探究电力调度系统中拓扑分析及潮流计算方法

杨 勇

（国网重庆市电力公司北碚供电分公司，重庆 400700）

1 电力系统网络建模

对于电气系统而言，其组成元素的复杂性不言而喻，这与电力系统本身特点存在非常紧密的关联性，因此，在对电力系统网络进行研究的过程中，可以通过其所具有的复杂性特征进行研究。在对其研究过程中，可将其视作成一个复杂网络模型，对其网络特性进行详细分析。并且在研究分析的过程中，还的对该系统所存在的物理特性进行研究与分析。就某些相关的研究而言，对该系统所具有的物理特性也给予了一定的关注，并将一些相关的参量和指标进行引入，然而对网络静态模型进行建立的过程中，对该系统所存在的物理特性考虑不足。通常以对待网络的视角层面认识电力系统网络特性。

2 拓扑分析法研究状况

2.1 拓扑分析的方法

电气岛分析以及母线分析二者在拓扑分析内具有非常类似的特征。就深度优先遍历而言，其出发于某个任意的顶点，开始进行搜索，在此过程中还在一条路线上进行沿袭，最终搜索到不存在邻接点的顶点。之后再退一步，观察该邻接点还是否存在，进而对新的线路进行寻找，循环进行，对该路线上存在的各点进行有效的访问。

上述情况结束后，并再出发于无相连的新点，对全部的点进行逐一访问。而广度优先遍历，主要对某个点进行搜索，并在该顶点上对所接近的领接点上进行寻找。之后对其之外的全部领接点的邻接点进行访问，如此循环，将全部的点都访问完成。通过对比得知，深度优先遍历应当进行有效的回溯，对于某个点的访问需要进行很多次，广度优先遍历则与之存在很大的不同，在对点进行访问的过程中能够只需一次就可完成，同时点的初选对访问次数没有影响。相较而言后者更具优势。

2.2 关于初始拓扑与局部拓扑

过去电气岛分析一般都是在节点融合以及深度与广度优先遍历来进行单一的分析，在拓扑点寻找的过程中利用支路即可获得。但因许多连接点同时存在拓扑点中，因此经常存在阻碍情况的出现。在现代科技水平不断提升的过程中，局部拓扑以及初始拓扑二者的应用越加广泛。同时在其设计方案上也较之前出现了非常明显的改进：（1）拓扑分析实现了节点融合域邻接矩阵以及广度优先遍历二者的相互结合。综合了不同拓扑分析手段存在的优点，可以找具体情况进行，最佳方案的选择，有效的降低了某个单一措施存在的不足。（2）“母线一支路”和“支路一母线”的生成能够有效地促进拓扑分析问题以及其反应的速度。3.标号不必进行修改，其方式通过对象方式来实现，操作过程可直接进行，更加快速，降低了错误的发生率。

3 潮流计算方法的研究

3.1 潮流计算传统解法存在的问题

牛顿法在对潮流进行计算中应用最佳。该方法具有非常好的收敛特征，然而其对初始值就非常严格的要求。因此，必须要注重初始值，倘若该值没有进行准确选择，对其收敛性会形成很大影响，也会导致无法获得电力系统之外超出的定义解。电力系统中额定电压周围的节点是该系统的主要运行标志，电压相角在该节点上没有太大的差别，通过平均电压初值就能取得较好的效果。在潮流计算中PQ分解以及牛顿-拉夫逊法在其中发挥着非常重要的作用。对于多节点潮流情况的求解，要对其导数值以及函数值进行计算才能获得迭代时求解方程组，如果真实值与初始值二者存在很大的差距，就会极大的增加迭代次数，影响其收敛性。一些小阻抗以及零阻抗的某些参数，会因其导致节点病态特征存在于矩阵上，对其精度以及其收敛性造成很大的影响。倘若与假设的目的相比，快速解藕法难以实现，就会相应的增加迭代次数，导致不收敛的情况出现。在梳子状放射结构以及如负重荷就会形成病态系统，出现不收敛以及震荡的计算过程。

3.2 智能算法

由于牛顿法本身所存在的某些缺陷，伴随科学技术的不断提升，智能算法获得了极大的发展。如遗传算法以及蚁群算法现已得到了非常好的应用。牛顿算法在其应用的过程中常会出现收敛慢以及不收敛的情况，这是由于选择的初始点不合适以及奇异系数矩阵所引起，而将加速LM算法以及蚁群算法二者有效的进行结合，就可有效的避免这种情况的出现。收敛速度可以通过蚁群算法得以解决，然而其计算后期的解却不容易找到。在速度上遗传与之相比，不够快，所以仅能对种群少的进行选取，其收敛则可逐渐进行。因此，对两种算法可以进行有效融合，并可有效地结合逐渐缩小区间大小的方法。在一些没有导数方程的求解时，牛顿法本身存在一定的缺陷性，智能算法与之相比，减少的导数的求解过程，因此对于此类方程的求解，相较于牛顿算法，该方法具有很大的优势特点。遗传算法在相同的迭代次数时，其精度会非常的高，而在速度上蚁群算法优势更加明显。

总之，网络拓扑分析在电力系统调度中有着极其重要的作用，一方面可以提供电网的运行情况，另一方面可以给出后续潮流计算所需要的数值模型。如何在电网的运行情况发生变化时快速及时地实现拓扑与给出拓扑分析是其工作的重中之重和核心内容。而利用潮流计算方法，建立电网模型，根据潮流计算的结果，从中找出经济的运行条件，调整运行方式，对电网的经济运行意义重大。

[1] 薛振宇，房大中.基于双向迭代的交直流互联电力系统潮流计算[J].电力系统自动化，2015，（09）.