交直流混合输电系统中潮流算法研究(2)
5.2基于牛顿-拉夫逊法的交替迭代法 30
5.3算例1 32
5.4 算例2 35
5.5 程序改进 40
5.6本章小结 43
结论 44
致谢 45
参考文献 46
附录 48
1 绪论
1.1课题背景与意义
对电力系统进行分析通常是从稳态分析和动态分析两个方面进行。电力系统稳态分析是研究电力系统运行和规划方案最重要和最基本的手段。电力系统稳态分析根据给定的发电运行方式和系统接线方式来确定系统的稳态运行状态，其中潮流计算针对电力系统的各种正常的运行方式进行稳态分析。
潮流计算问题在数学上是一组多元非线性方程式的求解问题，其解法离不开迭代。随着电力系统的不断扩大，潮流问题的方程式的阶数越来越高，对于阶数较高的方程式，并不是所有数学方法都能够保证给出正确答案，这就促使电力系统研究人员不断寻求新的更可靠的方法。潮流计算方法的改进过程中，经历了高斯-赛德尔迭代法、阻抗法、分块阻抗法、牛顿-拉夫逊法、改进牛顿法、P-Q分解法等。现在比较常用的方法就是牛顿-拉夫逊法和P-Q分解法，此外，随着人工智能的发展，遗传算法、人工神经网络、模糊算法也逐渐引入潮流计算[1]。
然而，上述方法都是基于纯交流系统的,对于加入了直流输电的交直流混联电力系统，由于直流输电系统的存在，在描述整个系统的非线性代数方程中就包含有与直流系统相关的变量，从而增加了描述直流系统的方程式，因此，这种情况下的潮流计算不能直接采用纯交流系统的方法。
对交直流混联系统的潮流计算理论和方法的研究并没有像纯交流系统的潮流算法一样成熟。而且，实际电网运行和规划中都加入了越来越多的直流线路[2-3]。因此，对交直流混联电力系统的潮流计算方法进行研究是很有意义且很有必要的。
1.2相关概念
1.2.1直流输电
电力系统的发展对电能的灵活调节不断提出新的要求，而更高性能的调节手段又对电力系统中的电能的生产、输送与应用带来积极的变化。目前直流输电的应用主要在以下几个方面[4]：
A) 地下或水下电缆。直流电缆没有电容电流，输送容量不受距离的限制，而交流电缆由于电容电流很大，其输送距离将受到限制。
B) 远距离大容量输电。远距离大容量输电是直流输电的理想场合，只要输送距离超过等价距离，直流输电就比交流输电更经济。即便不从经济距离考虑问题，采用直流或交直流并列输电也能带来稳定控制的优越性。
C) 交流系统的联网。用交流输电方式联网将形成同步运行的大电网，可以取得联网效益，但会带来一些大电网存在的问题（如稳定问题、故障后可能引起的大面积停电问题，短路容量增大等）。采用直流输电，既可取得联网效益，又能避免大电网带来的问题，同时还能改善原交流电网的运行性能。
D) 在互联电力系统中控制潮流。在大型互联电力系统中，交流联络线上的潮流（特别是受到扰动后）是不可控的，从而导致过负荷和稳定性问题，危及系统的安全。由于直流输电系统的快速可控性，在关键地点布置直流输电线路可以解决上述问题，并能提供需要的阻尼和及时的过负荷能力。
E) 轻型直流输电（HVDC Light）。
1.2.2 潮流计算
潮流计算是根据给定的电网结构、参数和发电机、负荷等元件的运行条件，确定电力系统各部分稳态运行状态参数的计算。通常给定的运行条件有系统中各电源和负荷点的功率、枢纽点电压、平衡点的电压和相位角。待求的运行状态参量包括电网各母线节点的电压幅值和相角，以及各支路的功率分布、网络的功率损耗等。对潮流计算的要求可以归纳为下面几个方面：
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