含分布式电源的配电网潮流改进算法.pdf

第４１卷第５期２０１３年３月１日电力系统保护与控制ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＶ＿０１．４１ＮＯ．５Ｍａｒ．１，２０１３含分布式电源的配电网潮流改进算法司丽梅，谢明霞，徐建军，薛晨光，任伟建，王琼（１．东北石油大学电气信息工程学院，黑龙江大庆１６３３１８；２．中海石油（中国）有限公司丽水作业公司，上海２０００３０）摘要：为了解决传统的配电网潮流算法不能求解含有分布式电源的问题，对传统的前推回代法进行了改进。由于传统的算法不能处理Ｐｖ型节点，引入节点电抗矩阵后，把ＰＶ节点转换为ＰＱ节点进行求解。同时为了解决辐射型配电网传统的无功初值确定方法增加迭代次数的问题，基于无功分摊原理改进了无功初值的确定方法。最后通过对美国ＰＧ＆Ｅ６９节点系统建立了仿真模型，得到了配电网单独地并入相应的视作ＰＱ、ＰＩ、ＰＶ节点的ＤＧ以及各类分布式电源混合安装后潮流计算的迭代次数和计算时间的对比结果和基于分摊原理的方法、初值为０以及初值为平均值三种方法的比较结果通过对结果的分析可以得到：此改进后的算法不论对单个还是混合接入系统的情况都能快速求解；同时新的无功初值确定方法减少了迭代次数，节省了计算时间，验证了改进算法的正确性和可行性。关键词：分布式电源；配电网；潮流计算；无功初值；迭代次数ＩｍｐｒｏｖｅｄｐｏｗｅｒｆｌｏｗｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｗｉｔｈＤＧＹＡＮＬｉ．ｍｅｉ，ＸＩＥＭｉｎｇ．ｘｉａ，ＸＵＪｉａｎ－ｊｕｎ，ＸＵＥＣｈｅｎ．ｇｕａｎｇ，ＲＥＮＷｅｉ－ｊｉａｎ，ＷＡＮＧＱｉｏｎｇ（１．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｑｉｎｇ１６３３１８，Ｃｈｉｎａ２．ＬｉｓｈｕｉＯｐｅｒａｔｉｎｇＣｏｍｐａｎｙ，ＣＮＯＯＣ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００３０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｐｏｗｅｒｆ’ｌｏｗａｌｇｏｒｉｔｈｍｃａｎｔｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｗｉｔｈＤＧｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ’ｂａｃｋ／ｆｏｒｗａｒｄｓｗｅｅｐｍｅｔｈｏｄｉＳｉｍｐｒｏｖｅｄ．ＴｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｃａｎｔｈａｎｄｌｅＰＶｎｏｄｅｓ．ＳＯｔｈｅＰＶｎｏｄｅｓａｒｅｃｏｎｖｅｒｔｅｄｔｏＰＱｎｏｄｅｓｔｏｓｏｌｖｅａｆｔｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇｎｏｄｅｒｅａｃｔａｎｃｅｍａｔｒｉｘ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｔｈａｔｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｒｅａｃｔｉｖｅｉｎｉｔｉａ１ｖａｌｕｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗｉｌｌｉｎｃｒｅａｓｅｉｔｅｒａｔｉｏｎｔｉｍｅｓｉｎｒａｄｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ．ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｔｈｅｒｅａｃｔｉｖｅｉｎｉｔｉａｌｖａｌｕｅｉＳｉｍｐｒｏｖｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｅａｃｔｉｖｅａｐｐｏｒｔｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆＡｍｅｒｉｃａｎＰＧ＆Ｅ６９ｎｏｄｅｓｓｙｓｔｅｍｉＳｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｉｓ．ｔｈｅｉｔｅｒａｔｉｖｅｔｉｍｅｓａｎｄｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｔｉｍｅｏｆｐｏｗｅｒｆｌｏｗｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｒｅｃｏｎｔｒａｓｔｅｄｂｅｔｗｅｅｎｔｗｏｃａｓｅｓ：ｏｎｅｉｓｔｏｃｏｎｎｅｃｔｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｔｏｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇＤＧｓｗｈｉｃｈａｒｅｒｅｇａｒｄｅｄａｓＰＱ，ＰＩ，ＰＶｎｏｄｅｓｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｌｙ，ａｎｄｔｈｅｏｔｈｅｒｉｓｔｏｉｎｓｔａｌｌａｌｌｔｙｐｅｓｏｆＤＧｓｉｎａｍｉｘｅｄｗａｙ．Ｔｈｅｎｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆｍｅｔｈｏｄｓａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄ．ｎａｍｅｌｙ，ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｐｐｏｒｔｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅ．ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｉｔｉａ１ｖａｌｕｅａｓｚｅｒｏａｎｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｖａｌｕｅａｓａｖｅｒａｇｅｖａｌｕｅ．Ａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｃａｎｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｐｏｗｅｒｆｌｏｗｑｕｉｃｋｌｙｉｎｂｏｔｈｃａｓｅｓ；ｍｅａｎｗｈｉｌｅ．ｔｈｅｎｅｗｒｅａｃｔｉｖｅｉｎｉｔｉａｌｖａｌｕｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｉｔｅｒａｔｉｏｎｔｉｍｅｓａｎｄｓａｖｅｓｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｔｉｍｅ，ｗｈｉｃｈｖｅｒｉｆｉｅｓｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｙａｎｄｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｆＤＧ１：ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ；ｐｏｗｅｒｆｌｏｗｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ；ｉｎｉｔｉａ１ｖａｌｕｅｏｆｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒ；ｉｔｅｒａｔｉｖｅｔｉｍｅｓ中图分类号：ＴＭ７４４文献标识码：Ａ———文章编号：１６７４３４１５（２０１３）０５００１７０６０引言目前世界各国大多仍主要采用大电网集中供电的方式，由近年来发生的大面积停电事故看出，大电网供电自身有一定的缺陷，系统内任一点出现故障，都有可能使整个系统瘫痪。而分布式电源基金项目：中国博士后科学基金面上资助（２００９０４６０８６３）黑龙江省教育厅科学技术研究项目计划资助（１２５１１００３），黑龙江省自然科学基金资助项目（Ｅ２０１２６０）（ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＧｅｎｅｒ￣ｉｏｎ，ＤＧ）的出现，可以弥补大电网的这种缺陷。ＤＧ并入大电网，可以实现对大电网的补充，改善系统的稳定性，从而为用户提供更可靠优质的电能【ｌ七Ｊ。ＤＧ并入配电网后，使配电网由原来的单电源系统变成多电源系统，改变了系统的拓扑结构，从而影响潮流的分布。由于传统的配电网潮流计算方法并没有考虑各类形式的ＤＧ，而潮流计算是电力系统的基础计算，因而很有必要研究分布式电源并入配电网的潮流计算。电力系统保护与控制文献［３］对ＤＧ并网的接口形式进行了相关的研究，建立了这些ＤＧ的数序模型，并在潮流计算方法中结合灵敏度补偿法，从而使算法能计算不同种ＤＧ并入配电网下的系统潮流。文献［４］重视了配电网三相参数不平衡与环网问题，对电网中相关元件进行了三相建模解决了不平衡难题，解决环网则是引入补偿原理，从而在解决环网问题的同时也解决了ＰＶ节点难题。文献［５］提出了引入补偿法的改进牛顿法，改进后的牛顿法可以有效地进行接有ＤＧ的配电网三相潮流，由于改进后不用生成雅克比矩阵，故提升了算法的速度性能。本文建立了主流的几类ＤＧ在潮流计算中的节点类型，在传统的前推回代法基础上引入了节点电抗矩阵处理ＰＶ节点，解决了前推回代法对ＰＶ节点的失效问题。并针对辐射状配电网的网络特点，改进了基于无功分摊原理确定ＰＶ型ＤＧ无功初值法，从而使ＰＶ型ＤＧ的无功初值更贴近真实值，从而实现降低迭代次数的目的。通过算例分析对所提方法进行了大量的计算，验证方法能处理含有ＤＧ的配电网潮流计算，并具有较好的收敛性能。１分布式电源在潮流计算中的模型如今主流的分布式电源主要包括风力发电、光伏发电、微型燃气轮机、燃料电池等。１．１风力发电风力发电机一般是异步发电机，由于自身并不能产生无功，所以需要从电网中吸收无功。为了降低网损，一般在机端并联电容器组来补偿无功功率，并通过电容器组的自动分组投切，使得风力发电机的功率因数合乎要求。在潮流计算中，风力发电的有功功率Ｐ通常视为给定值。而安装并联电容器补偿无功后，一般要求功率因数达到０．９以上ｌｏＪ，即ＣＯＳ＞０．９且＜０。因此在含有分布式电源的电网潮流计算中，可以将风力发电机当作ＰＱ节点来处理。与普通的功率大小相等的ＰＱ节点相比，风力发电机只不过是功率流向的方向不同。因而在潮流计算中可以将它看成负的负荷，只需要改变功率输入时的符号即可，无需特殊处理。１．２光伏发电光伏发电是根据光生伏打效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。光伏电池具有无污染，安全可靠且维护简单等优点。光伏电池并网可通过逆变器与大电网相连。逆变器分为电流控制型逆变器和电压控制型逆变器。电流控制型逆变器的输出有功与注入电网电流是恒定值，其注入无功【］大小为式中：，为光伏电池注入电网的恒定电流值；ｅ、ｆ为该ＤＧ并网处电压值的实部与虚部；Ｐ即为ＤＧ输出的有功值。因而在潮流计算中将光伏电池视作ＰＩ节点。ＰＩ节点在潮流计算的处理过程是将本次迭代求得的电压的实部与虚部代入到公式（１）中，从而求得无功值，在下次迭代时，即可转换为ＰＱ节点处理。１．３微型燃气轮机微型燃气轮机发电机大都采用回热式白朗托循环，随着高效回热器由军用转入民用，其发电效率得以提高。微型燃气轮机的电力电子设备接口，主要由ＡＣ／ＤＣ整流器、带电容的直流母线以及ＤＣ／ＡＣ逆变器构成。通过这些电力电子设备，将微型燃气轮机输出的可变电压与可变频率转换成固定电压与固定频率，从而并于电网，向负荷供电Ｌ８Ｊ。因而微型燃气轮机在潮流计算中作为ＰＶ节点考虑。ＰＶ型节点的详细处理方式见下文。１．４燃料电池燃料电池将贮藏在燃料中的化学能（氢气、天然气、甲醇、汽油等）直接转换成电能。通过省略了将燃料首先转换成热能，推动机械运动做功再转为电能这一中间环节，燃料电池的效率不受卡诺热机效率的局限Ｉ１¨Ｊ。燃料到电能的转换效率能够高达６５％，即燃料电池效率基本上能够达到目前运行的中央发电站平均效率的两倍左右。根据相关研究，燃料电池在潮流计算中可作为ＰＶ型节点处理。２潮流算法研究传统的前推回代法不能处理含有分布式电源的配电网潮流计算，核心问题就是传统的前推回代法不能处理ＰＶ型节点。由于ＰＶ型ＤＧ的有功为恒定值，因而只要能将无功功率大小求出，即可将ＰＶ型ＤＧ转换为前推回代法所能处理的ＰＱ型节点。２．１基于无功分摊法确定ＰＶ型ＤＧ无功初值一般情况下，我们将ＰＶ节点的无功初值取为零或者无功上下限之和的一半。这两种方法求法简单，但与无功初值的实际值之间的偏差可能较大。ＰＶ型ＤＧ并网处的无功主要源于无功补偿装置，与ＤＧ的无功输出无关，而与系统中负荷的大小与位置相关，并且与ＰＶ型ＤＧ的并网点的位置也有联系。而无功初值会影响潮流计算的收敛性能，因而本文基于无功分摊原理改进了辐射状配电网ＰＶ节点的无功初值确定方法，准确确定无功初值，提高闰丽梅，等含分布式电源的配电网潮流改进算法．１９．收敛性。ＰＶ节点电压可视作恒定值，而配电网根节点处的电压也为恒定值，假设ＰＶ型ＤＧ的无功补偿装置为无限大，则可认为系统中的无功负荷由根节点与ＰＶ型ＤＧ共同分摊Ｌ１引。配电网多为辐射状网络，为方便计算，根据ＰＶ型ＤＧ并网点的位置，确定一条含有根节点、ＰＶ节点与末节点的线路。根节点与ＰＶ节点之间的无功负荷由两者平均分摊，而ＰＶ节点到末节点之间的无功负荷则都由ＰＶ节点处的ＤＧ提供。若ＰＶ型ＤＧ并网点处于辐射网络多条支路之间，优先选择到末节点无功负荷最大的支路。以图１所示１３节点配电系统为例，假设在节点５和８处分别并入两台ＰＶ型分布式电源ａ和ｂ。则两台ＰＶ型ＤＧ的无功初值为Ｐｏ＝（Ｏｌ＋Ｑ２＋Ｑ３）／２＋（Ｑ５＋Ｑ９）Ｑｂ＝（Ｑ１＋＋Ｑ４）／２＋式中：Ｑ与为分布式电源的无功初值；为节点ｎ处的无功负荷，为节点号。图１１３节点系统示意图Ｆｉｇ．１１３ｎｏｄｅｓｓｙｓｔｅｍｆｉｇｕｒｅ△２．２无功修正值ＱⅣ在一个有个ＰＶ型ＤＧ并入配电网的系统中，设ＤＧ注入电流的方向为正方向，则ＰＶ节点处应满足△＝Ｚ（２）△式中：为节点电压变化量；ｚ为Ｐｖ型ＤＧ的节点阻抗矩阵；为节点注入电流的变化量。而节点注入功率的变化为＝【，（３）一般情况下，在配电网正常运行时，节点电压标幺值近似等于１．０，相角很小ｃｏｓ０１，于是可将视为１，可得△△＝，（４）将Ａ／＝ＡＳ代入到式（２）中可得△△［７Ｚ（５）—再将ＡＳ＝ＡＰｊＡＱ和Ｚ＝Ｒ＋ｊＸ代入式（５）△△中，由于主要由其实部决定，展开后有如下实部方程ＲＡＰ＋ＸＡＱ＝ＡＵ（６）又由于ＰＶ型ＤＧ的有功为恒定值，ＡＰ为零，上式即简化为ＸＡＱ：ＡＵ（７）因而无功修正值即为△ＡＱ＝Ｘ一（８）式中，为节点电抗矩阵［１３】。由式（８）即可求解出无功修正值ＡＱ，从而可在本次迭代之前对ＰＶ节点的无功值进行修正。２．３对ＰＶ节点无功越限问题的处理由ＰＶ节点的无功修正值ＡＱ可得该ＰＶ节点处的无功功率为Ｑ＝＋ＡＱ（９）其中，ｋ为迭代次数。通常情况下，ＰＶ型ＤＧ会给定无功上下限。由于有时会出现ＰＶ节点的无功功率超出无功上下限的情况，因此需对式（９）作如下修改。“Ｑ＝“—Ｑ＋ＡＱＱｉＱ＋ＡＱＱＱ“Ｑ＋ＡＱ＜Ｑｉ（１０）ＱＱ＋ＡＱ＞Ｑ式中：Ｑ一为ＰＶ型ＤＧ的无功上限；Ｑ为无功下限。ＰＶ节点越限时，转成无功为上限或者下限的ＰＱ节点。在下次迭代时，若无功回到上下限范围内时，又回归为ＰＶ节点。因此，ＰＶ型ＤＧ在潮流计算中，会在ＰＶ节点与ＰＱ节点之间不断转换。３算例仿真计算与分析本文主要从如下的三个方面考虑，分别在ＩＥＥＥ３３节点系统与美国ＰＧ＆Ｅ６９节点配电系统上作计算测试，检验算法的有效性与收敛性。第一方面是在算例系统中分别单独地并入相应的视作ＰＱ、ＰＩ、ＰＶ节点的ＤＧ，通过测试潮流计算结果验证算法能否分别处理ＰＱ、ＰＩ、ＰＶ型节点的ＤＧ。第二方面是采用不同的无功初值确定法确定ＰＶ恒定型ＤＧ的无功初值，根据潮流计算的结果，检验基于无功分摊确定无功初值法是否能有效的降低收敛次数。第三方面是将各类分布式电源混合安装并入配电网系统，结合潮流计算结果，测试算法能否处理混合安装并网的情况，进一步检测算法的有效性。一２０．电力系统保护与控制所有测试均在保证配电网络为严格吸收型的受端网络的情况下进行，即ＤＧ的总容量小于配电系统的总负荷量。所用仿真计算机ＣＰＵ为Ｉｎｔｅｌ酷睿２双核Ｐ７４５０，主频为２．１３ＧＨｚ，内存为２ＧＢⅡＤＤＲ。３．１美国ＰＧ＆Ｅ６９节点配电系统测试６９节点配电系统额定电压为１２．６６ｋＶ，系统有功负荷为３．８０２Ｍｗ，无功负荷为２．６９４Ｍｖａｒ，计算精度为＝１０～。具体线路参数见文献［１４１，节点编号与拓扑结构如图２所示，其中０为平衡节点。图２美国ＰＧ＆Ｅ６９节点配电系统结构图Ｆｉｇ．２ＡｍｅｒｉｃａｎＰＧ＆Ｅ６９ｎｏｄｅｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓｔｒｕｃｔｕｒｅｆｉｇｕｒｅ本文在６９节点系统中所做的测试方案详情如下。情况一：分别采用牛顿．拉夫逊法和本文算法计算该６９节点系统正常情况下的潮流，即无ＤＧ并网的情况。通过与牛拉法对比，测试本文算法对正常情况下电力系统潮流的计算能力。方案１．０：采用本文算法计算６９节点系统无ＤＧ并网时的潮流；方案１．１：采用牛顿一拉夫逊法计算６９节点系统无ＤＧ并网时的潮流。情况二：测试本文算法对只有ＰＱ型ＤＧ单独并网下的处理能力。方案２．０：无ＤＧ并网；方案２．１：１台５００ｋＷ的风力机组在节点２３处并网；方案２．２：２台５００ｋｗ的风力机组在节点２３、６７处并网；方案２－３：３台５００ｋＷ的风力机组在节点２３、５０、６７处并网；方案２．４：４台５００ｋＷ的风力机组在节点２３、３２、５０、６７处并网。情况三：只有ＰＩ型ＤＧ并网下，测试算法对ＰＩ节点的处理能力。方案３．１：１台通过电流控制型逆变器并网的５００ｋｗ的光伏发电系统安装在节点２３处；方案３．２：２台通过电流控制型逆变器并网的５００ｋＷ的光伏发电系统分别安装于节点２３、６７处；方案３＿３：３台通过电流控制型逆变器并网的５００ｋＷ的光伏发电系统分别安装于节点２３、５０、６７处。情况四：检测算法对ＰＶ恒定型ＤＧ单独并网时处理潮流的能力。方案４．１：１台输出功率为５００ｋＷ的微型燃气轮机并于节点２３处；方案４．２：１台输出功率为５００ｋＷ的微型燃气轮机并于节点２３处，１台输出功率为５００ｋＷ的燃料电池发电站于节点６７处并网；方案４－３：２台输出功率为５００ｋＷ的微型燃气轮机分别并于节点２３、５０处，１台输出功率为５００ｋＷ的燃料电池发电站于节点６７处并网。情况五：讨论ＰＯ、ＰＩ、ＰＶ恒定型ＤＧ混合并网时，对潮流计算的收敛性能的影响，验证算法对潮流计算的有效性。方案５．１：３台３００ｋｗ风力发电机组分别在节点２０、３２、５０处安装，１台５００ｋＷ微型燃气轮机在节点６７处并网；方案５．２：３台３００ｋＷ风力发电机组分别在节点２０、３２、５０处安装，１台５００ｋＷ光伏发电机组在节点１７处并网；方案５＿３：３台３００ｋＷ风力发电机组分别在节点２０、３２、５０处安装，１台５００ｋＷ微型燃气轮机在节点６７处并网，１台５００ｋＷ光伏发电机组在节点１７处并网；方案５．４：３台３００ｋＷ风力发电机组分别在节点２０、３２、５０处安装，１台输出功率５００ｋＷ燃料电池发电站安装在节点２３处，ｌ台５００ｋＷ微型燃气轮机在节点６７处并网，１台５００ｋＷ光伏发电机组在节点２３处并网。情况六：主要讨论无功初值取０、取无功上下限之和的一半以及基于无功分摊确定无功初值法这三种方法的性能，根据结果分析何种方法能降低潮流计算的迭代次数，提高收敛性能。在输出结果表中，Ａ为为无功初值取为０，方法Ｂ为无功初值取为无功上下限和的一半，而方法Ｃ则是基于无功分摊确定无功初值。方案６．１：１台输出功率为５００ｋＷ的微型燃气轮机并于节点２３处；方案６．２：１台输出功率为５００ｋＷ的微型燃气轮机并于节点２３处，１台输出功率为５００ｋＷ的燃闫丽梅，等含分布式电源的配电网潮流改进算法．２１．料电池发电站于节点６７处并网；方案６－３：２台输出功率为５００ｋＷ的微型燃气轮机分别并于节点２３、５０处，１台输出功率为５００ｋＷ的燃料电池发电站于节点６７处并网；方案６．４：３台输出功率为５００ｋＷ的微型燃气轮机分别并于节点２３、３２、５０处，１台输出功率为５００ｋＷ的燃料电池发电站于节点６７处并网；方案６．５：３台输出功率为５００ｋＷ的微型燃气轮机分别并于节点２３、３２、５０处，２台输出功率为５００ｋｗ的燃料电池发电站于节点２１、６７处并网。以上各方案的仿真计算结果详见表１、表２。表１情况－－￣ｑ５各方案测试结果Ｔａｂｌｅｌｔｅｓｔｒｅｓｕｌｅｏｆ１．５ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ测试方案迭代次数计算时间／ｓ１．０５Ｏ．０ｌ１６０８情况一１．１５Ｏ．１０４００８２．Ｏ５０．Ｏｌ１６０８２．１５０．０１１９ｌ３情况二２．２５０．Ｏ１２００４２．３５０．０１２６６７２．４５０．Ｏ１２５１９３．１５０．０ｌ１６９３情况三３．２５０．０１２１６１３ｌ３５Ｏ．Ｏｌ２００６４．１５０．０ｌ９８０３情况四４．２５０．０２６５８１４．３１００．０３６１８８５．１５０．Ｏ１９９５６５＿２５Ｏ．Ｏ１２２４７情况五５－３６Ｏ．０ｌ９９７１５．４６０．０２５５９９表２情况六各方案下的潮流迭代次数１＇ａｂｌｅ２ｔｉｄｅｉｔｅｒａｔｉｏｎｓｏｆ６ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ方案ＤＧ数量方法Ａ方法Ｂ方法ｃ６．１１６５５６．２２６５５６＿３３６６５１Ｏ６．４４６６５１Ｏ６．５５２７０２１１５３．２结果分析通过对６９节点配电系统上各种方案的仿真计算结果分析，可得出以下结论：１）通过对比牛拉法与本文算法分别计算正常情况下６９节点系统的潮流结果，可以得出，本文算法可以有效地计算电力系统正常情况下的潮流，迭代次数较少，具有较好的收敛能力。２）本文算法可以处理ＰＱ型ＤＧ并网下潮流，ＰＱ型ＤＧ数量的增加，潮流迭代的次数基本与无ＤＧ并网下的迭代次数相同。其中在６９节点系统在第５次迭代达到收敛要求。３）对于ＰＩ型ＤＧ的并网，算法也能有效求解系统的潮流，并且迭代次数与无ＤＧ并网时相差不大。由表１的数据可以看出，尽管ＰＩ型ＤＧ数量有所增加，但是迭代次数基本上没有变动，可见算法有效求解ＰＩ型ＤＧ并网下潮流时，拥有较好的收敛性能。４）由情况三各方案的计算结果可以看出，算法能够有效处理ＰＶ型ＤＧ单独并网时的潮流，迭代次数不多，具有不错的收敛性能。而对情况五的输出结果分析可得，算法的收敛性能与ＰＶ型ＤＧ的无功初值的选取有较大关系，当无功初值贴近真实值时，迭代次数较少；而当无功初值与真实值相差较多时，迭代次数的变化幅度较大。通过表２的结果对比，可以发现ＰＶ型ＤＧ基于无功分摊原理确定无功初值比其他两种方法具有更高的收敛性能。５）通过情况四的测试结果，可以确定本文算法可以有效的计算ＰＱ、ＰＩ、ＰＶ型ＤＧ混合并网时的系统潮流，能应对各类分布式电源并网的复杂情况，具有一定的应用意义。４结论本文通过相关研究确立了风力发电机、光伏电池、微型燃气轮机等分布式电源在潮流计算中的模型，明确了各类分布式电源在潮流计算中的节点类型。分别给出ＴＰＱ、ＰＩ与ＰＶ型ＤＧ在前推回代法中的处理方法，引入了节点电抗矩阵，使ＰＶ节点转换为ＰＱ节点，并基于无功分摊法确定ＰＶ节点的无功初值，使无功初值更接近真实值，从而降低迭代次数，提高算法的收敛性能。在美国ＰＧ＆Ｅ６９节点配电系统的大量计算测试结果表明，本文改进后的前推回代算法能够有效计算分布式电源并网下的系统潮流，满足计算精度，具有较好的收敛性能。参考文献［１］Ｅ１－ＫｈａｔｔａｍＷＳａｌａｍａＭＭＡ．Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｓａｎｄｂｅｎｅｆｉｔｓ［Ｊ］．ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＲｅｓｅａｒｃｈ，２００４，７（１）：１１９－１２８．Ｅ２］王建，李兴源，邱晓燕．含分布式发电装置的电力系统研究综述［Ｊ］．电力系统自动化，２００５，２９（２４）：９０．９７．ＷＡＮＧＪｉａｎ，ＬＩＸｉｎｇ－ｙｕａｎ，ＱＩＵＸｉａｏ－ｙａｎ．Ｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．．２２．电力系统保护与控制［３］［４］［５］［６］［７］［８］ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２００５，２９（２４）：９０．９７．陈海焱，陈金富，段献忠．含分布式电源的配电网潮流计算【Ｊ］．电力系统自动化，２００６，３Ｏ（１）：３５－４０．——ＣＨＥＮＨａｉ－ｙａｈ，ＣＨＥＮＪｉｎｆｕ，ＤＵＡＮＸｉａｎｚｈｏｎｇ．ＳｔｕｄｙｏｎｐｏｗｅｒｆｌｏｗｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈＤＧｓ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２００６，３０（１）：３５－４０．丁明，郭学风．含多种分布式电源的弱环配电网三相—潮流计算［Ｊ］＿中国电机工程学报，２００９，２９（１３）：３５４０．—Ｄ１ＮＧＭｉｎｇ，ＧＵＯＸｕｅｆｅｎｇ．Ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｐｏｗｅｒｆｌｏｗｆｏｒｔｈｅｗｅａｋｌｙｍｅｓｈｅｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｗｉｔｈｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ［Ｊ［．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２００９．—２９（１３）：３５４０．王守相，黄丽娟，王成山，等．分布式发电系统不平衡三相潮流计算［Ｊ】．电力自动化设备，２００７，２７（８）：ｌ１．１５．ＷＡＮＧＳｈｏｕ－ｘｉａｎｇ，ＨＵＡＮＧＬｉ－ｊｕａｎ，ＷＡＮＧＣｈｅｎｇ－ｓｈａｎ，ｅｔａ１．Ｕｎｂａｌａｎｃｅｄｔｈ—ｒｅｅｐｈａｓｅｐｏｗｅｒｆｌｏｗｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒ￣ｉｏｎｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔ，２００７，２７（８）：ｌ１．１５．李新，彭怡，赵晶晶，等．分布式电源并网的潮流计算【ＪＪ．电力系统保护与控制，２００９，３７（１７）：７８－８１．ＬＩＸｉｎ，ＰＥＮＧＹｉ，ＺＨＡＯＪｉｎｇｌｉｎｇ，ｅｔａ１．Ｐｏｗｅｒｆｌｏｗｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｗｉｔｈｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２００９，３７（１７）：７８－８１．ＳｈｉｇｅｎｏｒｉＮａｋａ，ＴａｋａｍｕＧｅｎｊｉ，ＹｏｓｈｉｋａｚｕＦｕｋｕｙａｍａ．Ｐｒａｃｔｉｃａｌｅｑｕｉｐｍｅｎｔｍｏｄｅｌｓｆｏｒｆａｓｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｐｏｗｅｒｆｌｏｗｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｉｎｔｅｒｃｏｒｍｅｃｔｉｏｎｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ［Ｃ】／／ＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｏｃｉｅｔｙＳｕｍｍｅｒ—Ｍｅｅｔｉｎｇ．２００１：１００７１０１２．沈海权，李庚银，周明．联网燃气轮机动态特性分析—【Ｊ］＿电网技术，２００４，２８（１６）：２７３１．—ＳＨＥＮＨａｉ－ｑｕａｎ，ＬＩＧｅｎｇｙｉｎ，ＺＨＯＵＭｉｎｇ．Ｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｇａｓｔｕｒｂｉｎｅｇｅｎｅｒａｔｏｒｓｃｏｎｎｅｃｔｅｄｔｏｇｒｉｄ［Ｊ［．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００４，２８（１６）：—２７３１．［９］赵豫，于尔铿．新型分散式发电装置：微型燃气轮机—［Ｊ】．电网技术，２００５，２９（１２）：２７３２．ＺＨＡＯＹｕ，ＹＵＥｒ－ｋｅｎｇ．Ａｎｅｗｋｉｎｄｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｒｉｔ：ｍｉｃｒｏｇａｓｔｕｒｂｉｎｅ［Ｊ［．Ｐｏｗｅｒ—ＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００５，２９（１２）：２７３２．［１０ＪＥ１一ＳｈａｒｋｈＭＲａｈｍａｎＡ，ＡｌａｍＭＳ．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｃｔｉｖｅ—ａｎｄｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｃｏｎｔｒｏｌｏｆａｓｔａｎｄａｌｏｎｅＰＥＭｆｕｅｌｃｅｌｌｐｏｗｅｒｐｌａｎｔ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓｏｎＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２００４，—１９（４）：２０２２２０２８．［１１］Ｒｅｋｈａ，ＪａｇａｄｕｒｉＬＧｈａｄｉｒＲａｄｍａｎ．ＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇＰＥＭｆｕｅｌｃｅｌｌａｎｄｇａｓｔｕｒｂｉｎｅ［Ｊ［．ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＲｅｓｅａｒｃｈ，２００７，７７：８３－９２．［１２］代江，王韶，祝金锋．含分布式电源的弱环配电网络潮流计算［Ｊｊ．电力系统保护与控制，２０１１，３ｌ（１０）：１－６．ＤＡＩＪｉａ—ｎｇ，ＷＡＮＧＳｈａｏ，ＺＨＵＪｉｎｆｅｎｇ．Ｐｏｗｅｒｆｌｏｗｍｅｔｈｏｄｆｏｒｗｅａｋｌｙｍｅｓｈｅｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｗｉｔｈｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ［Ｊ［．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１１，３１（１０）：１－６．［１３］王艳玲，韩学山，周晓峰．含分布式电源的输配电系统联合扩展潮流计算［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１１，３１（２１）：１－７．——ＷＡＮＧＹａｎｌｉｎｇ，ＨＡＮＸｕｅ・ｓｈａｎ，ＺＨＯＵＸｉａｏｆｅｎｇ．—Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｊｏｉｎｔｅｘｐａｎｄｅｄｐｏｗｅｒｆｌｏｗｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｗｉｔｈｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ［Ｊ［．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１１，３１（２１）：１－７．［１４］刘健，毕鹏翔，董海鹏．复杂配电网简化分析与优化［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２００２．ＬＩＵＪｉａ—ｎ，ＢＩＰｅｎｇｘｉａ—ｎｇ，ＤＯＮＧＨａｉｐｅｎｇ．Ｃｏｍｐｌｅｘｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ［Ｍ［．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＰｒｅｓｓ，２００２．—收稿日期：２０１２－０５０１；—修回日期：２０１２－０７１５作者简介：闰丽梅（１９７卜），女，博士，副教授，主要研究方向为—电力系统分析与控制。Ｅｍａｉｌ：ｙａｎｌｉｍｅｉ＠ｙａｈｏｏ．ｃｎ