电力系统潮流算法详解：节点分类与潮流计算方法

电力系统潮流的计算机算法是一门复杂的学科，它涉及到节点的分类、网络方程的构建以及求解方法的发展。章节的重点主要集中在以下几个方面： 1. 节点的分类： - PV节点（电压控制节点）：这类节点的有功功率P和电压幅值V是给定的，常见于具有一定无功储备的电厂母线，如装有调相机或静止补偿器的变电所母线。它们的目的是维持电压稳定。 - PQ节点：这些节点的注入功率（有功功率P和无功功率Q）是固定的，代表电力系统的负荷节点，如电力系统中的负荷和发电机母线，其功率需求预先设定。 2. 网络方程与节点导纳矩阵： - 节点导纳矩阵用于表示电网的连接关系，其中元素yij代表支路的导纳。注入节点的功率和电流是网络方程的关键变量，以节点电压和注入电流表示。 - 大地作为参考电压，U0=0，简化了方程的建立。 3. 功率方程和修正方程： - 在电力系统潮流计算中，需要形成节点电压方程，遵循基尔霍夫电流定律。这些方程构成了电力系统的基础，通过修正方程和雅可比矩阵计算来调整潮流分布。 4. 求解方法的发展： - 电力系统潮流计算方法经历了多个发展阶段： - 50年代和60年代：逐次代入法（基于节点导纳矩阵或阻抗矩阵）是主流，但牛顿-拉夫逊法因其更好的收敛性、内存使用和计算效率逐渐普及。 - 70年代：出现了快速分解法（PQ分解法）和保留非线性的高速潮流计算法，其中PQ分解法因其快速的计算速度而在电力系统潮流计算中占据重要地位，适用于离线和在线计算。 5. 难点处理： - 特别关注变压器非标准变比情况下节点导纳矩阵的形成和修改，这要求精确处理不同变比对网络行为的影响。 通过节点分类、网络方程的构建，以及不断演进的计算方法，电力系统潮流的计算机算法不仅有助于解决实际电力系统的运行问题，而且反映了电力工程领域技术的演进。牛顿-拉夫逊法及其改进版本，如PQ分解法，是现代电力系统分析中的核心工具。