水电仿真软件中电力网络拓扑分析与虚拟潮流计算

论文摘要

电力系统潮流计算是是电力系统规划设计与运行分析的基本工具。由于电网结构的复杂性,电力系统分析、学员培训等必须依靠电力系统仿真软件。潮流分析是电力系统仿真分析软件中最基本和最重要的内容,它根据给定的运行条件及系统接线情况确定整个电力系统各部分的运行状态。潮流计算以导纳矩阵为基础,电网的网络拓扑是节点导纳矩阵的基础,得到电网的及时拓扑信息是潮流计算的关键。若不能及时准确地随着开关状态变化修改网络拓扑结构,就会造成分析结果的错误。本文将电力系统网络拓扑的静态和动态分析与电力系统的潮流计算两个问题结合起来,构成一个整体,可实时地随着开关等电气元件信息的变化,进行动态虚拟潮流计算。基于面向对象技术,可视化技术可以通过图形化界面实现分析和计算的统一。本文以图形化的丰满水电仿真V3.0软件为背景,分析并实现了电力网络元件模型,在虚拟电网的基础上动态形成导纳矩阵,提出了一种实用的虚拟潮流计算方式。工作主要针对电网规划阶段各种不同的电网接线方式模拟电网运行,通过拓扑分析实现与潮流计算的接口,实现了一个潮流计算的具体电网的数学模型,利用经典的P-Q分解法进行潮流计算,最后通过典型算例系统的仿真,证明了潮流计算的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 电力系统潮流计算相关知识
• 1.2 电力系统虚拟潮流计算的意义
• 1.3 电网网络拓扑分析的引入
• 1.4 论文的章节安排
• 第二章 电网网络拓扑分析的基本方法
• 2.1 电网网络拓扑分析概述
• 2.2 电力系统的接线方式
• 2.3 网络拓扑分析的基本知识
• 2.3.1 拓扑分析的图论基础
• 2.3.2 电网网络拓扑分析的步骤
• 2.4 电网网络拓扑分析的邻接矩阵法
• 2.4.1 矩阵的逻辑运算
• 2.4.2 邻接矩阵分析法简介
• 2.4.3 邻接矩阵分析法的局限性
• 2.5 电网网络拓扑分析的树搜法
• 2.5.1 树搜分析法简介
• 2.5.2 深度优先分析
• 2.5.3 广度优先分析
• 2.5.4 深度优先搜索法的局限性
• 第三章 电网元件建模与拓扑分析
• 3.1 电网元件建模
• 3.1.1 电网元件模型的层次结构
• 3.1.2 电网元件对象
• 3.2 电网元件的自动连接
• 3.3 静态网络拓扑分析
• 3.3.1 等值节点分析
• 3.3.2 电气岛分析
• 3.4 动态网络拓扑分析
• 3.4.1 断路器合闸操作的拓扑追踪
• 3.4.2 断路器跳闸操作的拓扑追踪
• 3.5 电网导纳矩阵的形成
• 第四章 电力系统虚拟潮流计算
• 4.1 潮流计算的数学模型
• 4.1.1 节点网络方程式
• 4.1.2 潮流计算的定解条件
• 4.2 P-Q分解法的潮流算法
• 4.2.1 牛顿-拉夫逊法的基本原理
• 4.2.2 P-Q分解法的原理
• 4.2.3 P-Q分解法的特点
• 4.2.4 P-Q分解法的计算步骤
• 4.3 潮流计算功能设计
• 4.3.1 潮流模块触发条件
• 4.3.2 潮流计算主要子模块
• 4.4 虚拟潮流模块总体结构
• 4.4.1 虚拟电网配置
• 第五章 算例分析
• 5.1 系统界面
• 5.2 程序流程图
• 5.3 算例分析
• 第六章 总结与展望
• 6.1 对论文工作的总结
• 6.2 前景展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文