榮華等

摘要：配電網(wǎng)在接入分布式電源后會(huì)發(fā)生很大變化，使傳統(tǒng)的潮流計(jì)算方法無(wú)法滿足計(jì)算要求。根據(jù)PQ型、PV型及PQ（V）型節(jié)點(diǎn)模型的技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)處理后，在闡述前推回代法基本原理的基礎(chǔ)上，提出改進(jìn)后的潮流計(jì)算方法。應(yīng)用該方法在IEEE33節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)上進(jìn)行仿真計(jì)算，計(jì)算不同類型DG在接入位置、容量及布局變化時(shí)對(duì)系統(tǒng)電壓的影響，驗(yàn)證各種情況下該算法的收斂性。

關(guān)鍵詞：分布式電源；配電網(wǎng)；潮流計(jì)算；前推回代

中圖分類號(hào)：TM744 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2015）01-0047-04

隨著智能電網(wǎng)的快速發(fā)展，分布式發(fā)電逐漸成為電力系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)，其中含分布式電源的配電網(wǎng)潮流計(jì)算是具有代表性的問(wèn)題之一。接入分布式電源后配電網(wǎng)發(fā)生很大變化，傳統(tǒng)的配電網(wǎng)潮流計(jì)算方法已不能適應(yīng)系統(tǒng)分析的需要，因此提出一種基于傳統(tǒng)前推回代法的改進(jìn)方法。先建立3種分布式電源并網(wǎng)模型，分別為PQ、PV以及PQ（V）型節(jié)點(diǎn)模型，然后在闡述前推回代法基本原理的基礎(chǔ)上，提出改進(jìn)后的潮流計(jì)算方法，最后通過(guò)仿真計(jì)算進(jìn)行驗(yàn)證。

1 分布式電源并網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)模型

傳統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)一般只含有平衡節(jié)點(diǎn)和PQ節(jié)點(diǎn)，以變電站出口母線為平衡節(jié)點(diǎn)，其他節(jié)點(diǎn)為PQ節(jié)點(diǎn)。分布式電源具有多樣性，網(wǎng)絡(luò)中接入DG后會(huì)使配電網(wǎng)出現(xiàn)多個(gè)包括PQ節(jié)點(diǎn)、PV節(jié)點(diǎn)、PQ（V）節(jié)點(diǎn)在內(nèi)的多種類型節(jié)點(diǎn)，導(dǎo)致配電網(wǎng)的潮流變得更加復(fù)雜和難以確定。因此，將分別對(duì)3種節(jié)點(diǎn)的模型進(jìn)行闡述。

1.1 PQ節(jié)點(diǎn)模型

與普通負(fù)荷相比，此種節(jié)點(diǎn)類型DG功率流向相反，故其潮流計(jì)算模型將有功及無(wú)功改變符號(hào)即可。 1.2 PV節(jié)點(diǎn)模型

PV節(jié)點(diǎn)模型的有功功率P和電壓V恒定，潮流計(jì)算模型中的有功功率改變符號(hào)，節(jié)點(diǎn)電壓等于DG輸出電壓。

2 潮流計(jì)算方法

2.1 引入DG后網(wǎng)絡(luò)的修改方案

1）加入PQ型DG，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不修改，將功率改變符號(hào)后疊加到加入節(jié)點(diǎn)負(fù)荷功率上。

2）加入PV型DG和PQ（v）型DG，將其看作獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)，并使其通過(guò)一條具有零阻抗和零電抗的虛擬支路與配電網(wǎng)相連（如圖1中虛線所示）。

2.2 改進(jìn)算法過(guò)程描述

結(jié)合前推回代方法框架，改進(jìn)算法描述如下：

1） 讀取系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)，形成節(jié)點(diǎn)電抗矩陣，給定最大迭代次數(shù)。

2） 設(shè)定所有負(fù)荷節(jié)點(diǎn)和PQ型DG的P，Q為給定值，其電壓初值為基準(zhǔn)電壓；設(shè)置PV型DG節(jié)點(diǎn)的P，V為給定值，其無(wú)功初值為上下限值的1/2；設(shè)置PQ（V）型DG節(jié)點(diǎn)的P為給定值，電壓為基準(zhǔn)電壓，無(wú)功初值為基準(zhǔn)電壓函數(shù)計(jì)算值。

3） 進(jìn)行前推回代計(jì)算時(shí)，從線路最末端開(kāi)始，以初值電壓和功率為已知條件，計(jì)算支路首端功率，依此類推，到電源節(jié)點(diǎn)為止；從電源節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，以首端功率和首端電壓為已知條件計(jì)算末端電壓，依此類推，直至線路最末端。

4） 獲取各節(jié)點(diǎn)電壓，然后對(duì)PV，PQ（V）型DG的無(wú)功功率進(jìn)行調(diào)整。

5） 重置PV型DG節(jié)點(diǎn)以及其相連節(jié)點(diǎn)的電壓為給定初值，進(jìn)行下一次迭代計(jì)算。

6） 校驗(yàn)電壓差值是否滿足計(jì)算精度要求，滿足則迭代收斂，轉(zhuǎn)步驟7）；否則，判斷是否滿足最大迭代次數(shù)要求，若滿足則轉(zhuǎn)7），不滿足則轉(zhuǎn)步驟3）。

7） 計(jì)算結(jié)束，輸出潮流計(jì)算結(jié)果。

3 算例仿真分析

為驗(yàn)證分析算法的有效性和收斂性，采用IEEE33節(jié)點(diǎn)配電系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算。系統(tǒng)母線電壓取10.5 kV，收斂精度為0.001，系統(tǒng)如圖2所示。

3.1 含PQ型DG的配電網(wǎng)潮流計(jì)算

分別在節(jié)點(diǎn)10，14，18處加入容量為500+j400 kV·A的DG，1-18單數(shù)節(jié)點(diǎn)的電壓（kV）計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

在節(jié)點(diǎn)16分別加入容量為200+j160，400+j320，600+j480 kV·A的DG，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

由表1和表2可得出以下結(jié)論：1） 沒(méi)有DG加入時(shí)，多個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓已經(jīng)越過(guò)安全運(yùn)行的下限，DG投入運(yùn)行提高了系統(tǒng)電壓水平；2） 在DG容量相同的情況下，位置越靠近線路末端，對(duì)線路電壓分布的影響越大；3） 在位置相同的情況下，DG的容量越大，整體電壓水平就越高。

3.2 含PV型DG的配電網(wǎng)潮流計(jì)算

分別在節(jié)點(diǎn)10，14，18處加入有功功率恒定600 kW的DG，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

在節(jié)點(diǎn)16分別加入有功為400，600，800 kW的DG，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

由表3和表4可得出以下結(jié)論：1） 與PQ型DG相同，PV型DG同樣能夠提高系統(tǒng)的電壓水平；2） 將容量相同的DG放置在不同位置時(shí)，電壓分布差異較大。加入DG位置的電壓會(huì)保持在指定值，兩端電壓相應(yīng)下降，但與不加入DG相比有顯著提高。位置相同時(shí)，不同容量影響很小。3） PV型DG的最優(yōu)位置是饋線中部。

3.3 含PQ（V）型DG的配電網(wǎng)潮流計(jì)算

分別在節(jié)點(diǎn)10，14，18處加入有功功率恒定600 kW的DG，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5。

在節(jié)點(diǎn)16分別加入有功為400，600，800 kW的DG，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表6。

由表5和表6可得出以下結(jié)論：1）PQ（V）型DG接入系統(tǒng)時(shí)，會(huì)使全網(wǎng)各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓得到提升，但其提升性能較弱。就接入位置來(lái)說(shuō)，位置越靠近饋線末端，改善效果越好。2）于PQ（V）型DG容量變化對(duì)電壓提升效果影響較小。

3.4 各種情況的收斂分析

計(jì)算結(jié)果顯示：1） 沒(méi)有安裝DG時(shí)潮流計(jì)算的迭代次數(shù)為4次；2） 加入DG后，算法的收斂性與其安裝位置及容量有一定關(guān)系，經(jīng)過(guò)4～7次迭代都能達(dá)到很高的計(jì)算精度。

4 結(jié)論

探討3種節(jié)點(diǎn)類型的分布式電源在前推回代潮流計(jì)算中的計(jì)算模型、無(wú)功調(diào)整方法、并網(wǎng)修改方案，在前推回代法的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出一種適合各種DG的改進(jìn)潮流算法。對(duì)3種類型DG在不同接入位置和接入容量時(shí)的配電網(wǎng)電壓分布仿真，全面分析、總結(jié)各種類型DG接入對(duì)配電網(wǎng)電壓的影響規(guī)律。仿真結(jié)果與理論分析情況相符，表明提出的改進(jìn)前推回代算法具有較好的有效性，能夠滿足潮流計(jì)算要求，同時(shí)也具有良好收斂性和適應(yīng)性，可為含分布式電源配電網(wǎng)潮流計(jì)算的相關(guān)研究提供參考。

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Abstract： Distribution network will be changed greatly when some distributed generations（DGs） are added into it. This makes traditional method of power flow calculation failed. Therefore， an improved method which based on traditional back/forward sweep algorithm will be presented in this paper. According to the technical features of PQ model， PV model and PQ （V） model， some modifications were made for meeting the requirements of the improved method， and then it raised the improved power flow calculation method based on the explanation of basic theory of back/forward sweep algorithm. In the end， plenty of simulations with IEEE 33 buses system were carried out to illustrate the performance of the proposed method， stated the influence of different types of DG to system voltage during the changes of insert position， capacity and layout， and verified the convergence of the method in various situations.

Key words： distributed generation； distribution network； power flow calculation； back/forward sweep