平衡節點

背景

在電力系統規劃設計和現有電力系統運行方式的研究中，都需要利用潮流計算來定量地分析比較供電方案或運行方式的合理性、可靠性和經濟性。此外，電力系統溉流計算也是計算系統動態穩定和靜態穩定的基礎。所以潮流計算是研究電力系統的一種很重要和很基本的計算。

電力系統分析是電力系統運行和規劃方案的最重要和最基本的的手段，其任務是根據給定的的電網運行方式及系統接線方式求解電力系統的穩態運行狀況。在電力系統運行方式和規劃方案中，都需要進行穩態分析以比較運行方式的的可行性、可靠性、和經濟性。

電力系統穩態分析主要包括兩方面:潮流計算和靜態安全分析。潮流計算針對電力系統各正常運行方式，而靜態安全分析則是研究各種運行方式下個別系統元件退出系統後的狀況，原則上講，靜態安全分析也是潮流計算的一種特殊形式。

電力系統潮流計算在數學上為一組多元非線性方程組的求解，所以解法離不開疊代。潮流計算方法首先要求要可靠的收斂，並給出正確答案。在電力系統潮流計算中，表征各節點運行狀態的參數是該點的電壓向量及復功率，而對每個節點往往給出兩個運行參數，另外兩個為待求量。

根據原始數據給出的方式，電力系統的節點一般分為PQ節點、PV節點及平衡節點。

在潮流計算中，平衡節點一般在系統中只設一個。對這個節點，我們給定該點的電壓幅值，並在計算中取該點電壓向量的方向作為參考軸，相當於給定該點電壓向量的角度為零度。因此，對這個節點給定的運行參數是V和

，因此也可以稱為V

節點。對平衡節點來說，待求量是該點的有功功率P及無功功率Q，整個系統的功率平衡由這一節點來完成。平衡節點一般選擇在調頻發電廠母線比較合理，但在計算時也可能按其它原則來選擇。例如，為了提高導納法潮流程式的收斂性，往往選擇出線最多的發電廠母線作為平衡節點。

平衡節點的A相電壓相位是系統的相位基準，最後計算結果中的所有相位值都是以平衡節點的A相電壓相位作為參考的，所以平衡節點在系統中有且只有一個，它對系統起到功率平衡的作用，可以向系統提供缺損的功率，也可以吸收系統中多餘的功率。

如果一個管理片區是一獨立系統且只有一個電源點，則必須選此電源點為平衡節點。

平衡節點選擇要點：電壓等級高、負荷相對集中。

由於電網網路結構不可能是關於某一點完全對稱的特殊情況，所以平衡節點的改變會導致平衡節點出力的變化。即在斷面潮流已知的前提下，更換平衡節點時電源出力是發生改變的。

在平衡節點電壓給定的條件下，平衡節點的功率是由節點的注入電流的共扼I所決定，當網路結構和參數不變時，也就是給定任意網路結構，I僅由所有剩餘q-1個電流源的共扼所決定。也就是說，平衡節點電源的出力是由其他發電機節點的電源出力所決定。

在電力系統實際運行中，若系統負荷增加，應由平衡節點來增加出力以保持全系統的功率平衡，但當所選平衡節點的出力達到穩定運行的極限時，平衡節點的發電機將不能繼續增加出力，反過來將由其他q-1個電源繼續增加出力以維持系統的功率平衡，並按照電源容量的大小按比例進行負荷的分配。