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28.4 : 電力潮流問題と解決策

電力潮流問題解析は、伝送線路、変圧器、負荷などのネットワークコンポーネントの有効電力と無効電力の潮流を決定するための基本です。電力システムの単線図には、バス、伝送線路、変圧器に関するデータが表示されます。システム内の各バス k は、電圧振幅 V_k​、位相角 δ_k​、有効電力 P_k、無効電力 Q_k​ という 4 つの主要変数によって特徴付けられます。これらの 4 つの変数のうち 2 つは入力であり、残りは電力潮流プログラムによって計算されます。バス k に供給される電力は、発電機と負荷コンポーネントの観点から表現できます。

Equation1

Equation2

電力システム内のバスは、動作特性に基づいて、スイングバス、負荷 (PQ) バス、電圧制御バスの 3 種類に分類されます。スイングバスの電圧振幅はユニットあたり 1.0 に近く、位相角は 0 度です。負荷 (PQ) バスでは、有効電力と無効電力が指定されますが、電圧振幅と位相角は不明です。電圧制御バスの場合、有効電力と電圧振幅が指定されます。

ネットワークの現在の方程式はアドミタンス行列で表現されます。

Equation3

ここで、I は注入されるソース電流のベクトル、V はバス電圧のベクトルです。各バス k の電流と複素電力は次のようになります。

Equation4

Equation5

電力潮流問題を解くための 2 つの主な反復法は、ガウス・ザイデル法とニュートン・ラプソン法です。ガウス・ザイデル法は、ノード方程式を反復的に解き、既知の電力値を使用して負荷バスの電流を再計算し、収束するまで電圧制御バスの無効電力を調整します。ニュートン・ラプソン法は、電力潮流方程式を線形化し、電圧補正にヤコビ行列を使用します。通常、収束が速く、大規模システムに適しています。これらの反復法は、電力システムが指定されたパラメータ内で動作し、ネットワーク全体の安定性と効率性を維持するために不可欠です。

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