和处理,就形成了不同的潮流算法。1.2.3本文的主要工作2.1.1潮流计算主要方法及评述随着科学技术的发展，潮流计算历经三十多年也得到了巨大的发展，如今潮流计算的方法繁多，根据不同的电网模型，不同的要求，不同的精确度要求，需要不同的潮流计算方法，例如牛顿拉夫逊法、P-Q分解法、最小化潮流法、直流潮流法、三相潮流法、简化梯度法、最优潮流法等等。本节将会对一些主要的潮流计算方法作简要的介绍和说明。电力系统潮流计算基本公式为：其中: 为节点导纳矩阵；为节点电压向量；为节点注入的有功功率和节点注入的无

15、功功率；为节点电压的共轭向量，为系统节点数。牛顿拉夫逊法：拉夫逊方法计算能量流方程的级数展开Tylor形式，并且其中所述第二顺序，并解决其核心之后更高排名忽视条件是线性方程解决芯形成的连续过程重复和分辨率校正公式，牛顿最快的速度收敛 - 边缘拉夫森，汇聚广场，规模不是很大，与系统相关的迭代次数，从而可以解决的问题，大多数患者，适用于内存要求。但也有以下缺点：编程更为复杂，需要一个良好的初始，否则会导致收敛到不能运行的解决方案或是不收敛，为重病态条件可能不收敛，其次是大量的计算。根据牛顿拉夫逊法的表达可分为电流分流型算法和能量类型的算法的一个转移。用于协调各种形式的复杂的可变电压，牛顿拉夫逊法，

16、可分为矩形形状，形成混合和极坐标形式。因此它成为六十年代以来,应用最广泛的方法。其迭代形式为: 式中:是对于变量的一阶偏导数矩阵；为迭代次数。P-Q分解法：拉夫逊法在计算一些异常的条件时可能出现不收敛问题等缺陷，于此同时计算过程中占用的资源比较大，从而导致了过程缓慢，想要弥补这一些瑕疵，二十世纪中后叶，出现一些新策略，旨在加快运行速度和提高精确性，这就是人们所熟悉的解耦法。快速解耦法的结果的收敛性能相比牛顿法也有所提升。它对牛顿法进行了改进，更加贴近电力系统本身具有的特性，认为线路两端的电导远远小于线路两端的电纳，即导纳角；为节点自导纳，经过上述简化，得到方程式：直流潮流算法：其主要内容大致为

17、,用相似的DC电流来替代AC潮流。忽略变压器和线路中的对地支路和电阻，电网中所有的节点电压在额定电压左右，由于支路两侧的节点电压相角非常小，从而不考虑无功分布对有功分布的影响。但是这样一来虽然计算速度加快，然而结果的准确度较差。直流潮流算法在一个线性问题的能量流的非线性问题。以其线性特性所带来的无收敛性问题、方便等优势，广泛应用于静态电力安全审查中，并在电力系统要求的电网损耗在经济调度中的应用。最小化潮流算法：最小化潮流算法由于他的方便快捷，已经得到了广泛的应用。最小化算法的趋势是一个数学知识，用纯数学来解决计算流程的问题，运用知识高等数学有效地解决奇异性和极端的功能，这个问题是由于计算能量流

18、动最小的给定能量系统功能的问题，可以病态问题。由于借助了数学工具，对于目标函数是否有解和解的情况一目了然，而且计算结果不会分散。简化梯度法：这种方法通常用于解决潮流计算电力系统的规模。这一原则方法简化梯度简单而强大的衔接，使其成为一个非常有效的方法优化，它是利用数学知识，功能目标选择在负方向梯度方向最好最快速的下降，更多的编程易，通过相对小的占用的存储器。但是由于它自身存在的缺点和局限性以及精确度的问题，会出现收敛性差的问题。如今已经不常使用了，但是简化梯度法的出现为了之后其他算法的出现奠定了基础。 问问吾问无为谓吾问无为谓呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜吾问无为谓吾问无为谓呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜吾问无为谓吾问无为谓呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜吾问无为谓吾问无为谓呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜我我吾问无为谓吾问无为谓呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜吾问无为谓吾问无为谓呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜我我问问吾问无为谓吾问无为谓呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜吾问无为谓吾问无为谓呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜吾问无为谓吾问无为谓呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜吾问无为谓吾问无为谓呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜呜我我问问吾问无为谓