【正文】 節(jié)點(diǎn)的有功功率和無功功率。（4）節(jié)點(diǎn)電壓以直角坐標(biāo)形式表示的牛頓拉夫遜法潮流計(jì)算方法，即節(jié)點(diǎn)電壓表示為功率方程可分成實(shí)部和虛部?jī)蓚€(gè)方程： 對(duì)功率方程求導(dǎo)，得到修正方程為：其中雅可比矩陣的各元素分別為：修正方程中對(duì)各類節(jié)點(diǎn)的處理：（1）PQ節(jié)點(diǎn)：每個(gè)PQ節(jié)點(diǎn)有兩個(gè)變量 待求，都要參加聯(lián)立求解；（2）PV節(jié)點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)電壓給定， 為零，只有一個(gè)變量 因此，該類節(jié)點(diǎn)只有有功部分參加聯(lián)立求解，而雅可比矩陣中該類節(jié)點(diǎn)無功部分則除去相應(yīng)的行和列，但每次迭代完成需計(jì)算該節(jié)點(diǎn)的無功功率，以校驗(yàn)是否越限；（3）平衡節(jié)點(diǎn)：因其電壓大小、相位均為已知，所以不需要參加聯(lián)立求解，一般處理為，在雅可比矩陣中對(duì)應(yīng)該節(jié)點(diǎn)的對(duì)角元素為一大數(shù)，其他部分為0，當(dāng)?shù)Y(jié)束后再求該節(jié)點(diǎn)的有功功率和無功功率。，即節(jié)點(diǎn)電壓表示為： 功率方程可分成實(shí)部和虛部?jī)蓚€(gè)方程：對(duì)功率方程求導(dǎo)，得到修正方程為：其中雅可比矩陣的各元素分別為：修正方程中對(duì)各類節(jié)點(diǎn)的處理：（1）PQ節(jié)點(diǎn)：每個(gè)PQ節(jié)點(diǎn)有兩個(gè)變量 待求，都要參加聯(lián)立求解；（2）PV節(jié)點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)電壓有效值給定，它們之間的關(guān)系為： , 用這個(gè)關(guān)系式來代替該節(jié)點(diǎn)無功功率表達(dá)式，并改變雅可比矩陣中對(duì)應(yīng)該節(jié)點(diǎn)相應(yīng)的部分； （3）平衡節(jié)點(diǎn)：因其電壓大小、相位均為已知，所以不需要參加聯(lián)立求解，一般處理為，在雅可比矩陣中對(duì)應(yīng)該節(jié)點(diǎn)的對(duì)角元素為一大數(shù)，其他部分為0，當(dāng)?shù)Y(jié)束后再求該節(jié)點(diǎn)的有功功率和無功功率。3. 節(jié)點(diǎn)電壓以完全極坐標(biāo)形式表示的牛頓拉夫遜法潮流計(jì)算方法，即節(jié)點(diǎn)電壓和節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣都以極坐標(biāo)形式表示。修正方程中對(duì)各類節(jié)點(diǎn)的處理：（1）PQ節(jié)點(diǎn)：都要參加聯(lián)立求解；（2）PV節(jié)點(diǎn)：該類節(jié)點(diǎn)只有有功部分參加聯(lián)立求解，而雅可比矩陣中該類節(jié)點(diǎn)無功部分則除去相應(yīng)的行和列，但每次迭代完成需計(jì)算該節(jié)點(diǎn)的無功功率，以校驗(yàn)是否越限；（3）平衡節(jié)點(diǎn)：因其電壓大小、相位均為已知，所以不需要參加聯(lián)立求解，一般處理為，在雅可比矩陣中對(duì)應(yīng)該節(jié)點(diǎn)的對(duì)角元素為一大數(shù)，其他部分為0，當(dāng)?shù)Y(jié)束后再求該節(jié)點(diǎn)的有功功率和無功功率。（4）雅可比矩陣的特點(diǎn)1) 雅可比矩陣為一非奇異方陣。傳統(tǒng)的，當(dāng)節(jié)點(diǎn)電壓以極坐標(biāo)表示時(shí)，該矩陣為2(n1)m階方陣（m為PV節(jié)點(diǎn)數(shù)）；當(dāng)節(jié)點(diǎn)電壓以直角坐標(biāo)表示時(shí)，該矩陣為2(n1)階方陣?，F(xiàn)在，為了便于編程，一般為經(jīng)過處理的2n階。2) 矩陣元素與節(jié)點(diǎn)電壓有關(guān)，故每次迭代時(shí)都要重新計(jì)算。3) 與導(dǎo)納矩陣具有相似的結(jié)構(gòu)，當(dāng)Yij=0，Hij、Nij、Jij、Lij均為0，因此也是高度稀疏的矩陣。4) 具有結(jié)構(gòu)對(duì)稱性，但數(shù)值不對(duì)稱注意：當(dāng)在計(jì)算過程中發(fā)生PV節(jié)點(diǎn)的無功功率越限時(shí)，PV節(jié)點(diǎn)要轉(zhuǎn)化為PQ節(jié)點(diǎn)牛頓拉夫遜法計(jì)算電力系統(tǒng)潮流的基本步驟：1) 形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣；2) 給各節(jié)點(diǎn)電壓設(shè)初值；3) 將節(jié)點(diǎn)電壓初值代入，求出修正方程式的常數(shù)項(xiàng)向量；4) 將節(jié)點(diǎn)電壓初值代入，求出雅可比矩陣元素；5) 求解修正方程式，求出變量的修正向量；6) 求出節(jié)點(diǎn)電壓的新值；7) 如有PV節(jié)點(diǎn)，則檢查該類節(jié)點(diǎn)的無功功率是否越限；8) 檢查是否收斂，如不收斂，則以各節(jié)點(diǎn)電壓的新值作為初值自第3步重新開始下一次迭代，否則轉(zhuǎn)入下一步。9) 計(jì)算支路功率分布，PV節(jié)點(diǎn)無功功率和平衡節(jié)點(diǎn)注入功率，最后輸出結(jié)果，并結(jié)束。PQ分解法PQ分解法是牛頓拉夫遜法潮流計(jì)算的一種簡(jiǎn)化方法。 牛頓拉夫遜法的缺點(diǎn)：牛頓拉夫遜法的雅可比矩陣在每一次迭代過程中都有變化，需要重新形成和求解，這占據(jù)了計(jì)算的大部分時(shí)間，成為牛頓拉夫遜法計(jì)算速度不能提高的主要原因。 PQ分解法利用了電力系統(tǒng)的一些特有的運(yùn)行特性，對(duì)牛頓拉夫遜法做了簡(jiǎn)化，以改進(jìn)和提高計(jì)算速度。牛頓拉夫遜法簡(jiǎn)化形成PQ分解法的過程牛頓拉夫遜法修正方程展開為：根據(jù)電力系統(tǒng)的運(yùn)行特性進(jìn)行簡(jiǎn)化：1. 考慮到電力系統(tǒng)中有功功率分布主要受節(jié)點(diǎn)電壓相角的影響，無功功率分布主要受節(jié)點(diǎn)電壓幅值的影響，所以可以近似的忽略電壓幅值變化對(duì)有功功率和電壓相位變化對(duì)無功功率分布的影響，即： 2． 根據(jù)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行條件還可作下列假設(shè)：1) 電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)線路兩端的電壓相位角一般變化不大（不超過10~20度）；2) 電力系統(tǒng)中一般架空線路的電抗遠(yuǎn)大于電阻；3) 節(jié)點(diǎn)無功功率相應(yīng)的導(dǎo)納Q/U*U遠(yuǎn)小于該節(jié)點(diǎn)的自導(dǎo)納的虛部。用算式表示如下：由以上假設(shè)，可得到雅可比矩陣的表達(dá)式為：修正方程式為：U為節(jié)點(diǎn)電壓有效值的對(duì)角矩陣，B為電納矩陣（由節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣中各元素的虛部構(gòu)成）根據(jù)不同的節(jié)點(diǎn)還要做一些改變：1. 在有功功率部分，要除去與有功功率和電壓相位關(guān)系較小的因素，如不包含各輸電線路和變壓器支路等值Π型電路的對(duì)地電納。2. 在無功功率部分，PV節(jié)點(diǎn)要做相應(yīng)的處理。則修正方程表示為：一般，由于以上原因，B’和B’’是不相同的，但都是對(duì)稱的常數(shù)矩陣 。PQ分解法的特點(diǎn)：（1） 以一個(gè)n1階和一個(gè)nm1階線性方程組代替原有的2nm1階線性方程組；（2）修正方程的系數(shù)矩陣B’和B”為對(duì)稱常數(shù)矩陣，且在迭代過程中保持不變；（3）PQ分解法具有線性收斂特性，與牛頓拉夫遜法相比，當(dāng)收斂到同樣的精度時(shí)需要的迭代次數(shù)較多；（4）PQ分解法一般只適用于110KV及以上電網(wǎng)的計(jì)算。因?yàn)?5KV及以下電壓等級(jí)的線路r/x比值很大，不滿足上述簡(jiǎn)化條件，可能出現(xiàn)迭代計(jì)算不收斂的情況。3．漢中電網(wǎng)建模與分析漢中電網(wǎng)可分為東、中、西三個(gè)部分，東部電網(wǎng)以220 kV 洋縣變和石泉電廠為主供電源，中部電網(wǎng)的主供電源是330kV 漢中變，西部電網(wǎng)以220 kV 勉縣變、略陽電廠和碧口電廠為主供電源。東部——中部電網(wǎng)、中部一—西部電網(wǎng)以雙回110kV 線路相連，東部一—西部電網(wǎng)以220 kV 勉洋線相連，對(duì)外的兩條聯(lián)絡(luò)線分別為220 kV洋周線和330 kV馬漢線。按照漢中現(xiàn)有的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)以及電源點(diǎn)的分布情況，漢中電網(wǎng)分東部、中部、西部三個(gè)部分。根據(jù)漢中地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀，漢中東部地區(qū)（洋線、西鄉(xiāng)、佛坪、鎮(zhèn)巴）經(jīng)濟(jì)以農(nóng)業(yè)為主體，負(fù)荷主要是農(nóng)用負(fù)荷和居民用電，增長(zhǎng)速度緩慢。中部地區(qū)經(jīng)濟(jì)以工業(yè)、商業(yè)為主，負(fù)荷增長(zhǎng)比較迅速。西部地區(qū)主要符合是黑色金屬、有色金屬、化工、建材以及電氣化鐵路用電等。近年來，隨著國(guó)家戰(zhàn)略中心向西部轉(zhuǎn)移，漢中地區(qū)的冶金、鋼鐵和化工業(yè)已逐漸走出困境。這些行業(yè)的恢復(fù)性用電，將成為漢中電網(wǎng)電力電量增長(zhǎng)的主要因素。尤其自2001年以來由于鋼鐵市場(chǎng)行情好轉(zhuǎn)，漢中西部的礦山鋼鐵企業(yè)紛紛恢復(fù)生產(chǎn)并擴(kuò)大規(guī)模，負(fù)荷增長(zhǎng)幅度很大，并且?guī)?dòng)了中部地區(qū)，出現(xiàn)了在中部建廠及收購(gòu)原有企業(yè)的勢(shì)頭。中部地區(qū)的商業(yè)發(fā)展近年來也保持著高速發(fā)展的勢(shì)頭。漢中電網(wǎng)處于陜西電網(wǎng)西南部，漢中電網(wǎng)現(xiàn)有330 kv 變電站一座（漢中變），變電容量為2x240 MVA , 330 kV 馬漢線長(zhǎng)度約為185 km ； 220 kV 變電站二座，分別為勉縣變和洋縣變，主變壓器4 臺(tái)，變電容量為（2xl20 + 90 + 120 ) 450MVA 。220 kV線路有碧勉線、略勉線、勉洋線、石洋線和洋周線，220kV km ； 110 kV 公用變電站25 座，主變壓器330臺(tái)，變電容量為808MVA , 110 kV 公用線路38 條，總長(zhǎng)度約833 . 5 km , 110 kV 用戶變電站9 座，主變壓器18 臺(tái)，變電容量為257 MVA , 110 kV 用戶線路10 條，總長(zhǎng)度約54 km 。漢中電網(wǎng)網(wǎng)內(nèi)的主要電廠有5 座，火電廠有略陽電廠（25 + 3x50 ) 175MW ；水電廠有石泉電廠（5x45 ) 225 MW 、石門電廠（3 x + + ) 、二郎壩水電廠（10 臺(tái)小機(jī)）50 MW 、甘肅碧口電廠（3X100 ) 30OMW，其中碧口電廠一臺(tái)100 MW 機(jī)組并人漢中電網(wǎng)， 。 2004－2010年漢中電源裝機(jī)規(guī)模 單位：MW年份2004年2005年2006年2007年2008年2009年2010年略陽電廠175175175400400400400石泉水電廠225225225225225225225石門水電站40404040404040云河水電站大官峽胡家壩從漢中電網(wǎng)漢中電源裝機(jī)規(guī)模中可以看出，至2010年。但是由于絕大多數(shù)水電站為徑流式電站，基本無庫(kù)容，受來水量影響很大，枯水期和豐水期發(fā)電出力相差很大。在枯水季節(jié)，石泉電廠雖有一定庫(kù)容，但也只能開機(jī)1～3臺(tái)，其他小水電站受水量影響，無法保持運(yùn)行或只能按最低出力運(yùn)行。 漢中地區(qū)電網(wǎng)電力平衡根據(jù)從漢中供電局了解的情況，碧口電廠已經(jīng)基本上不向漢中電網(wǎng)送電，因此本次在電力平衡、電量平衡中將不考慮碧口電廠。枯水期時(shí)各水電廠來水不足，需要關(guān)閉一些機(jī)組，此時(shí)略陽電廠滿發(fā)。大關(guān)峽水電站、石門、胡家壩、云河等小水電按停機(jī)處理。漢中電網(wǎng)枯水期電力平衡結(jié)果見下表。 漢中電網(wǎng)枯水期電力平衡表 單位：MW年份200520062007200820092010一、地區(qū)供電負(fù)荷東部地區(qū)中部地區(qū)西部地區(qū)二、地區(qū)電廠供電能力略陽電廠石泉水電廠二郎壩水電廠石門水電站云河水電站大官峽胡家壩三、地區(qū)電網(wǎng)電力盈（+）虧（）四、最大一臺(tái)機(jī)停運(yùn)豐水期時(shí)，各水電廠滿發(fā)，略陽電廠考慮適當(dāng)關(guān)閉小機(jī)組進(jìn)行檢修。漢中電網(wǎng)豐水期電力平衡結(jié)果見下表。以夏季最大負(fù)荷參加平衡。 漢中電網(wǎng)豐水期電力平衡表 單位：MW年份200520062007200820092010一、地區(qū)供電負(fù)荷東部地區(qū)中部地區(qū)西部地區(qū)二、地區(qū)電廠供電能力略陽電廠石泉水電廠二郎壩水電廠石門水電站云河水電站大官峽胡家壩三、地區(qū)電網(wǎng)電力盈（+）虧（）四、最大一臺(tái)機(jī)停運(yùn)從漢中電網(wǎng)電力平衡結(jié)果中可以看出，漢中電網(wǎng)電力受來水影響很大?？菟冢姀S出力很小，漢中電網(wǎng)缺電，需要從330kV電網(wǎng)受電。在豐水期，水電大發(fā)，漢中電網(wǎng)缺電情況有所緩解。從漢中電網(wǎng)電力平衡結(jié)果中可以看出，至2007年，％。但是由于絕大多數(shù)水電站為徑流式電站，基本無庫(kù)容，受來水量影響很大。在枯水季節(jié)，石泉電廠雖有一定庫(kù)容，但也只能開機(jī)1～3臺(tái)，其他小水電站受水量影響，無法保持運(yùn)行或只能按最低出力運(yùn)行。漢中電網(wǎng)處于陜西電網(wǎng)的西南部。目前，漢中地區(qū)電網(wǎng)規(guī)劃主要問題還是基礎(chǔ)設(shè)施方面，具體來說有以下幾點(diǎn)：目前由于漢中電網(wǎng)通過一回330KV線路和一回220KV線路與關(guān)中電網(wǎng)相連。由于漢中電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱，受系統(tǒng)穩(wěn)定及繼電保護(hù)整定配合的限制，造成漢中220KV和330KV 電網(wǎng)分兩片運(yùn)行，即330KV 漢中變只帶漢中中部的北郊、東郊、鑫源、圣水、留壩等變電站負(fù)荷，其它部分通過220KV勉洋線聯(lián)成一個(gè)電網(wǎng)，由220KV 變電站和網(wǎng)內(nèi)電廠的110KV 線路供電。但是，由于漢中內(nèi)部電網(wǎng)330KV羽22KV0電壓等級(jí)不直接相連，造成漢中電網(wǎng)存在以下主要問題：（1）漢中電網(wǎng)西部地區(qū)的后備電源明顯不足。漢中電網(wǎng)主要負(fù)荷集中在漢中的中部和西部，占漢中地區(qū)整個(gè)負(fù)荷的80%。其中，西部地區(qū)負(fù)荷占整個(gè)負(fù)荷的43%，中部地區(qū)負(fù)荷占整個(gè)負(fù)荷的37%。如2005年，漢中西部電網(wǎng)最大負(fù)荷已達(dá)到287MV。但是，西部地區(qū)電網(wǎng)主變?nèi)萘恐挥?40MV，變電容量嚴(yán)重不足，顯然，西部主網(wǎng)變電容量已不能滿足西部地區(qū)用戶要求。（2)電網(wǎng)穩(wěn)定水平較低，無法滿足負(fù)荷及電力送出的需要。目前，漢中電網(wǎng)分片運(yùn)行，330 kv 馬漢線帶漢中中部負(fù)荷，網(wǎng)內(nèi)的水、火電廠均接入220 kv 電網(wǎng)，由于洋周線外送電動(dòng)穩(wěn)極限控制在140 Mw 以內(nèi)，而漢中電網(wǎng)在豐水期所需送出的最大電力約為300 MW ，因此，豐水期水電外送受阻；漢中電網(wǎng)受電時(shí)，洋周線按動(dòng)穩(wěn)極限為100 MW 控制功率，但在枯水期，如果漢中電網(wǎng)水電全停，除去330 kV 漢中變所帶負(fù)荷外，漢中電網(wǎng)需通過220 kV 洋周線送入的功率至少為130 MW ，洋周線由于動(dòng)穩(wěn)極限的限制，受電能力有限。（3）可靠性較差，聯(lián)絡(luò)線跳閘即導(dǎo)致大范圍停電。330 kV 馬漢線因故跳閘時(shí)，將引起330 kV 漢中變因失去電源而停運(yùn)，此時(shí)，漢中中部電網(wǎng)失