配电网潮流计算.pdf

第二章配电网重构的潮流计算

潮流计算是电力系统中应用最基本，最广泛，也是最重要的基础计算；其中配电网潮流

的数据改变将对电力系统自动化操作的快速性与准确性产生影响；同时配电网潮流计算更是

分析配电网最基础的部分，也是配电系统的网络重构!操作模拟、无功/电压优化调度等的基

础。配电网是闭环设计、开环运行的，根据这一特点配电网在潮流计算时的模型通常情况下

可以为辐射状配电网。潮流计算的本质就是求解多元非线性方程组，需迭代求解。根据潮流

计算的特性，可以得知潮流计算的要求和要点如下：（1）可靠的收敛性，对不同的网络结构

以及在不同的运行条件下都能保证收敛；（2）计算速度快；（3）使用方便灵活，修改和调整

容易,能满足工程上各种需求；（4）占用内存少。由于配电网中收敛性问题相对突出，因此

在评价配电网络潮流计算方法的时候，应首先判断其能否可靠收敛，然后再在收敛的基础上

尽可能地提高计算速度。

2.1配电网的潮流计算

配电网具有不同于输电网的特征，首先，配电网是采用闭环设计，但在运行时网络拓扑

结构通常是呈辐射状的，只有在负荷需要倒换或者出现故障时才有可能运行在短暂的环网结

构；其次，配电网分支数很多，结构较为复杂，由于多采用线径较细小的线路，其阻抗X

和电阻R的值较大，进而可以忽略线路的充电电容；此外，在配电网络中多数是PQ节点

[31]

而PV节点的数目则相对较少。所以适用于输电网的潮流计算方法很难应用于配电网中。

针对配电网的结构特点，学者们提出了很多计算方法，但没有统一的标准来对这些算法

进行分类，有学者根据系统不同状态变量将其分为节点法和支路法。节点法以节点电压和注

入节点的功率或电流作为系统的状态变量，进而列出并求解系统的状态方程。支路法则是以

配电网的支路电流或功率作为状态变量列出并求解系统的状态方程。下面将详细介绍计算配

电网潮流较为成熟的算法。

2.1.1节点法

节点法包括牛顿类方法(传统牛顿法、改进牛顿法、传统快速解耦法、改进快速解耦法)

和隐式Z高斯法等，本文主要介绍两种算法：改进牛顿法和改进快速解耦法。

bus

2.1.1.1改进牛顿法

传统的牛顿一拉夫逊法是用泰勒级数展开潮流方程f(x)=0，只取一次项，之后对修正方

程式求解。其本质是逐次线性化，解过程的核心是反复形成修正方程式并求解。其修正方程

式如下式(2-1)：

PHN



(2-1)



QJLU/U



改进牛顿法[18]仅仅是对牛顿-拉夫逊法的适当近似，改变了雅可比矩阵每次迭代的步

长。因未改变其收敛判据，使计算结果误差较小。

针对配电网可以做出两点假设[19]:

（1）相邻两节点间的电压差很小，由于典型配电网线路通常较短且潮流不大，所以这

个假设是合理的；

（2）忽略对地支路(并联电容器组)，这是由于所有并联支路都可以用节点注入电流或

功率代替节点电压，通过这样的处理，假设便可成立。

在这两个假设的基础上提出了改进的牛顿算法，其改进形成了近似雅可比矩阵，即

T

UDU形式，其中U是恒定不变的上三角矩阵，只和系统的拓扑结构有关，D是对角阵，决

定于配电网的辐射结构及其特定属性；同时对潮流计算方程也进行了线性化，可以在进行前

推回代的时候求得系统状态的增量。

该算法也简化了传统牛顿法的雅可比矩阵，原矩阵中的H，N，J，L被改写成如式(2-2)

所示：

HLADAT

n1Bn1（2-2）