[拼音]：chaoliu

[外文]：load flow

表征電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的參量。包括電力系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)和支路中的電壓、電流和功率的流向及分布。在實(shí)用上，一般是指穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方式下的靜態(tài)潮流。合理的潮流分布是電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求，其要點(diǎn)為：

（1）運(yùn)行中的各種電工設(shè)備所承受的電壓應(yīng)保持在允許范圍內(nèi)，各種元件所通過(guò)的電流應(yīng)不超過(guò)其額定電流，以保證設(shè)備和元件的安全；

（2）應(yīng)盡量使全網(wǎng)的損耗最小，達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的；

（3）正常運(yùn)行的電力系統(tǒng)應(yīng)滿足靜態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定的要求。并有一定的穩(wěn)定儲(chǔ)備，不發(fā)生異常振蕩現(xiàn)象。為此就要求電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度人員隨時(shí)密切監(jiān)視并調(diào)整潮流分布。現(xiàn)代電力系統(tǒng)潮流分布的監(jiān)視和調(diào)整是通過(guò)以在線計(jì)算機(jī)為中心的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

電力系統(tǒng)潮流的計(jì)算和分析是電力系統(tǒng)運(yùn)行和規(guī)劃工作的基礎(chǔ)。運(yùn)行中的電力系統(tǒng)，通過(guò)潮流計(jì)算可以預(yù)知，隨著各種電源和負(fù)荷的變化以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改變，網(wǎng)絡(luò)所有母線的電壓是否能保持在允許范圍內(nèi)，各種元件是否會(huì)出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷而危及系統(tǒng)的安全，從而進(jìn)一步研究和制訂相應(yīng)的安全措施。規(guī)劃中的電力系統(tǒng)，通過(guò)潮流計(jì)算，可以檢驗(yàn)所提出的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案能否滿足各種運(yùn)行方式的要求，以便制定出既滿足未來(lái)供電負(fù)荷增長(zhǎng)的需求，又保證安全穩(wěn)定運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案。

潮流計(jì)算還為穩(wěn)定計(jì)算和短路電流計(jì)算等提供初始運(yùn)行方式，是電力系統(tǒng)最基本的計(jì)算。復(fù)雜電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算須借助于計(jì)算工具完成。20世紀(jì)30年代出現(xiàn)的交流計(jì)算臺(tái)，曾是潮流計(jì)算的有效工具。50年代以來(lái)，隨著數(shù)字計(jì)算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展以及求解電力系統(tǒng)潮流問(wèn)題的數(shù)字解法和計(jì)算程序的進(jìn)步，數(shù)字計(jì)算機(jī)已替代交流計(jì)算臺(tái)，成為求解潮流問(wèn)題的主要工具?，F(xiàn)在，除在電力系統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)行中利用數(shù)字計(jì)算機(jī)進(jìn)行大量的離線潮流計(jì)算外，在電力系統(tǒng)運(yùn)行的監(jiān)控方面，采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的在線潮流計(jì)算已經(jīng)開(kāi)始走上實(shí)用階段。

基本方程

潮流計(jì)算的一般提法是：已知電力網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，已知各負(fù)荷點(diǎn)、電源點(diǎn)吸取或發(fā)出的有功功率和無(wú)功功率（PQ節(jié)點(diǎn)），給定電壓控制點(diǎn)的電壓幅值和有功功率（PV節(jié)點(diǎn)），對(duì)指定的一個(gè)平衡節(jié)點(diǎn)給定其電壓幅值和相位角（Vθ點(diǎn)），求解全網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)電壓幅值和相位角，并進(jìn)一步算出各支路的功率分布和網(wǎng)絡(luò)損耗。求解潮流問(wèn)題的基本方程式是節(jié)點(diǎn)功率平衡方程。若全網(wǎng)有n個(gè)節(jié)點(diǎn)，對(duì)其中任一節(jié)點(diǎn)，可寫(xiě)出其節(jié)點(diǎn)功率平衡方程式

i=1，2，…，n

式中P_i、Q_i分別為節(jié)點(diǎn)注入有功功率和無(wú)功功率，??_i為節(jié)點(diǎn)電壓相量，Y_ik為節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣元素。這一方程描述了節(jié)點(diǎn)電壓同功率之間的非線性關(guān)系，是潮流計(jì)算的基本方程式。

對(duì)潮流計(jì)算的數(shù)字計(jì)算機(jī)求解方法提出的基本要求是：

（1）計(jì)算速度快；

（2）占用存儲(chǔ)量少；

（3）收斂性好；

（4）方法簡(jiǎn)單。

數(shù)值解法

潮流計(jì)算在數(shù)學(xué)上是求解一組非線性方程，基本的方法是迭代法。首先發(fā)展的潮流問(wèn)題數(shù)字解法是導(dǎo)納矩陣迭代法。它占用計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)量少，適合于計(jì)算機(jī)發(fā)展初期階段的實(shí)際條件，其缺點(diǎn)是收斂性較差。其后發(fā)展了阻抗矩陣迭代法，克服了導(dǎo)納矩陣迭代法收斂性差的缺點(diǎn)，但對(duì)大電力系統(tǒng)的計(jì)算，占用計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)量大。

60年代末期出現(xiàn)了以導(dǎo)納矩陣為基礎(chǔ)、采用稀疏矩陣和節(jié)點(diǎn)編號(hào)優(yōu)化技術(shù)的牛頓－拉夫森法。該法以其在收斂性、存儲(chǔ)量和計(jì)算時(shí)間方面的優(yōu)越性逐漸取代了其他方法，在當(dāng)今的潮流計(jì)算中應(yīng)用得最為廣泛。在數(shù)學(xué)上，牛頓－拉夫森法是求解非線性方程的有效方法。它把非線性方程的求解變成反復(fù)對(duì)相應(yīng)的線性方程迭代求解的過(guò)程：設(shè)非線性方程組為F(X)=0，求解X的第t步迭代格式是

F‘(X^(t))ΔX^(t)=-F(X^(t))

X^(t+1)=X^(t)+ΔX^(t)

式中F┡(X)是非線性函數(shù)矢量F(X)對(duì)變量矢量X的一階偏導(dǎo)數(shù)矩陣，稱為雅可比矩陣；ΔX為X的偏差矢量；上標(biāo)t表示第t次迭代值。當(dāng)X的相鄰兩次迭代值之差ΔX小于給定誤差時(shí)，迭代收斂。一般潮流問(wèn)題，經(jīng)6～7次迭代即可收斂。牛頓－拉夫森法的迭代收斂性與初值X⁽¹⁰⁾的選取有關(guān)。當(dāng)X⁽¹⁰⁾與其解X接近時(shí)，極易收斂。對(duì)電力系統(tǒng)潮流問(wèn)題，當(dāng)選用標(biāo)幺值計(jì)算時(shí)，節(jié)點(diǎn)電壓通常在1附近，給定各點(diǎn)電壓初值為1，可以有相當(dāng)好的收斂性。

在牛頓－拉夫森的基礎(chǔ)上，發(fā)展了一種更加簡(jiǎn)化的方法，即PQ分解法。這種方法利用高壓電網(wǎng)電抗值遠(yuǎn)大于電阻值、有功功率變化主要與電壓相角有關(guān)、無(wú)功功率變化主要與電壓幅值有關(guān)的特點(diǎn)，將有功功率和無(wú)功功率的迭代分開(kāi)進(jìn)行，使占用計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)量和計(jì)算量進(jìn)一步減少。

潮流計(jì)算方法的進(jìn)一步發(fā)展將使潮流計(jì)算更加快速，收斂性更好，適應(yīng)各種系統(tǒng)運(yùn)行狀況的能力更強(qiáng)，并在一些專門領(lǐng)域中如優(yōu)化潮流和在線潮流中得到實(shí)際的應(yīng)用。

參考書(shū)目

1. 東北電業(yè)管理局調(diào)度局編：《電力系統(tǒng)運(yùn)行操作和計(jì)算》，水利電力出版社，北京，1977。

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