淺談電力系統(tǒng)配電網(wǎng)潮流計算

李保平

摘要：潮流計算是配電網(wǎng)絡(luò)精準(zhǔn)分析的根本算法，配電網(wǎng)在重組、優(yōu)化、評估過程中都需要電網(wǎng)的潮流數(shù)據(jù)，潮流計算一般采用數(shù)學(xué)迭代法，配電網(wǎng)一般呈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)輻射狀分布，總長度較長分支多，且線徑比輸電網(wǎng)細。由于以上原因配電網(wǎng)的R/X比值大，無法滿足P，Q解耦條件（X>R），傳統(tǒng)的計算方法（FDLF）在此類計算中通常很難收斂。而潮流計算在電網(wǎng)分析計算中具有收斂速度快、計算簡單且效率高的特點、在電力系統(tǒng)的在線評估分析中有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：電力;潮流計算;配電網(wǎng);系統(tǒng)

一、當(dāng)前配電網(wǎng)計算現(xiàn)狀

當(dāng)前先進的電力調(diào)度需要對電網(wǎng)的各設(shè)備和設(shè)施構(gòu)件進行在線實時監(jiān)控，調(diào)度人員根據(jù)實時傳輸?shù)谋O(jiān)控信息對當(dāng)前電網(wǎng)運行情況和預(yù)判事故進行精確分析，在線實時監(jiān)控和分析需要大量的數(shù)據(jù)運算，然而配電網(wǎng)大多采用環(huán)網(wǎng)設(shè)計、開環(huán)運行，且R/X比值大，無法滿足P，Q解耦條件（X>R），采用傳統(tǒng)的計算方法（FDLF）在此類計算中通常很難收斂，^[1]這就對電網(wǎng)分析的計算方法和計算效率、提出了更高的要求，另外多年電力行業(yè)大量的資源投入到了電力輸電系統(tǒng)的研究，對配電系統(tǒng)分析計算的研究投入較少，致使配電領(lǐng)域的計算方法較為落后。以前大多數(shù)人都是圍繞牛頓法改進和P-Q法的分解對潮流算法進行研究的，利用先進的算法進行配電網(wǎng)的分析計算的較少，但隨著數(shù)學(xué)算法的高速發(fā)展，特別是AI技術(shù)的快速發(fā)展、催生出了一些先進的算法，如遺傳算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊計算法、這些算法也被引入到傳統(tǒng)的潮流算法里邊。但是，截止今日這些新的模型和算法還不能涵洞牛頓法和P-Q分解法的基石地位^[2]。隨著電力系統(tǒng)不斷擴張，將會對電力分析計算提出更加嚴苛的要求，采用計算機并行將會在潮流計算廣泛的應(yīng)用，配電網(wǎng)分析計算必將是今后電力行業(yè)研究的重點。

二、中低壓配電網(wǎng)的潮流計算

中低壓配電網(wǎng)的潮流計算，如圖1-1所示的輻射狀配電饋線，互為父子節(jié)點，互為父子節(jié)點，支路和互為父子支路，為由節(jié)點的節(jié)點組成的節(jié)點集。考慮負荷的電壓靜特性（并聯(lián)電容器等對地支路統(tǒng)一考慮成恒阻抗負荷），則配電潮流前推回代法的第步迭代公式如下：

節(jié)點的前推計算公式為

（1-1）

（1-2）

式中（）為支路的阻抗;（）為饋線支路上的功率損耗。

節(jié)點i的回推計算公式為

（1-3）

（1-4）

式中為節(jié)點復(fù)電壓的共軛。

配電潮流前推回代算法的迭代步驟是：

初始化：給定配電饋線根節(jié)點電壓，并為其它節(jié)點電壓賦初值;

考慮負荷電壓靜特性，計算負荷數(shù)據(jù)

從各負荷節(jié)點出發(fā)，先子節(jié)點后父節(jié)點，用式（1-1）和式（1-2），通過前推計算，由節(jié)點電壓分布求支路功率分布;

根節(jié)點出發(fā)，先父節(jié)點后子節(jié)點，用式（1-3）和式（3-4），通過回推計算，由支路功率分布求節(jié)點電壓分布;

判斷相鄰兩次迭代電壓差的模分量的最大值是否小于給定的收斂指標(biāo)，若是，則停止計算，否則，k=k+1，轉(zhuǎn)步

三、IEEE-13節(jié)點網(wǎng)絡(luò)算例分析

配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)表如下：

計算結(jié)果分析：

采用前推回代法，收斂精度為=0.001時，迭代次數(shù)為k=2

當(dāng)=0.00000001時，迭代次數(shù)k=3;改變R/X的比值，收斂精度=0.001時，迭代次數(shù)k=2，收斂精度=0.00000001時，迭代次數(shù)k=3。

通過分析可以得出：配電網(wǎng)潮流計算的前推回代法的迭代次數(shù)與收斂精度有關(guān)，具有收斂性好、效率高的特點。前推回代法與負荷有關(guān)，負荷越大，迭代次數(shù)越多;負荷越小，迭代次數(shù)越少。

四、結(jié)論

潮流計算是電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析的重要內(nèi)容，也是分析許多電力系統(tǒng)非穩(wěn)態(tài)問題的基礎(chǔ)，采用前推回代法研究配電網(wǎng)潮流計算時，有較好的收斂性具有收斂速度快、計算效率高、在配電系統(tǒng)的在線分析中有著良好的應(yīng)用前景。

參考文獻

[1]牛煥娜，井天軍，李漢成，楊明皓，魯籍元. 基于回路分析的含分布式電源配電網(wǎng)簡化潮流計算[J]. 電網(wǎng)技術(shù). 2013.（04）. 1033-1038

[2]馬廣原. 對城市低壓配電網(wǎng)改造的探析[J]. 電子世界. 2014.（14）. 51 [3]牛煥娜，井天軍，李漢成，楊明皓，魯籍元. 基于回路分析的含分布式電源配電網(wǎng)簡化潮流計算[J]. 電網(wǎng)技術(shù). 2013.（04）. 1033-1038

（作者單位：酒鋼集團榆中鋼鐵有限責(zé)任公司）