石河子电网的潮流计算及分析

（石河子天富能源股份有限公司电力调度中心，石河子市，832000） 杜伟伟



石河子电网的潮流计算及分析

（石河子天富能源股份有限公司电力调度中心，石河子市，832000） 杜伟伟

摘要以石河子电网的潮流计算为基础，阐述PSASP的用法以及应用PSASP对复杂的电力网进行潮流计算。PSASP进行潮流计算时首先在同一数据组中建立基础数据库，定义方案及潮流作业，然后执行计算。

关键词潮流；潮流计算；暂态稳定计算；PSASP

1　绪论

1.1潮流计算的意义

潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种基本计算，常规潮流计算的任务是根据给定的运行条件和网络结构确定整个系统的运行状态，如各母线上的电压（幅值及相角）、网络中的功率分布以及功率损耗等。潮流计算的结果是电力系统稳定计算和故障分析的基础。

1.2潮流计算的目的

潮流计算是电力系统重要的分析计算，用以研究系统规划和运行中提出的各种问题。对规划中的电力系统，通过潮流计算可以检验所提出的电力系统规划方案能否满足各种运行方式的要求：对运行中的电力系统，通过潮流计算可以预知各种负荷变化和网络结构的改变会不会危及系统的安全，系统中所有母线的电压是否在允许的范围以内，系统中各元件（线路、变压器等）是否会出现过负荷，以及可能出现过负荷时应事先采取哪些预防措施等。

2　潮流计算方法

由于潮流计算是否收敛，不仅与被计算的系统有关，而且和所选用的计算方法也紧密相关。因此PSASP潮流计算程序提供了下列方法供用户选择。2.1PQ分解法

此方法基于牛顿法原理，再根据电力系统线路参数R/X比通常很小的情况，对求解修正量的修正方程系数矩阵加以简化，使其变为常数阵（即所谓的等斜率），且P、Q迭代解耦。这样可减少每次迭代的计算时间，提高计算速度，又不影响最终结果，因此是通过选用的一种方法。但在低电压配电网中，当线路R/X比值很大时，可能出现不收敛情况，此时应考虑更换其它方法。

2.2牛顿法（功率式）

此方法的数学模型是基于节点功率平衡方程式，再应用牛顿法形成修正方程，求每次迭代的修正量。此方法通常收敛性很好。

2.3最佳乘子法（非线性规划法）

此方法首先将潮流计算求解非线性方程组的问题化为无约束的非线性规划问题。在求解是把用牛顿法所求的修正量作为搜索方向，再根据所求出最佳步长加以修正。此方法属非线性规划原理，原则上能出其解（若存在）或断定问题无解，但由于数值计算的因素比较复杂，实际应用时并非完全理想化。通常在迭代过程发生振荡的情况，若最佳乘子μ逼近于0，说明问题无解；若最佳乘子保持在1附近则要考虑其它的因素。

2.4牛顿法（电流法）

此方法与牛顿法（功率式）的区别是其数学模型基于节点电流平衡方程。此方法通常收敛性很好。

2.5PQ分解转牛顿法

牛顿法迭代的特点是要求初值较好，且在迭代接近真解时，收敛速度非常快，为此设计了PQ分解转牛顿法。该方法是先用PQ分解法，当迭代达到一定精度时，转牛顿法，使牛顿法能获得较好的初值，这样可改善其收敛性，加快计算速度。

3　石河子电网简介

目前石河子电网已形成以市区为核心，东至玛纳斯凉州户，西至沙湾、小拐乡，南至石场镇，北到西古城镇。以110KV、220KV电压等级为主体覆盖的输、配电网络。电网东西伸展约120㎞、南北约150㎞，覆盖地域约7 762㎞2。220KV与110KV等级电网已基本形成大环套小环多环网运行的网架结构，电网内部基本实现自给自足，现石河子电网仅通过110KV玛东一、二线与新疆电网联网运行。

截止到2015年底，电网总装机容量为4 437.6MW，其中：火电4 230MW，水电171MW，垃圾焚烧发电15MW，光伏电站21.6MW。天富公司装机2 337.6MW；其它公司装机2 100MW,其中天铝自备电厂装机容量1 400MW，合盛自备电厂装机容量660MW。发电资源以火电为主，占比95.3%（4 230MW），水电占比3.9%（171MW），新能源占比0.5%（21.6MW）。

220KV降压变电站10座，变压器43台，总变电容量4 080MWA。其中，天富公司220KV降压变电站4座，变压器7台，变电容量1 440MWA。用户220KV降压变电站6座，变压器36台，变电容量2 640MWA。110KV降压变电站22座，变压器44台，总变电容量1 886MWA。其中天富公司110KV降压变电站21座，变压器42台，变电容量1 736 MWA。用户110KV降压变电站1座，变压器2台，变电容量150MWA。35KV降压变电站27座，变压器50台，总变电容量442.6MWA。220KV线路29条，长度312.24㎞；110KV线路61条，长度866.28㎞；35KV线路共64条，长度为474.62㎞。

其地理接线图如图1所示：

图1　石河子电网地理接线图

4　潮流计算

4.1潮流计算基础方案的建立

做电力系统分析计算之前，首先要确定潮流计算的基础方案。即定义待计算电网的规模、结构和运行方式，以便从已建立的电网基础数据库中抽取数据，建立潮流计算的基础电网模型。

方案定义窗口如图2所示：

图2　方案定义窗口

窗口左上方的方案框中列出了已定义的方案，当鼠标点击后，该方案的内容（数据组）即显示在窗口下部右侧的已选项框中。

点击“描述”按钮，可对所定义的方案给予简短的注释说明。

点击“浏览”按钮，列出已定义的全部方案，其中包括“方案名”、“数据组数”和“描述”三项。

点击“确定”按钮，本次在环境下所做的方案定义和编辑生效，并退出该方案定义窗口。

4.2潮流计算作业的定义

在执行潮流计算之前，还需要定义潮流计算的作业。

4.2.1潮流计算作业的构成

潮流计算的基础方案给出了待计算电网的网络结构、参数和各节点发电、负荷等基本数据，再配以不同的计算控制信息（包括发电、负荷按比例修改等），即可得到不同的潮流计算作业。

4.2.2潮流作业的定义方法

按上述潮流作业必备的内容，在文本和图形环境下均可以定义不同潮流计算作业，每一作业需给定一个作业号。

点击“作业”下拉菜单中的“潮流”或点击工具条中的按钮，弹出潮流计算信息窗口。（如图3所示）

图3　作业定义窗口

在该窗口中选择或定义作业号后，即可点击“确定”按钮，确认所定义的作业。

本次计算采用牛顿法（功率式），因为牛顿法较PQ分解法的精度稍高一些。

4.3执行计算和结果显示

当完成作业选择后，无论是否对系统的接线和运行方式进行修改，均可执行潮流计算。

选择菜单“计算│潮流”项或者点击工具条中的“潮流计算”按钮，执行潮流计算，弹出计算过程的窗口，显示迭代过程，计算结束关闭该窗口后，若本次计算收敛则自动将结果显示在单线图上，如图4所示：

图4　潮流计算结果

5　PSASP潮流结果的处理

5.1电力系统潮流不收敛调整方法

(1)对作业方案数据进行检查，查看发电出力和负荷的统计数据。

(2)数据检查发现负荷数据不与电网相连，原因是三绕组变压器中心点母线未建立。则在基础数据库中建立中心点母线数据。

(3)更换计算方法，加大迭代次数上限。由默认值增大到100次。迭代过程信息中的最大误差母线检查与该母线相关数据，如线路参数、变压器阻抗和变比、发电出力和负荷等。如果仍然不收敛则需进一步检查数据。

5.2潮流结果的分析

由于数据中仍存在问题所以潮流收敛到不合理的解（电压过高或过低），则需要进行潮流分析，潮流结果分析主要是对电压的调整。当点击“浏览潮流结果”后，显示潮流结果，越限数值以红色标识,将越限数值进行修改后再次进行潮流计算。

参考文献

[1]王新学.电力网及电力系统[M].第三版.北京.水利电力出版社.1992年11月：P121，133-156

[2]李敏，陈金富，段献忠，代莹.潮流计算收敛性问题研究综述[M].继电器.2006年4月：P74-79

[3]华智明，张瑞林.电力系统[M].重庆.重庆大学出版社.1997年6月：P61-67

中图分类号：TM727

文献标识码：B

文章编号：1008-0899（2016）06-0053-03