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第四节PQ分解法潮流计算.pdf
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129
第四节 PQ 分解法潮流计算
一 、PQ 分解法的基本方程式
60 年代以来 N—R 法曾经是潮流计算中应用比较普遍的方法,但
随着网络规模的扩大(从计算几十个节点增加到几百个甚至上千个节
点)以及计算机从离线计算向在线计算的发展,N—R 法在内存需要
量及计算速度方面越来越不
适应要求。70 年代中期出现的快速分解法比较成功的解决了上述问
题,使潮流计算在 N—R 法的基础上向前迈进了一大步,成为取代 N
—R 法的算法之一。
快速分解法(又称 P—Q 分解法)是从简化牛顿法极坐标形式计
算潮流程序的基础上提出来的。它的基本思想是根据电力系统实际运
行特点:通常网络上的电抗远大于电阻值 ,则系统母线电压副值的
微小变化
V
对母线有功功率的改变
P
影响很小。同样,母线电压相
角的少许改变
,也不会引起母线无功功率的明显改变
Q
。因此,
节点功率方程在用极坐标形式表示时,它的修正方程式可简化为:
VVL
H
Q
P
/0
0
(4—19)
这就是把 2(n—1)阶的线性方程组变成了两个 n—1 阶的线性方程组,
将 P 和 Q 分开来进行迭代计算,因而大大地减少了计算工作量。但是,
H,L 在迭代过程中仍然在不断的变化,而且又都是不对称的矩阵。
对牛顿法的进一步简化(也是最关键的一步),即把(4—19)中的系
数矩阵简化为在迭代过程中不变的对称矩阵。
在一般情况下,线路两端电压的相角
ij
是不大的(不超过 10
○
~
20
○
)。因此,可以认为:
ijijij
ij
BG
sin
1cos
(4—20)
此外,与系统各节点无功功率相应的导纳 B
LDi
远远小于该节点自导纳
的虚部,即
130
ii
i
i
LDi
B
V
Q
B
2
因而
iiii
BVQ
2
(4—21)
考虑到以上关系,式(4—19)的系数矩阵中的各元素可表示为:
ijjiij
BVVH
(i,j=1,2,………,n-1) (4—22)
ijjiij
BVVL
(i,j=1,2,……………,m) (4—23)
而系数矩阵 H 和 L 则可以分别写成:
11,1122,1111,11
11,2222221212
11,1121211111
nnnnnnnn
nn
nn
VBVVBVVBV
VBVVBVVBV
VBVVBVVBV
H
=
1
2
1
1,12,11,1
1,22221
1,11211
1
2
1
n
nnnn
n
n
n
V
V
V
BBB
BBB
BBB
V
V
V
=
11 DD
BVV
(4—24)
mmmmmmmmm
mm
mm
VBVVBVVBV
VBVVBVVBV
VBVVBVVBV
L
221
2222221212
1121211111
=
mmmmm
m
m
m
V
V
V
BBB
BBB
BBB
V
V
V
2
1
21
22221
11211
2
1
=
22
''
DD
VBV
(4—25)
将(4—24)和(4—25)式代入(4—19)中,得到
131
11 DD
VBVP
VBVQ
D
''
2
用
1
1
D
V
和
1
2
D
V
分别左乘以上两式便得:
1
1
1
'
DD
VBPV
( 4 — 26 )
VBQV
D
''
1
2
( 4 — 27)
这就是简化了的修正方程式,它们也可展开写成:
11
22
11
1,12,11,1
1,22221
1,11211
1
1
2
2
1
1
nn
nnnn
n
n
n
n
V
V
V
BBB
BBB
BBB
V
P
V
P
V
P
(4—28)
mmmmm
m
m
m
m
V
V
V
BBB
BBB
BBB
V
Q
V
Q
V
Q
2
1
21
22221
11211
2
2
1
1
(4—29)
在这两个修正方程式中系数矩阵元素就是系统导纳矩阵的虚部,因而
系数矩阵是对称矩阵,且在迭代过程中保持不变。这就大大减少了计
算工作量。
用极坐标表示的节点功率增量为:
n
j
ijijijijjiisi
n
j
ijijijijjiisi
BGVVQQ
BGVVPP
1
1
0)cossin(
0)sincos(
(4—30)
式(4 —28 )、(4—29 )和(4—30 )构成了 P—Q 分解法迭代过程的基
本方程式。
132
二、计算步骤和程序框图
(1) 给定各节点电压的初始值
)0()0(
,
ii
V
;
(2) 代入式(4—30)计算各节点有功功率
i
P
,并求出
ii
VQ /
;
(3) 解修正方程式(4—28),得出各节点电压相角修正量
i
;
(4) 修正各节点电压的相角
i
)()()1( k
i
k
i
k
i
(5)式(4—30)求得各节点无功功率误差
i
Q
,并求出
ii
VQ /
(6)求解修正方程式(4—29),得出各节点电压幅值的修正量
i
V
;
(7)修正各节点电压的幅值
i
V
,
)()()1( k
i
k
i
k
i
VVV
(8) 回(2)进行迭代,直到各节点功率误差
i
P
及
i
Q
都满足收敛
条件 P—Q 分解法程序框图:
一、 程序清单及打印结果
是
置 K
Q
=0
是
是
Max
?}{
)(
Q
k
i
Q
否
否
解修正方程(4—28)求
)(k
i
用公式(4—30)计算不平衡功率
)(k
i
P
,计算
)()(
/
k
i
k
i
VP
输入原始数据
形成矩阵 B’和 B’’并进行三角分解
设 PQ 节点电压初值,各节点电压相角初值
置迭代计数 k=0
K
p
=1,k
Q
=1
?}max{'
)(
p
k
i
P
)()()1( k
i
k
i
k
i
置
1
Q
K
用公式(4—30)计算不平衡功率
)(k
i
Q
,计算
)()(
/
k
i
k
i
VQ
置 K
p
=0
K
Q
=0
否
是
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