淺談電力系統配電網潮流計算

李保平

摘要：潮流計算是配電網絡精準分析的根本算法，配電網在重組、優化、評估過程中都需要電網的潮流數據，潮流計算一般采用數學迭代法，配電網一般呈網絡結構輻射狀分布，總長度較長分支多，且線徑比輸電網細。由于以上原因配電網的R/X比值大，無法滿足P，Q解耦條件（X>R），傳統的計算方法（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、在電力系統的在線評估分析中有廣闊的應用前景。

關鍵詞：電力;潮流計算;配電網;系統

一、當前配電網計算現狀

當前先進的電力調度需要對電網的各設備和設施構件進行在線實時監控，調度人員根據實時傳輸的監控信息對當前電網運行情況和預判事故進行精確分析，在線實時監控和分析需要大量的數據運算，然而配電網大多采用環網設計、開環運行，且R/X比值大，無法滿足P，Q解耦條件（X>R），采用傳統的計算方法（FDLF）在此類計算中通常很難收斂，^[1]這就對電網分析的計算方法和計算效率、提出了更高的要求，另外多年電力行業大量的資源投入到了電力輸電系統的研究，對配電系統分析計算的研究投入較少，致使配電領域的計算方法較為落后。以前大多數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的分析計算的較少，但隨著數學算法的高速發展，特別是AI技術的快速發展、催生出了一些先進的算法，如遺傳算法、人工神經網絡、模糊計算法、這些算法也被引入到傳統的潮流算法里邊。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用，配電網分析計算必將是今后電力行業研究的重點。

二、中低壓配電網的潮流計算

中低壓配電網的潮流計算，如圖1-1所示的輻射狀配電饋線，互為父子節點，互為父子節點，支路和互為父子支路，為由節點的節點組成的節點集。考慮負荷的電壓靜特性（并聯電容器等對地支路統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。

節點i的回推計算公式為

（1-3）

（1-4）

式中為節點復電壓的共軛。

配電潮流前推回代算法的迭代步驟是：

初始化：給定配電饋線根節點電壓，并為其它節點電壓賦初值;

考慮負荷電壓靜特性，計算負荷數據

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

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

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，若是，則停止計算，否則，k=k+1，轉步

三、IEEE-13節點網絡算例分析

配電網網絡參數表如下：

計算結果分析：

采用前推回代法，收斂精度為=0.001時，迭代次數為k=2

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

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

四、結論

潮流計算是電力系統穩態分析的重要內容，也是分析許多電力系統非穩態問題的基礎，采用前推回代法研究配電網潮流計算時，有較好的收斂性具有收斂速度快、計算效率高、在配電系統的在線分析中有著良好的應用前景。

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簡化潮流計算[J]. 電網技術. 2013.（04）. 1033-1038

[2]馬廣原. 對城市低壓配電網改造的探析[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簡化潮流計算[J]. 電網技術. 2013.（04）. 1033-1038

（作者單位：酒鋼集團榆中鋼鐵有限責任公司）