浅谈电力系统配电网潮流计算

李保平

摘要：潮流计算是配电网络精准分析的根本算法，配电网在重组、优化、评估过程中都需要电网的潮流数据，潮流计算一般采用数学迭代法，配电网一般呈网络结构辐射状分布，总长度较长分支多，且线径比输电网细。由于以上原因配电网的R/X比值大，无法满足P，Q解耦条件（X>R），传统的计算方法（FDLF）在此类计算中通常很难收敛。而潮流计算在电网分析计算中具有收敛速度快、计算简单且效率高的特点、在电力系统的在线评估分析中有广阔的应用前景。

关键词：电力;潮流计算;配电网;系统

一、当前配电网计算现状

当前先进的电力调度需要对电网的各设备和设施构件进行在线实时监控，调度人员根据实时传输的监控信息对当前电网运行情况和预判事故进行精确分析，在线实时监控和分析需要大量的数据运算，然而配电网大多采用环网设计、开环运行，且R/X比值大，无法满足P，Q解耦条件（X>R），采用传统的计算方法（FDLF）在此类计算中通常很难收敛，^[1]这就对电网分析的计算方法和计算效率、提出了更高的要求，另外多年电力行业大量的资源投入到了电力输电系统的研究，对配电系统分析计算的研究投入较少，致使配电领域的计算方法较为落后。以前大多数人都是围绕牛顿法改进和P-Q法的分解对潮流算法进行研究的，利用先进的算法进行配电网的分析计算的较少，但随着数学算法的高速发展，特别是AI技术的快速发展、催生出了一些先进的算法，如遗传算法、人工神经网络、模糊计算法、这些算法也被引入到传统的潮流算法里边。但是，截止今日这些新的模型和算法还不能涵洞牛顿法和P-Q分解法的基石地位^[2]。随着电力系统不断扩张，将会对电力分析计算提出更加严苛的要求，采用计算机并行将会在潮流计算广泛的应用，配电网分析计算必将是今后电力行业研究的重点。

二、中低压配电网的潮流计算

中低压配电网的潮流计算，如图1-1所示的辐射状配电馈线，互为父子节点，互为父子节点，支路和互为父子支路，为由节点的节点组成的节点集。考虑负荷的电压静特性（并联电容器等对地支路统一考虑成恒阻抗负荷），则配电潮流前推回代法的第步迭代公式如下：

节点的前推计算公式为

（1-1）

（1-2）

式中（）为支路的阻抗;（）为馈线支路上的功率损耗。

节点i的回推计算公式为

（1-3）

（1-4）

式中为节点复电压的共轭。

配电潮流前推回代算法的迭代步骤是：

初始化：给定配电馈线根节点电压，并为其它节点电压赋初值;

考虑负荷电压静特性，计算负荷数据

从各负荷节点出发，先子节点后父节点，用式（1-1）和式（1-2），通过前推计算，由节点电压分布求支路功率分布;

根节点出发，先父节点后子节点，用式（1-3）和式（3-4），通过回推计算，由支路功率分布求节点电压分布;

判断相邻两次迭代电压差的模分量的最大值是否小于给定的收敛指标，若是，则停止计算，否则，k=k+1，转步

三、IEEE-13节点网络算例分析

配电网网络参数表如下：

计算结果分析：

采用前推回代法，收敛精度为=0.001时，迭代次数为k=2

当=0.00000001时，迭代次数k=3;改变R/X的比值，收敛精度=0.001时，迭代次数k=2，收敛精度=0.00000001时，迭代次数k=3。

通过分析可以得出：配电网潮流计算的前推回代法的迭代次数与收敛精度有关，具有收敛性好、效率高的特点。前推回代法与负荷有关，负荷越大，迭代次数越多;负荷越小，迭代次数越少。

四、结论

潮流计算是电力系统稳态分析的重要内容，也是分析许多电力系统非稳态问题的基础，采用前推回代法研究配電网潮流计算时，有较好的收敛性具有收敛速度快、计算效率高、在配电系统的在线分析中有着良好的应用前景。

参考文献

[1]牛焕娜，井天军，李汉成，杨明皓，鲁籍元. 基于回路分析的含分布式电源配电网简化潮流计算[J]. 电网技术. 2013.（04）. 1033-1038

[2]马广原. 对城市低压配电网改造的探析[J]. 电子世界. 2014.（14）. 51 [3]牛焕娜，井天军，李汉成，杨明皓，鲁籍元. 基于回路分析的含分布式电源配电网简化潮流计算[J]. 电网技术. 2013.（04）. 1033-1038

（作者单位：酒钢集团榆中钢铁有限责任公司）