摘要:随着社会的飞速发展,整个社会电能需求呈现急剧上升的趋势,尤其是诸多新型能源的接入与使用,对整个电网稳定运行产生影响,因此,要以新能源接入为契机,强化电力供应的安全性与可靠性,以便有效应对电网短路问题,降低短路故障出现概率,防止电力系统出现瘫痪与崩溃的现象。本文对电力系统短路潮流计算方法进行了详细的阐述,以期为整个电力系统的高效运行提供坚实的保障。
关键词:电力系统 短路 潮流计算方法
前言:对于电力系统而言,在未来社会发展中,自身调控能力的增强是主要发展方向与目标,尤其是随着FACTS技术的发展,柔性交流输电装置得到广泛应用,具备超强的潮流调节与控制功能,对整个电力系统运行产生较大的影响。基于此,要重视对新能源技术元件接入电网后的影响进行深入分析,尤其要借助科学的计算方法展开全面研究,实现对不确定因素的准确分析与掌握,尤其关注短路现象,提升计算精度,以便更好维护整个电网的有序运行。
1基于专业角度对电力系统短路潮流计算方法的阐述
1.1依托电流与功率注入向量推导出含并联型FACTS常规潮流的计算模式
立足潮流计算,其主要非线性的元件包含发电机以及负荷,借助相应连接点的注入电流进行表示。也就是说,在进行潮流计算中,其所处于的电力网络构成涉及输电线路、变压器、电容器以及电抗器等,所有这些元件的性质都属于静止类的线性元件。一般情况下,电力系统潮流分布主要借助快速解偶法、牛拉法等求解。具体讲,在电力系统潮流计算中,以节点电压方程为依托。下面以代数矩阵方程来表示节点电压与节点注入电流的关系。即:I=YU,其中,节点电流注入向量由I表示,U用来表示节点的电压向量,Y是节点导纳矩阵。在实际潮流分布探讨中,注入电流值以未知状态存在,需要借助关系式进行求解,已知的是电压与功率两个节点的问题。另外,节点的注入电流与注入功率关系可以表示为:。功率由S表示。将电流与功率公式进行合并,由此得到潮流计算方程式:
,在整个推导公式中,n代表了选择的节点的数量。
1.2稳态潮流控制模式是完成常规潮流计算的核心方法
要结合实际,构建稳态潮流控制模型,掌握整个流程,明确模型自身具备的可解性。另外,重点是对整个潮流控制模型的求解过程进行了解,保证求解过程能够顺利实现,体现合理性与可行性。具体讲,需要从两个方面进行考量,其一,模型求解的思路。其二,加速求解的方式。立足稳态潮流控制模型,主体部分为潮流方程,对其进行求解。另外,还包含约束条件的求解,需要立足前者获取结果。在潮流方程求解中,使用比较多的方法是牛顿法,强化迭代求解的实现。这种方法速度较快,结构精准性较高,与设计要求相契合。针对约束条件的求解,整个过程比较灵活,可以以约束条件的数学特性为基础,与牛顿法进行结合使用,充分考虑复杂度,在根本上获取模型求解的最佳方式,达到高效处理的目的。
2基于已知变量合理划分电力系统节点
对于电力系统的节点,以已知变量为划分标准,可以将其分为几个类型。首先,为负荷节点。这种节点,其等值的负荷功率与电源功率是已知的,从而得到注入功率,需要求解的是节点电压以及相位角。这种节点使用比较多的是无功功率发电厂母线以及变电所母线;第二类节点是发电机节点,已知的条件是等值负荷与等值电源的有功功率,在这一条件下,注入有功功率也是 给定的,同时,等值负荷的无功功率与节点电压也是固定的,需要求解的是等值电源的无功功率、注入无功功率以及节点电压相位角;第三类是平衡节点。给定的条件是等值负荷功率、电压幅值以及相位角,需要求解的是等值电源、有功功率以及无功功率。平衡节点是电力系统进行潮流计算的时候所选定的参考性节点,一般设置为一个。通常,平衡节点通常为发电厂母线,其主要任务是对系统频率进行有效调整。结合分析,电力系统网络包含n个节点,需要设置k个负荷节点,m个发电机节点以及1个平衡节点,此时,需要设计2k+m个方程才能求解2k+m个未知变量。为了便于表达与解释,需要借助可靠性较强的牛顿-拉夫逊法来完成常规潮流的求解过程。
3依托蒙特卡罗模拟实现电力系统概率潮流的计算
3.1蒙特卡罗模拟法在电力系统概率潮流计算中的应用
在电力系统内部,有些模型自身的特征就是不确定突出,拥有不确定因素,常见的是风机加载电网,其中,不确定源为风机,蒙特卡罗模式针对的就是这种随机过程。从本质上讲,这种方法处理的就是概率问题与随机事件。具体讲,其主要思路体现在:对问题的合理提出,深入分析问题,掌握潮流随机性出现的诱因,借助数学方法进行因素的呈现,从而构建模型,实现问题的解决。在具体操作过程中,概率思想的应用具有普遍性,以此为基础,进行数学建模,对数学、物理等领域影响较大。一旦出现不确定因素,而且数量较多,就需要构建数学概率模型,通过随机抽样,明确输入量的分布情况。通过变量分布、概率密度等函数,达到对全部取样的潮流计算,而后对结果进行综合性分析,对特性进行总结与预测。鉴于整个电力系统三种节点的存在,需要进行分别取样,从而获取不同类型节点输出量的相关数学参数。
3.2蒙特卡罗模拟法基本原理
立足蒙特卡罗模拟法,其以数学理论为基础,尤其是将概率论中的伯努利大数定律和柯尔莫哥洛夫大数定律作为基本出发点。基于此,如果抽样中选择足够大的样本个数,那么,随机变量的期望值就会达到无偏估计的状态,而蒙特卡罗模拟法恰好将无偏估计作为问题的最终解。
4云计算在电力系统短路潮流计算中的应用
随着信息技术的不断发展,云计算成为新型计算工具,能够达到每秒亿万次的计算,与传统运算模式相比较,优势明显,强化对电流传输速率的精确运算,存储能力巨大。另外,针对短路问题,能够有效应对电阻阻塞问题,强化对电网潮流运行的精准核算,减少电流传输阻塞现象的发生。另外,云计算可靠性突出,实用性较强,计算能力强大,能够实现对电力运行频率的准确计算,有效应对大电网互联系统下的频率与潮流问题。电网潮流自身局限性突出,尤其是短路现象,给电流传输稳定性造成阻碍。而云计算凭借其突出的实用性,加之存储能力与计算能力,切实提升电力运行效率。从本质上讲,云计算既实现了特定领域的应用效果,同时,全方位支持电力潮流计算需求,在根本上维护电力潮流顺利运行。
结束语:综上,立足新的发展阶段,鉴于整个社会用电水平的不断飙升,电力系统面临巨大的运行压力,电网运行稳定性与可靠性十分关键。因此,要千方百计维护电网运行的安全性。为了有效避免电力短路故障的发生,避免系统运行的不稳定性,要重视对电力系统短路潮流计算方法进行全面掌握,结合具体情况,进行科学选择。另外,要融入信息技术发展大环境,发挥大数据及云计算在潮流计算中的优势,强化精准性与可靠性的增强,在根本上为整个电力系统的高效运行创造优质条件。
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论文作者:吕亚桦
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/21
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