電力系統(tǒng)潮流計(jì)算發(fā)展趨勢

通過幾十年的發(fā)展，潮流算法日趨成熟。近幾年，對潮流算法的研究仍然是如何改善傳統(tǒng)的潮流算法，即高斯-塞德爾法、牛頓法和快速解耦法。牛頓法，由于其在求解非線性潮流方程時采用的是逐次線性化的方法，為了進(jìn)一步提高算法的收斂性和計(jì)算速度，人們考慮采用將泰勒級數(shù)的高階項(xiàng)或非線性項(xiàng)也考慮進(jìn)來，于是產(chǎn)生了二階潮流算法。后來又提出了根據(jù)直角坐標(biāo)形式的潮流方程是一個二次代數(shù)方程的特點(diǎn)，提出了采用直角坐標(biāo)的保留非線性快速潮流算法。

對于保留非線性算法典型論文有：

1.文獻(xiàn)[保留非線性的電力系統(tǒng)概率潮流計(jì)算]提出了它在電力系統(tǒng)概率潮流計(jì)算中的應(yīng)用。該文獻(xiàn)提出了一種新的概率潮流計(jì)算方法，它保留了潮流方程的非線性，又利用了P－Q解耦方法，因而數(shù)學(xué)模型精度較高，且保留了P－Q解耦的優(yōu)點(diǎn)，有利于大電網(wǎng)的隨機(jī)潮流計(jì)算，用提出的方法對一個典型的系統(tǒng)進(jìn)行了計(jì)算，其數(shù)值用MonteCarlo隨機(jī)模擬作了驗(yàn)證，得到了滿意的結(jié)果。

2.文獻(xiàn)[基于系統(tǒng)分割的保留非線性的快速P-Q解耦潮流計(jì)算法]分析研究了保留非線性的P-Q解耦快速潮流計(jì)算法。該文獻(xiàn)提出了一種新的狀態(tài)估計(jì)算法,既保留了量測方程非線性又利用了快速P-Q分解方法,因此數(shù)學(xué)模型精度高且保留了快速P-Q分解的優(yōu)點(diǎn),提高了狀態(tài)估計(jì)的計(jì)算精度和速度.采用系統(tǒng)分割方法將大系統(tǒng)分割為多個小系統(tǒng),分別對每個小系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì),然后對各小系統(tǒng)的狀態(tài)估計(jì)結(jié)果進(jìn)行協(xié)調(diào),得到整個系統(tǒng)具有同一參考節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)估計(jì)結(jié)果,這樣可大大提高狀態(tài)估計(jì)的計(jì)算速度,有利于進(jìn)行大電網(wǎng)的狀態(tài)估計(jì).在18節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)上進(jìn)行的數(shù)字仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性。巖本伸一等提出了一種保留非線性的快速潮流計(jì)算法,但用的是直角坐標(biāo)系,因而沒法利用P-Q解耦。為了更有利于大電網(wǎng)的潮流計(jì)算,將此原理推廣用于P-Q解耦。這樣,既利用了保留非線性的快速算法,在迭代中使用常數(shù)雅可比矩陣,又保留了P-Q解耦的優(yōu)點(diǎn)。

對于一些病態(tài)系統(tǒng)，應(yīng)用非線性潮流計(jì)算方法往往會造成計(jì)算過程的振蕩或者不收斂，從數(shù)學(xué)上講，非線性的潮流計(jì)算方程組本來就是無解的。這樣，人們提出來了將潮流方程構(gòu)造成一個函數(shù)，求此函數(shù)的最小值問題，稱之為非線性規(guī)劃潮流的計(jì)算方法。優(yōu)點(diǎn)是原理上保證了計(jì)算過程永遠(yuǎn)不會發(fā)散。如果將數(shù)學(xué)規(guī)劃原理和牛頓潮流算法有機(jī)結(jié)合一起就是最優(yōu)乘子法。另外，為了優(yōu)化系統(tǒng)的運(yùn)行，從所有以上的可行潮流解中挑選出滿足一定指標(biāo)要求的一個最佳方案就是最優(yōu)潮流問題。最優(yōu)潮流是一種同時考慮經(jīng)濟(jì)性和安全性的電力網(wǎng)絡(luò)分析優(yōu)化問題。OPF 在電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)調(diào)度、可靠性分析、能量管理以及電力定價等方面得到了廣泛的應(yīng)用。

最優(yōu)潮流方面的典型論文有：

1.文獻(xiàn)[電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流新算法的研究]以NCP 方法為基礎(chǔ),提出了一種新的求解最優(yōu)潮流算法——投影漸近半光滑牛頓型算法。該文獻(xiàn)以NCP方法為基礎(chǔ)，提出了一種新的求解OPF算法——投影漸近半光滑牛頓型算法。針對電力系統(tǒng)的特點(diǎn)，本文的研究工作如下： 1.建立了與OPF問題的KKT系統(tǒng)等價的帶界約束的半光滑方程系統(tǒng)。與已有的NCP方法相比，新的模型由于無需考慮界約束對應(yīng)的對偶變量(乘子變量)，降低了問題的維數(shù)，從而適用于解大規(guī)模的電力系統(tǒng)問題。 2.基于建立的新模型，本文提出了一類新的Newton型算法，該算法一方面保持界約束的相容性，另一方面有較好的全局與局部超線性收斂性，同時，算法結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。 3.考慮到電力系統(tǒng)固有的弱耦合特性，受傳統(tǒng)解耦最優(yōu)潮流方法的啟示，在所提出的新Newton型方法的基礎(chǔ)上，本文又設(shè)計(jì)了一類分解方法。新方法基于解耦——校正的策略實(shí)現(xiàn)算法，不僅充分利用了系統(tǒng)的弱耦合特性，同時保證分解算法在理論上的收斂性。 4.根據(jù)所提出的兩種算法，用標(biāo)準(zhǔn)的IEEE電力測試系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值實(shí)驗(yàn)，并與已有的其他方法進(jìn)行比較。結(jié)果顯示新算法具有良好的收斂性和計(jì)算效果，在電力系統(tǒng)的規(guī)劃與運(yùn)行方面將有廣闊的應(yīng)用前景。

2.文獻(xiàn)[基于可信域內(nèi)點(diǎn)法的最優(yōu)潮流問題研究]介紹了OPF內(nèi)點(diǎn)法具有收斂性強(qiáng)、多項(xiàng)式時間復(fù)雜性等優(yōu)點(diǎn)，是極具潛力的優(yōu)秀算法之一。

電力系統(tǒng)不斷發(fā)展，使得OPF算法躋身于極其困難、非凸的大規(guī)模非線性規(guī)劃行列?？尚庞蚝途€性搜索方法是保證最優(yōu)化算法全局收斂性能的兩類技術(shù)，將內(nèi)點(diǎn)法和可信域、線性搜索方法有機(jī)結(jié)合，構(gòu)造新的優(yōu)化算法，是數(shù)學(xué)規(guī)劃領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

此方面的典型文獻(xiàn)有：

1.文獻(xiàn)[電力市場環(huán)境下基于最優(yōu)潮流的輸電容量充裕度研究]首先以最優(yōu)潮流為工具,選取系統(tǒng)中的關(guān)鍵線路作為系統(tǒng)輸電容量充裕度的研究對象,從電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、可靠性的角度系統(tǒng)地研究了輸電線路穩(wěn)定限額對輸電容量充裕度的影響,指出穩(wěn)定限額因子與影子價格的乘積可直接反應(yīng)出穩(wěn)定限額水平的經(jīng)濟(jì)價值,同時也可以較好的指示出系統(tǒng)運(yùn)行相對安全、經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定限額水平區(qū)間。

2.文獻(xiàn)[電力市場環(huán)境下基于最優(yōu)潮流的節(jié)點(diǎn)實(shí)時電價和購電份額研究]為了為配電公司最優(yōu)購電模型提供價格參考依據(jù),以發(fā)電成本最小為目標(biāo)函數(shù),考慮電力需求價格彈性的影響,建立了實(shí)時電價模型。模型利用預(yù)測校正原對偶內(nèi)點(diǎn)法求解,以IEEE30節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為算例驗(yàn)證了模型的可行性。

3.文獻(xiàn)[電力系統(tǒng)動態(tài)最優(yōu)潮流的模型與算法研究]指出電力系統(tǒng)動態(tài)最優(yōu)潮流是對調(diào)度周期內(nèi)的系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)一優(yōu)化的有效工具,對保證電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。文獻(xiàn)結(jié)合內(nèi)點(diǎn)法和免疫遺傳算法,對經(jīng)典動態(tài)最優(yōu)潮流問題和動態(tài)無功優(yōu)化問題的算法進(jìn)行了深入的研究,提出了新的算法;并建立了含電壓穩(wěn)定約束、含無功型離散變量,以及含機(jī)組啟停變量的動態(tài)最優(yōu)潮流模型,將新算法推廣應(yīng)用于各種新模型,拓展了動態(tài)最優(yōu)潮流的研究領(lǐng)域。

對于一些特殊性質(zhì)的潮流計(jì)算問題有直流潮流計(jì)算方法、隨機(jī)潮流計(jì)算方法和三相潮流計(jì)算方法。直流潮流計(jì)算方法，文獻(xiàn)[基于改進(jìn)布羅伊登法的交直流潮流計(jì)算]主要介紹在分析求解非線性方程組的布羅伊登法和一種改進(jìn)的布羅伊登法的基礎(chǔ)上,針對交直流混聯(lián)系統(tǒng),運(yùn)用改進(jìn)的布羅伊登法,提出了一種潮流計(jì)算的統(tǒng)一迭代法,設(shè)計(jì)了算法的具體實(shí)現(xiàn)步驟,并以一個IEEE9節(jié)點(diǎn)修改系統(tǒng)進(jìn)行仿真計(jì)算,結(jié)果表明本文采用的改進(jìn)布羅伊登法交直流潮流計(jì)算方法有效可行。文獻(xiàn)[基于直流潮流和分布因子三母線系統(tǒng)脆性源辨識技術(shù)]提出了基于直流潮流和分布因子法相結(jié)合,提出了快速找到系統(tǒng)脆性源的方法和步驟。通過對3節(jié)點(diǎn)電力系統(tǒng)脆性源的辨識,證明了此方法的有效性。文獻(xiàn)[計(jì)及雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)內(nèi)部等值電路的電力系統(tǒng)隨機(jī)潮流計(jì)算]研究了含變速恒頻雙饋式發(fā)電機(jī)的風(fēng)電場接入系統(tǒng)后對電壓質(zhì)量的影響,在雙饋式發(fā)電機(jī)簡化等值電路的基礎(chǔ)上建立了風(fēng)電場的確定性潮流模型,建立了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的隨機(jī)分析模型,并在這二者的基礎(chǔ)上運(yùn)用基于半不變量法的隨機(jī)潮流進(jìn)行計(jì)算。文獻(xiàn)[計(jì)及分布式發(fā)電的配電系統(tǒng)隨機(jī)潮流計(jì)算]提出了計(jì)及分布式發(fā)電的配電系統(tǒng)隨機(jī)潮流計(jì)算。 2100433B

利用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行潮流計(jì)算從20世紀(jì)50年代中期就已經(jīng)開始。此后，潮流計(jì)算曾采用了各種不同的方法，這些方法的發(fā)展主要是圍繞著對潮流計(jì)算的一些基本要求進(jìn)行的。對潮流計(jì)算的要求可以歸納為下面幾點(diǎn)：

（1）算法的可靠性或收斂性

（2）計(jì)算速度和內(nèi)存占用量

（3）計(jì)算的方便性和靈活性

電力系統(tǒng)潮流計(jì)算屬于穩(wěn)態(tài)分析范疇，不涉及系統(tǒng)元件的動態(tài)特性和過渡過程。因此其數(shù)學(xué)模型不包含微分方程，是一組高階非線性方程。非線性代數(shù)方程組的解法離不開迭代，因此，潮流計(jì)算方法首先要求它是能可靠的收斂，并給出正確答案。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，潮流問題的方程式階數(shù)越來越高，已達(dá)到幾千階甚至上萬階，對這樣規(guī)模的方程式并不是采用任何數(shù)學(xué)方法都能保證給出正確答案的。這種情況促使電力系統(tǒng)的研究人員不斷尋求新的更可靠的計(jì)算方法。

在用數(shù)字計(jì)算機(jī)求解電力系統(tǒng)潮流問題的開始階段，人們普遍采用以節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣為基礎(chǔ)的高斯-賽德爾迭代法（一下簡稱導(dǎo)納法）。這個方法的原理比較簡單，要求的數(shù)字計(jì)算機(jī)的內(nèi)存量也比較小，適應(yīng)當(dāng)時的電子數(shù)字計(jì)算機(jī)制作水平和電力系統(tǒng)理論水平，于是電力系統(tǒng)計(jì)算人員轉(zhuǎn)向以阻抗矩陣為主的逐次代入法（以下簡稱阻抗法）。

20世紀(jì)60年代初，數(shù)字計(jì)算機(jī)已經(jīng)發(fā)展到第二代，計(jì)算機(jī)的內(nèi)存和計(jì)算速度發(fā)生了很大的飛躍，從而為阻抗法的采用創(chuàng)造了條件。阻抗矩陣是滿矩陣，阻抗法要求計(jì)算機(jī)儲存表征系統(tǒng)接線和參數(shù)的阻抗矩陣。這就需要較大的內(nèi)存量。而且阻抗法每迭代一次都要求順次取阻抗矩陣中的每一個元素進(jìn)行計(jì)算，因此，每次迭代的計(jì)算量很大。

阻抗法改善了電力系統(tǒng)潮流計(jì)算問題的收斂性，解決了導(dǎo)納法無法解決的一些系統(tǒng)的潮流計(jì)算，在當(dāng)時獲得了廣泛的應(yīng)用，曾為我國電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行和研究做出了很大的貢獻(xiàn)。但是，阻抗法的主要缺點(diǎn)就是占用計(jì)算機(jī)的內(nèi)存很大，每次迭代的計(jì)算量很大。當(dāng)系統(tǒng)不斷擴(kuò)大時，這些缺點(diǎn)就更加突出。為了克服阻抗法在內(nèi)存和速度方面的缺點(diǎn)，后來發(fā)展了以阻抗矩陣為基礎(chǔ)的分塊阻抗法。這個方法把一個大系統(tǒng)分割為幾個小的地區(qū)系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)內(nèi)只需存儲各個地區(qū)系統(tǒng)的阻抗矩陣及它們之間的聯(lián)絡(luò)線的阻抗，這樣不僅大幅度的節(jié)省了內(nèi)存容量，同時也提高了計(jì)算速度。

克服阻抗法缺點(diǎn)的另一途徑是采用牛頓-拉夫遜法（以下簡稱牛頓法）。牛頓法是數(shù)學(xué)中求解非線性方程式的典型方法，有較好的收斂性。解決電力系統(tǒng)潮流計(jì)算問題是以導(dǎo)納矩陣為基礎(chǔ)的，因此，只要在迭代過程中盡可能保持方程式系數(shù)矩陣的稀疏性，就可以大大提高牛頓潮流程序的計(jì)算效率。自從20世紀(jì)60年代中期采用了最佳順序消去法以后，牛頓法在收斂性、內(nèi)存要求、計(jì)算速度方面都超過了阻抗法，成為后來仍被廣泛采用的方法。

在牛頓法的基礎(chǔ)上，根據(jù)電力系統(tǒng)的特點(diǎn)，抓住主要矛盾，對純數(shù)學(xué)的牛頓法進(jìn)行了改造，得到了P-Q分解法。P-Q分解法在計(jì)算速度方面有顯著的提高，迅速得到了推廣。

牛頓法的特點(diǎn)是將非線性方程線性化。20世紀(jì)70年代后期，有人提出采用更精確的模型，即將泰勒級數(shù)的高階項(xiàng)也包括進(jìn)來，希望以此提高算法的性能，這便產(chǎn)生了保留非線性的潮流算法。另外，為了解決病態(tài)潮流計(jì)算，出現(xiàn)了將潮流計(jì)算表示為一個無約束非線性規(guī)劃問題的模型，即非線性規(guī)劃潮流算法。

近20多年來，潮流算法的研究仍然非?；钴S，但是大多數(shù)研究都是圍繞改進(jìn)牛頓法和P-Q分解法進(jìn)行的。此外，隨著人工智能理論的發(fā)展，遺傳算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊算法也逐漸被引入潮流計(jì)算。但是，這些新的模型和算法還不能取代牛頓法和P-Q分解法的地位。由于電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對計(jì)算速度的要求不斷提高，計(jì)算機(jī)的并行計(jì)算技術(shù)也將在潮流計(jì)算中得到廣泛的應(yīng)用，成為重要的研究領(lǐng)域。

(1)在電網(wǎng)規(guī)劃階段,通過潮流計(jì)算,合理規(guī)劃電源容量及接入點(diǎn),合理規(guī)劃網(wǎng)架,選擇無功補(bǔ)償方案,滿足規(guī)劃水平的大、小方式下潮流交換控制、調(diào)峰、調(diào)相、調(diào)壓的要求。

(2)在編制年運(yùn)行方式時,在預(yù)計(jì)負(fù)荷增長及新設(shè)備投運(yùn)基礎(chǔ)上,選擇典型方式進(jìn)行潮流計(jì)算,發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)中薄弱環(huán)節(jié),供調(diào)度員日常調(diào)度控制參考,并對規(guī)劃、基建部門提出改進(jìn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu),加快基建進(jìn)度的建議。

(3)正常檢修及特殊運(yùn)行方式下的潮流計(jì)算,用于日運(yùn)行方式的編制,指導(dǎo)發(fā)電廠開機(jī)方式,有功、無功調(diào)整方案及負(fù)荷調(diào)整方案,滿足線路、變壓器熱穩(wěn)定要求及電壓質(zhì)量要求。

(4)預(yù)想事故、設(shè)備退出運(yùn)行對靜態(tài)安全的影響分析及做出預(yù)想的運(yùn)行方式調(diào)整方案。

總結(jié)為在電力系統(tǒng)運(yùn)行方式和規(guī)劃方案的研究中，都需要進(jìn)行潮流計(jì)算以比較運(yùn)行方式或規(guī)劃供電方案的可行性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。同時，為了實(shí)時監(jiān)控電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，也需要進(jìn)行大量而快速的潮流計(jì)算。因此，潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛、最基本和最重要的一種電氣運(yùn)算。在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)和安排系統(tǒng)的運(yùn)行方式時，采用離線潮流計(jì)算；在電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)控中，則采用在線潮流計(jì)算。

電力系統(tǒng)分析（analysis of electric power system）電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行分析、故障分析和暫態(tài)過程的分析。電力系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)為電力系統(tǒng)潮流計(jì)算、短路故障計(jì)算和穩(wěn)定計(jì)算。

電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析

主要研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的性能，包括系統(tǒng)有功和無功功率的平衡，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電壓和支路功率的分布等，解決系統(tǒng)有功功率和頻率調(diào)整，無功功率和電壓控制等問題。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析的基礎(chǔ)。潮流計(jì)算的結(jié)果可以給出電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時各節(jié)點(diǎn)電壓和各支路功率的分布。在不同系統(tǒng)運(yùn)行方式下進(jìn)行大量潮流計(jì)算，可以研究并從中選擇確定經(jīng)濟(jì)上合理、技術(shù)上可行、安全可靠的運(yùn)行方式。潮流計(jì)算還給出電力網(wǎng)的功率損耗，便于進(jìn)行網(wǎng)據(jù)分析，并進(jìn)一步制定降低網(wǎng)損的措施。潮流計(jì)算還可以用于電力網(wǎng)事故預(yù)想，確定事故影響的程度和防止事故擴(kuò)大的措施。潮流計(jì)算也用于輸電線路工頻過電壓研究和調(diào)相、調(diào)壓分析，為確定輸電線路并聯(lián)補(bǔ)償容量、變壓器可調(diào)分接頭設(shè)置等系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要參數(shù)以及線路絕緣水平提供部分依據(jù)。諧波分析主要通過諧波潮流計(jì)算，研究在特定諧波源作用下，電力網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)諧波電壓和支路諧波電流的分布，確定諧波源的影響從而制定消除諧波的措施。

電力系統(tǒng)故障分析

主要研究電力系統(tǒng)中發(fā)生故障（包括短路、斷線和非正常操作）時，故障電流、電壓及其在電力網(wǎng)中的分布。短路電流計(jì)算是故障分析的的主要內(nèi)容。短路電流計(jì)算的目的，是確定短路故障的嚴(yán)重程度，選擇電氣設(shè)備參數(shù)。整定繼電保護(hù)，分析系統(tǒng)中負(fù)序及零序電流的分布，從而確定其對電氣設(shè)備和系統(tǒng)的影響。

電力系統(tǒng)暫態(tài)分析

主要研究電力系統(tǒng)受到擾動后的電磁和機(jī)電暫態(tài)過程，包括電磁暫態(tài)過程的分析和機(jī)電暫態(tài)過程的分析。

電磁暫態(tài)過程的分析

主要研究電力系統(tǒng)故障和操作過電壓及諧振過電壓，為變壓器、斷路器等高壓電氣設(shè)備和輸電線路的絕緣配合和過電壓保護(hù)的選擇，以及降低或限制電力系統(tǒng)過電壓技術(shù)措施的制訂提供依據(jù)。

機(jī)電暫態(tài)過程的分析

主要研究電力系統(tǒng)受到大擾動后的暫態(tài)穩(wěn)定和受到小擾動后的靜態(tài)穩(wěn)定性能。其中暫態(tài)穩(wěn)定分析是研究電力系統(tǒng)受到諸如短路故障，切除或投入線路、發(fā)電機(jī)、負(fù)荷，發(fā)電機(jī)失去勵磁或者沖擊性負(fù)荷等大擾動作用下，電力系統(tǒng)的動態(tài)行為和保持同步穩(wěn)定運(yùn)行的能力。為選擇規(guī)劃設(shè)計(jì)中的電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，校驗(yàn)和分析運(yùn)行中的電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性能和穩(wěn)定破壞事故，制訂防止穩(wěn)定破壞的措施提供依據(jù)。靜態(tài)穩(wěn)定分析為確定輸電系統(tǒng)的輸送功率，分析靜態(tài)穩(wěn)定破壞和低頻振蕩事故的原因，選擇發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的形式和參數(shù)提供依據(jù)。

電力系統(tǒng)分析工具 三要有暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析儀、物理模擬裝置和計(jì)算機(jī)數(shù)字仿真。

暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析儀 用阻抗模型模擬電力網(wǎng)用于電磁暫態(tài)過程的研究。其變壓器、線路的頻變電氣參數(shù)具有較高精度，而且利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集處理和分析，有較強(qiáng)的實(shí)用價值。

電力系統(tǒng)動態(tài)模擬裝置

曾廣泛用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定研究和機(jī)電暫態(tài)分析。該模擬裝置的所有元件均為物理仿真模型，模擬產(chǎn)生的物理現(xiàn)象可與實(shí)際電力系統(tǒng)一一對應(yīng)，可用于考核校驗(yàn)實(shí)際電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和自動裝置。但由于模擬裝置中元件的數(shù)量有限，模擬試驗(yàn)周期長以及計(jì)算機(jī)數(shù)字仿真的迅速發(fā)展等原因，其實(shí)際應(yīng)用受到了限制。

計(jì)算機(jī)數(shù)字仿真

電力系統(tǒng)分析的主要方法。電力系統(tǒng)分析的理論研究和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了電力系統(tǒng)分析方法的進(jìn)步和發(fā)展。理論研究為電力系統(tǒng)分析建立了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，例如三相交流電力系統(tǒng)不對稱故障和操作下電壓、電流計(jì)算的對稱分量法，以及描述同步電機(jī)的電壓、電流、磁鏈等電磁量與轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等機(jī)械量之間的相互關(guān)系的派克方程。前者為現(xiàn)代電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分析提供了重要的方法依據(jù)，而后者奠定了同步電機(jī)暫態(tài)分析的基礎(chǔ)。矩陣、圖論、數(shù)值計(jì)算等與計(jì)算機(jī)相關(guān)的應(yīng)用數(shù)學(xué)分支在電力系統(tǒng)分析領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展，使電力系統(tǒng)分析數(shù)學(xué)表達(dá)的形式、建立數(shù)學(xué)模型的方法、數(shù)值計(jì)算方法等方面發(fā)生了很大變化，從而大大提高了電力系統(tǒng)分析的規(guī)模和速度，適應(yīng)了現(xiàn)代大規(guī)模電力系統(tǒng)（幾千個節(jié)點(diǎn)、上萬條支路）和實(shí)時控制快速分析的需要，這是其他分析手段無法比擬的。

電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)電力系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)為電力系統(tǒng)潮流計(jì)算、短路故障計(jì)算和穩(wěn)定計(jì)算。

電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析

主要研究電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的性能，包括系統(tǒng)有功和無功功率的平衡，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電壓和支路功率的分布等，解決系統(tǒng)有功功率和頻率調(diào)整，無功功率和電壓控制等問題。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析的基礎(chǔ)。潮流計(jì)算的結(jié)果可以給出電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時各節(jié)點(diǎn)電壓和各支路功率的分布。在不同系統(tǒng)運(yùn)行方式下進(jìn)行大量潮流計(jì)算，可以研究并從中選擇確定經(jīng)濟(jì)上合理、技術(shù)上可行、安全可靠的運(yùn)行方式。潮流計(jì)算還給出電力網(wǎng)的功率損耗，便于進(jìn)行網(wǎng)據(jù)分析，并進(jìn)一步制定降低網(wǎng)損的措施。潮流計(jì)算還可以用于電力網(wǎng)事故預(yù)想，確定事故影響的程度和防止事故擴(kuò)大的措施。潮流計(jì)算也用于輸電線路工頻過電壓研究和調(diào)相、調(diào)壓分析，為確定輸電線路并聯(lián)補(bǔ)償容量、變壓器可調(diào)分接頭設(shè)置等系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要參數(shù)以及線路絕緣水平提供部分依據(jù)。諧波分析主要通過諧波潮流計(jì)算，研究在特定諧波源作用下，電力網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)諧波電壓和支路諧波電流的分布，確定諧波源的影響從而制定消除諧波的措施。

電力系統(tǒng)故障分析

主要研究電力系統(tǒng)中發(fā)生故障（包括短路、斷線和非正常操作）時，故障電流、電壓及其在電力網(wǎng)中的分布。短路電流計(jì)算是故障分析的的主要內(nèi)容。短路電流計(jì)算的目的，是確定短路故障的嚴(yán)重程度，選擇電氣設(shè)備參數(shù)。整定繼電保護(hù)，分析系統(tǒng)中負(fù)序及零序電流的分布，從而確定其對電氣設(shè)備和系統(tǒng)的影響。

電力系統(tǒng)暫態(tài)分析

主要研究電力系統(tǒng)受到擾動后的電磁和機(jī)電暫態(tài)過程，包括電磁暫態(tài)過程的分析和機(jī)電暫態(tài)過程的分析。

電磁暫態(tài)過程的分析

主要研究電力系統(tǒng)故障和操作過電壓及諧振過電壓，為變壓器、斷路器等高壓電氣設(shè)備和輸電線路的絕緣配合和過電壓保護(hù)的選擇，以及降低或限制電力系統(tǒng)過電壓技術(shù)措施的制訂提供依據(jù)。

機(jī)電暫態(tài)過程的分析

主要研究電力系統(tǒng)受到大擾動后的暫態(tài)穩(wěn)定和受到小擾動后的靜態(tài)穩(wěn)定性能。其中暫態(tài)穩(wěn)定分析是研究電力系統(tǒng)受到諸如短路故障，切除或投入線路、發(fā)電機(jī)、負(fù)荷，發(fā)電機(jī)失去勵磁或者沖擊性負(fù)荷等大擾動作用下，電力系統(tǒng)的動態(tài)行為和保持同步穩(wěn)定運(yùn)行的能力。為選擇規(guī)劃設(shè)計(jì)中的電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，校驗(yàn)和分析運(yùn)行中的電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性能和穩(wěn)定破壞事故，制訂防止穩(wěn)定破壞的措施提供依據(jù)。靜態(tài)穩(wěn)定分析為確定輸電系統(tǒng)的輸送功率，分析靜態(tài)穩(wěn)定破壞和低頻振蕩事故的原因，選擇發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的形式和參數(shù)提供依據(jù)。

電力系統(tǒng)分析工具三要有暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析儀、物理模擬裝置和計(jì)算機(jī)數(shù)字仿真。

暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析儀用阻抗模型模擬電力網(wǎng)用于電磁暫態(tài)過程的研究。其變壓器、線路的頻變電氣參數(shù)具有較高精度，而且利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集處理和分析，有較強(qiáng)的實(shí)用價值。

電力系統(tǒng)動態(tài)模擬裝置

曾廣泛用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定研究和機(jī)電暫態(tài)分析。該模擬裝置的所有元件均為物理仿真模型，模擬產(chǎn)生的物理現(xiàn)象可與實(shí)際電力系統(tǒng)一一對應(yīng)，可用于考核校驗(yàn)實(shí)際電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和自動裝置。但由于模擬裝置中元件的數(shù)量有眼，模擬試驗(yàn)周期長以及計(jì)算機(jī)數(shù)字仿真的迅速發(fā)展等原因，其實(shí)際應(yīng)用受到了限制。

計(jì)算機(jī)數(shù)字仿真

目前電力系統(tǒng)分析的主要方法。電力系統(tǒng)分析的理論研究和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了電力系統(tǒng)分析方法的進(jìn)步和發(fā)展。理論研究為電力系統(tǒng)分析建立了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，例如三相交流電力系統(tǒng)不對稱故障和操作下電壓、電流計(jì)算的對稱分量法，以及描述同步電機(jī)的電壓、電流、磁鏈等電磁量與轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等機(jī)械量之間的相互關(guān)系的派克方程。前者為現(xiàn)代電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分析提供了重要的方法依據(jù)，而后者奠定了同步電機(jī)暫態(tài)分析的基礎(chǔ)。矩陣、圖論、數(shù)值計(jì)算等與計(jì)算機(jī)相關(guān)的應(yīng)用數(shù)學(xué)分支在電力系統(tǒng)分析領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展，使電力系統(tǒng)分析數(shù)學(xué)表達(dá)的形式、建立數(shù)學(xué)模型的方法、數(shù)值計(jì)算方法等方面發(fā)生了很大變化，從而大大提高了電力系統(tǒng)分析的規(guī)模和速度，適應(yīng)了現(xiàn)代大規(guī)模電力系統(tǒng)（幾千個節(jié)點(diǎn)、上萬條支路）和實(shí)時控制快速分析的需要，這是其他分析手段無法比擬的。2100433B

本書的英文版作為《電力工程手冊》五卷集的一部分，涵蓋了電力系統(tǒng)潮流計(jì)算、高電壓與電磁暫態(tài)、電網(wǎng)規(guī)劃、電力市場和電力電子技術(shù)等方面的內(nèi)容，并在歐美電力工程領(lǐng)域中享有盛譽(yù)的LLGrigsby、Andrew Hanson、Pritindra Chowdhuri、Gerry Sheblé和 Mark Nelms等人指導(dǎo)下精心完成。書中還包括了大量國外電力系統(tǒng)分析方面的新近研究成果，這些內(nèi)容可以為國內(nèi)研究人員在相關(guān)專題的研究中提供參考。

本書詳細(xì)講解了相關(guān)領(lǐng)域的理論知識，并附加了眾多照片、圖形，可以幫助讀者更好地理解相關(guān)內(nèi)容。每一章節(jié)的更新部分都包括了相關(guān)領(lǐng)域在理論和技術(shù)發(fā)展的前沿內(nèi)容，以及相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際應(yīng)用情況。主要內(nèi)容包括：

 電力系統(tǒng)分析與仿真

 電力系統(tǒng)暫態(tài)過程及高電壓

 電力系統(tǒng)規(guī)劃與可靠性

 電力電子理論及其在可再生能源發(fā)電中的應(yīng)用

本書可作為從事電力系統(tǒng)自動化專業(yè)研究等相關(guān)工作的專業(yè)技術(shù)人員，以及高校電氣工程自動化專業(yè)或其他相關(guān)專業(yè)的本科生、研究生的參考讀物。