新版第3章-电力系统的最优潮流问题课件.ppt

V (k 1) 2
1 Y22
[
P2 jQ2 V (k )*
2
Y21V1 Y23V3(k )
Y2nVn(k ) ]
V (k 1) 3
1 Y33
[ P3 jQ3 V (k )*
3
Y31V1
Y32V2(k 1)
Y34V4(k )
Y3nVn(k ) ]
…………
电气工程基础
反复迭代求解！直到
Sy1 Y 2
S2 S2
Sy2 Y 2 U 2
线路输电效率%= P2 100
P1
（2）已知始端电压和 始端功率，求末端功率 和线路功率损耗。
电气工程基础
线路无功？
河海大学, 鞠平
线路上的电能损耗
T
Al 0 Pl (t)dt
Al Pl,max max
电气工程基础
河海大学, 鞠平
变压器上的电压降落和功率损耗
找出规律，建立算法流程； 《电路》的“结点电压法”到电网的节点导纳矩阵 导纳矩阵的特点：稀疏、对称、对角占优、复数 N节点电网的节点电压方程（复数线性方程组） 不幸的是：节点功率方程，而非节点电压方程。 “非线性方程组”：两种坐标系：直角、极坐标系 怎么办？迭代求解！高斯-赛德尔；牛顿-拉夫逊。 1956、1968、1974
河海大学, 鞠平
高斯法总结：
计算结束后，计算平衡节点的有功、无功； 得到所有电压后，计算各线路上的功率； 没有矩阵求逆计算：好！ 收敛性不好！迭代次数多，与网络规模成正比。 1956年提出的第一个计算机潮流算法。
电气工程基础
河海大学, 鞠平
2 牛顿-拉夫逊法（简称牛顿法）
牛顿法数学原理
U2
U
U2

电力系统最优潮流分析电力系统是现代社会中最重要的系统工程之一,为社会生产和人民生活提供了绝大部分能量。

电能的生产需要耗费大量的燃料,而目前电能在输送、分配和消费过程中存在着大量的损耗。

因此如何采取适当措施节约能源,提高整个电力系统的运行效率,优化系统的运行方式,是国内外许多学者一直关注与研究的热点。

电力系统的最优化运行是指在确保电力系统安全运行、满足用户用电需求的前提下,如何通过调度系统中各发电机组或发电厂的运行,从而使系统发电所需的总费用或所消耗的总燃料达到最小的运筹决策问题。

数学上可将此问题描述为非线性规划或混合非线性规划问题。

最优潮流问题是指在满足必须的系统运行和安全约束条件下,通过调整系统中可利用控制手段实现预定目标最优的系统稳定运行状态。

同经典的经济调度法相比,最优潮流具有全面规划、统筹考虑等优点,它可将安全运行和最优经济运行等问题进行综合考虑,通过统一的数学模型来描述,从而将电力系统对经济性、安全性以及电能质量等方面的要求统一起来。

最优潮流问题的提出把电力系统的最优运行理论提高到一个新的高度,受到了国内外学者高度重视。

最优潮流已在电力系统中的安全运行、电网规划、经济调度、阻塞管理、可靠性分析以及能量管理系统等方面得到了广泛应用,成为了电力系统网络运行分析和优化中不可或缺的工具。

一、最优潮流问题研究的意义最优潮流可将电力系统可靠性与电能质量量化成相应的经济指标,并最终达到优化资源配置、降低成本、提高服务质量的目的。

因此最优潮流研究具有传统潮流计算无法比拟的意义,主要体现在以下两个方面。

一方面,通过最优潮流计算可指导系统调度员的操作,保证系统在经济、安全、可靠的状态下运行。

具体表现为:第一,当所求问题以目标函数、控制变量和约束条件的形式固定下来后,就一定可以求出唯一最优解,并且该结果不受人为因素的影响。

第二,最优潮流的寻优过程可以自动识别界约束,在解逐渐趋于最优的过程中可得到网络传输瓶颈信息,从而可以指导电网扩容与规划。

⑴在 B '中尽量去掉那些对有功功率及电压相角影响较小的因素，如
略去变压器非标准电压比和输电线路充电电容的影响；在 B 中'' 尽
量去掉那些对无功功率及电压幅值影响较小的因素，如略去输电 线路电阻的影响。
⑵为了减少在迭代过程中无功功率及节点电压幅值对有功迭代的影 响，将（2-44）右端U各元素均置为标幺值1.0.
• 潮流计算公式作如下修改：
P i a 1 b 1 u u ii0 c 1 u u ii0 2 P i0 (s) u ij iu jG ijc o ij B s ijs iijn
Q i a 1 b 1 u u ii0 c 1 u u ii0 2 Q i (0 s) u ij iu jG ijs iijn B ijc o ij s
（4）和节点导纳矩阵具有相同稀疏结构的分块雅可比矩阵 在位置上对称，但由于数值上不等，说以，雅可比矩阵式 一个不对称矩阵。
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四、牛顿潮流算法的性能分析
• 优点：
⑴收敛速度快。
如果初值选择较好，算法将具有平方收敛性，一般迭代4~5次便 可以收敛到一个非常精确地解，而且其迭代次数与计算的网络规模 基本无关。
方程组的解。而牛顿法出于线性近似，略去了高阶项，因此用每次迭
代所求得的修正量对上一次的估计值加以改进后，仅是向真值接近了
一步而已。
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为了推导算法的方便，下面将上述潮流方程写成更普遍的齐次二次方 程的形式。
首先作以下定义：
一个具有n个变量的齐次代数方程式的普遍形式为：
（2-65）
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第三节 牛顿潮流算法
一、牛顿法的基本原理

新能源接入下电力系统最优潮流分析目录摘要 (1)Abstract (1)第一章电力系统最优潮流概述 (2)1.1 最优潮流的研究意义 (3)1.2 最优潮流的概念 (3)1.3 最优潮流与潮流计算的区别 (4)第二章最优潮流的数学模型 (5)2.1 最优潮流的数学模型 (5)2.2 最优潮流的常用目标函数 (5)第三章最优潮流的优化方法 (6)3.1 传统优化算法 (6)3.2 最优潮流的智能优化方法 (7)第四章智能电网 (8)4.1 智能电网的概述 (8)4.2电力电子器件在智能电网中应用 (8)第五章含分布式电源的最优潮流研究 (9)5.1分布式电源简述 (9)5.2 含分布式电源的最优潮流研究 (9)5.2.1 含风电系统的最优潮流 (9)5.2.2智能电网配电网的最优潮流 (11)参考文献 (12)摘要最优潮流是一种电力系统分析和优化的有效工具，在系统的安全运行、经济调度、可靠性分析、能量管理以及电力定价等方面得到了广泛的应用。

本文介绍了电力系统最优潮流的基本概念和最优潮流的优化方法。

同时，结合智能电网阐述了含分布式电源的电力系统最优潮流的研究。

本文可以对电力系统最优潮流进行基本认识。

关键词：最优潮流；智能电网；优化方法；分布式电源AbstractThe optimal power flow (OPF),considering the system economical efficiency and security, has been commonly used as an efficient method in the power system analysis and optimization. It is applied widely in power system safety operation, the economic operation, reliability analysis, energy and power management and electricity price,etc.This article introduces the conception and methods of optimal power flow. At the same time, we states the study on the optimal power flow with distributed sources, connected the smart grid. The article is helpful to acknowledge the optimal power flow to some extent.Keywords: OPF ；the smart grid ；optimization method ；distributed sources第一章电力系统最优潮流概述1.1最优潮流的研究意义电力系统是由发电机、升压变压器、输电线路、降压变压器和负荷端组成，承担着向用户输送、分配电能的任务，而配电网位于电力系统的末端，直接为用户提供电能，故其安全性、可靠性和经济性直接影响着电力系统的整体效益同时也影响着国家的国计民生。