第6章舰船电网潮流计算方法
6.1 舰船电网潮流计算概述
所谓电网的潮流,是指在某工况下运行的电力系统中所有体现和反应能量状态及其分配状况的运行参数的全体,包括各个母线电压的大小和相位、各个发电机和负荷的功率及电流,以及各个变压器和线路等元件所通过的功率、电流和其中的损耗。潮流计算是电力系统分析中的一种最基本的计算,它的任务是在已知(或给定)某些运行参数的情况下,计算出系统中全部的运行参数。
舰船电网的潮流计算的方法是由陆地电网的潮流计算发展而来的,目前陆上复杂电力系统潮流计算发展得比较快,通常采用输电和配电分开计算的方法。对于复杂的舰船电力网络来说,尽管虽与陆上配电网络有许多相似之处,但其独特的之处更多,不能完全照搬陆上配电系统的方法。虽然舰船电力系统也由发电设备、变配电装置、输电网络、用电设备等组成,但舰船电力系统的电站容量、连接方式、电压等级、输配电装置等部分与陆地上的电力系统有很大差别,所以不能照搬陆上电力系统的模型。目前,陆上电力系统所用的潮流计算方法牛顿?拉夫逊法、快速解耦法等都不适用于舰船电网,下面分析其不适用的原因。
(1)牛顿?拉夫逊法是陆上电力系统最常用的方法,方法是先设定初始电压值,并利用雅可比矩阵求取电压增量,随后进行反复迭代。当应用于舰船电力系统时,由于系统负荷量相对发电机而言较大,导致所求得的雅可比矩阵可能变为奇异的,无法计算。另外,此法仅当设定的初始值必须接近实际值时,计算结果才准确。因此,舰船电力系统中,一般不应采用此方法。
(2)快速解耦法是在牛顿?拉夫逊法基础上的改进法,它是利用陆上电力系统中,线路电抗与电阻之比较大的特点,将雅可比矩阵进行简化处理,实现简化计算。快速解耦法在输电网中常用,但在配电网中难以收敛。虽然有些学者为使快速解耦算法能在配电网中得以继续应用而作了一些有益的尝试,如应用某些补偿技术处理较大的线路,但这些方法都使算法复杂化,从而丧失了快速解耦算法本身的计算量小、可靠收敛的特点。当用于舰船电力系统支路时,电抗与电阻之比非常小,与此法要求的前提条件正相反,因此快速解耦法不适用于舰船电力系统。
现有文献中能够应用于舰船电力系统中的方法主要有三种:节点电势法、前推回代法、回路阻抗法。
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