【導(dǎo)讀】早期的電力系統(tǒng)采用分布式發(fā)電方式即在負(fù)荷附近建立小型容量發(fā)電廠，主要是由于當(dāng)時技術(shù)不發(fā)達，用電量低；夠滿足當(dāng)時社會的發(fā)展和用戶的需求。但是，近年來屢屢發(fā)生的電力危機及大面。積停電事故，暴露出龐大的電力系統(tǒng)存在“笨拙”而又“脆弱的缺點”。益增長的能源需求以及解決環(huán)境污染問題。布式能源的發(fā)展被世界各國認(rèn)為是可持續(xù)發(fā)展的標(biāo)尺。比中國要早一些，但發(fā)展也屬于初始階段。近年來我國政府高度重視可再生能源。五”能源規(guī)劃，這標(biāo)志著分布式發(fā)電在我國將達到一座新的里程碑。電工程、可再生能源示范城市等。預(yù)計建設(shè)目標(biāo)：風(fēng)機裝機目標(biāo)9000萬kW（含。生物質(zhì)能裝機容量將達到1300萬kW，電量650億kWh。萬kWh，發(fā)電量75億kWh。生物質(zhì)發(fā)電、地?zé)崂玫龋瑥亩行У囊种贫趸寂欧?。式發(fā)電的接入位置、負(fù)荷大小以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。態(tài)穩(wěn)定性影響等其它理論研究工作的基礎(chǔ)。[17]李新，彭怡，趙晶晶等.分布式電源并網(wǎng)的潮流計算[M].電力系統(tǒng)保護與控制，

　　

【正文】 導(dǎo)納矩陣階數(shù)較高的時候，初值敏感性問題會比較突出。電源疊加法每次求解時都要對各個電源逐一進行疊加，求解方式較為繁鎖。追趕法則用于導(dǎo)納矩陣主對角嚴(yán)格占優(yōu)情況下，無收斂性問題、矩陣存儲方便、占內(nèi)存少、求解快速，但是不能直接求解復(fù)雜的環(huán)網(wǎng)。前推回代法則具有編程簡單、沒有復(fù)雜的矩陣運算、計算速度快、占用計算機的資源很少、收斂性好等特點，適用于在實際配電網(wǎng)中的實際應(yīng)用。 配電網(wǎng) 潮流算法是配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)分析的基礎(chǔ)。配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、故障處理、無功優(yōu)化和狀態(tài)估計等都需要用到配網(wǎng)潮流的數(shù)據(jù)。配電網(wǎng)的潮流計算同時也是研究配電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)運行的一項基本運算。根據(jù)給定系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和運行條件可以確定整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)：主要是各個節(jié)點的電壓（幅值和相角），網(wǎng)絡(luò)中功率分布及功率損耗等。它既是對配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計和運行方式進行定量分析的依據(jù)，也是電力系統(tǒng)靜態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定計算的基礎(chǔ)。 配電網(wǎng)潮流計算的基本要求 配電網(wǎng)潮流計算一般要滿足下例要求： 1．可靠收斂； 2．計算速度快； 3．使用方便靈活，調(diào)整 和修改容易，可滿足工程上的需求； 4．內(nèi)存占用量少等。 長沙學(xué)院 畢業(yè) 論文 27 由于配電網(wǎng)的收斂問題比較突出，因此對配電網(wǎng)的潮流算法進行評價時，首先看它能否可靠收斂，然后在此基礎(chǔ)上可對計算提出進一步要求。 基于回路分析法的配電網(wǎng)潮流計算 回路分析法基礎(chǔ) 對于一個有 N 個節(jié)點、 b 條支路、 m 個獨立環(huán)路的配電網(wǎng)絡(luò)來說，其滿足 b=N－m+1，如果此配電網(wǎng)是全放射性的即不含環(huán)路，則 m=0， b=N－ 1。配電網(wǎng)的首節(jié)點是電源點，一般作為參考節(jié)點，這樣獨立節(jié)點個數(shù)為 n=N－ 1。 道路在回路分析法中是一個很重要的概念，一個節(jié)點的道路是 指節(jié)點沿樹到根所經(jīng)過的路徑上的支路集合，其具有以下特性：對于一個給定的樹，節(jié)點的道路是唯一的，且節(jié)點的道路只有樹支支路組成。用道路 樹支關(guān)聯(lián)矩陣 T（簡稱道路矩陣）描述道路的， T（ I,j）是一個 n b 階矩陣，假定道路的方向都是從電源點指向各節(jié)點，各支路方向與道路方向相同，如果支路 j 在道路 i 上，則 T（ I,j） =1，反之 T（ I,j） =0。 把配電網(wǎng)中的聯(lián)絡(luò)線路看成連支，并規(guī)定連支方向為回路方向，則可形成 m b 階回路矩陣 B，如果支路 j 在回路 i 上且與回路方向相同 B（ I,j） =1，如果支路 j 在回路 i 上且與回路方向相反 B（ I,j） =1 如果支路 j 不在回路 i 上 B（ i， j） =0。 為了更好說明，基于圖 1 來建立道路和回路矩陣。從根節(jié)點（電源點）出發(fā)，采用深度優(yōu)先搜索算法對節(jié)點進行編號。圖中圈內(nèi)數(shù)字表示節(jié)點編號，各支路上的數(shù)字為該支路編號，小括號內(nèi)的為回路編號，虛線表示的支路為聯(lián)絡(luò)線路， fg 為各節(jié)點負(fù)荷電流，n 1 階。基于前述的原則建立的道路和回路矩陣見公式（ ）和（ ）（左邊列數(shù)字分別為節(jié)點和回路編號）。 圖 選定樹 支和連支的網(wǎng)絡(luò) 長沙學(xué)院 畢業(yè) 論文 28 1 1 0 0 0 0 0 0 02 1 1 0 0 0 0 0 03 1 1 1 0 0 0 0 04 1 0 0 1 0 0 0 05 1 1 0 1 1 0 0 06 1 1 0 0 0 1 0 0T????? ?????? （ ） 1 0 1 1 1 1 0 1 02 1 1 1 0 0 1 0 1B ????? ????? （ ） 道路矩陣 T 可分為兩部分，與樹支關(guān)聯(lián)的子矩陣 Tt，與連支關(guān)聯(lián)的子矩陣 Tl。Tt 是一個下三角陣，而由于連支不屬于任何一條道路，故 Tl=0。同樣回路矩陣也可以分為與樹支關(guān)聯(lián)的矩陣 Bt 和連支關(guān)聯(lián)的矩陣 Bl，由于連支方向與回路方向一致， 則Bl=I，即為單位陣。這個結(jié)果可以推廣到任何一個網(wǎng)絡(luò)，即針對任何一個網(wǎng)絡(luò)，其道路矩陣和回路矩陣可以簡寫為： 1t[ , ] [ , 0]IT T T T?? （ ） 1[ , ] [ , ]ttB B B B I?? （ ） 設(shè)定支路電流為 fb（ b1 階），其中樹支電流定義為 ft（ n1 階），連支電流定義為 fl（ m1 階），可知 fl 也就是回 路電流，即： 1tb ff f??????? （ ） 支路電流 bf 節(jié)點注入電流 gf 和回路電流 1f 之間的 KCL 公式可表示為（上標(biāo) T 表示矩陣轉(zhuǎn)置）： 1TTgbB f T f f?? （ ） 把公式（ )到（ ）代入公式（ ）中可得： 11[ , 0 ] [ , ] 0TTtg T ttb t g t ttff TBf T f B I f I??? ? ? ?? ? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ??? （ ） 公式（ ）基于回路分析法給出了 ft、 fg 和 fl 之間的關(guān)聯(lián)。 基于回路分析法的潮流直接算法 對任一配電網(wǎng)絡(luò)，基于歐姆定律有： 長沙學(xué)院 畢業(yè) 論文 29 b b bV Zf? （ ） 其中： Vb 為支路電壓（ b 1 階）， Zb 為支路阻抗形成對角陣（ b b 階），同樣按樹支和連支可以把 Vb 和 Zb 分為樹支支路電壓和阻抗（下標(biāo) bt）以及連支支路電壓和阻抗（下標(biāo) bl），見下面等式： 1100btbbbtbbVVVZZZ?????????????? () 1btbbVV V??????? 100btb bZZ Z??????? () 把公式（ ）、（ ）、（ ）帶入公式（ ）可得： 1 100b t b t tb b tVZ fV f? ? ? ? ????? ? ? ? ????? ? ? ? () 設(shè)定電源節(jié)點電壓為 V0（ 1 1 階），各節(jié)點電壓為 V（ n 1 階），則可知任一節(jié)點與電源節(jié)點的電壓差，等于從此節(jié)點開始沿著該節(jié) 點所在道路到達電源節(jié)點所經(jīng)過支路的支路電壓之和，即（設(shè)定 E 為 n 1 階全 1 矩陣）： 010*t t b t t b t bV V E V T V T V V? ? ? ? ? ? （ ） 而對于回路應(yīng)用基爾霍夫電壓定律有： 0bBV? （ ） 把公式（ ），（ ）代入公式（ ）有： 1[ , ] 0bt t b t b lbVB I B V VV?? ? ? ????? （ ） 聯(lián)立公式（ ），（ ）可得： 10t b ttbTVV B I V? ? ? ? ??? ? ? ? ? ????? ? ? ? ? （ ） 把公式（ ），（ ）代入公式（ ）可得： 10000 0TTt b t gttt b l tTZ fV TBB I Z fI? ? ?? ? ? ? ???? ? ??? ? ? ? ?????? ??? ? ? ? ?? （ ） 把公式（ ）展開可得： 長沙學(xué)院 畢業(yè) 論文 30 1TTt t bt t g t bt tV T Z T f T Z B f? ? ? （ ） 110 ( )TTt b t t g t b t t bB Z T f B Z B Z f? ? ? （ ） 實際上就是回路阻抗陣，則由公式（ ）可得： Tt t t bt t gf Y B Z T f?? （ ） 其中： Yl 是 Zl 的逆矩陣，即回路導(dǎo)納陣，把公式（ ）帶入公式（ ）就得到了： 1T T Tt t b t t g t b t t t b t t gV T Z T f T Z B Y B Z T f? ? ? （ ） 其中， Tt tb t tbZ Z Z Y Z? ? ? 定義為電壓靈敏性矩陣，其具有阻抗性質(zhì)。公式（ ）是本文算法計算的核心，總結(jié)可以得到本文算法的計算步驟如下（ k 為迭代次數(shù)）。 步驟 1： 0 0V VE? 步驟 2： 1gt ( / ) , 1, 2 , , 。kkiif S V i n??? 步驟 3： kktgV Zf? ?? 步驟 4： 0kktV V E V? ?? 步驟 5：判斷 kV 和 1kV? 之差最大值是否滿足要求精度要求，不滿足則轉(zhuǎn)步驟 2。 由于 Z 在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不變時是常數(shù)，所以可以提前生成。這樣在迭代過程中，就使計算過程大大簡化了，從而較大的提高計算效率。 長沙學(xué)院 畢業(yè) 論文 31 第四章 含分布式電源的配電網(wǎng)潮流計算 分布式發(fā)電（ Distributed generation,簡稱 DG）是當(dāng)前智能電網(wǎng)的重要組成部分。 一般來說 DG 是指功率在幾十千瓦到幾十兆瓦范圍內(nèi)，模塊化的，分布在負(fù)荷附近的一種環(huán)保高效的發(fā)電設(shè)備。目前。配電系統(tǒng)常用的 DG 主要包括，燃料電池，風(fēng)力發(fā)電，太陽能發(fā)，微型燃氣輪機等。今年來隨著電力科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，分布式發(fā)電技術(shù)日趨成熟，越來越多的分布式電源并入電網(wǎng)。然而 DG 并入電網(wǎng)后對電腦運行和結(jié)構(gòu)上都產(chǎn)生巨大影響，導(dǎo)致傳統(tǒng)的配電網(wǎng)潮流計算方法不適用于含 DG 的配電網(wǎng)，因 此需要對分布式電源進行更深入的研究。 分布式電源的模擬 PQ 恒定型分布式電源 考慮到配套熱負(fù)荷、環(huán)保和經(jīng)濟等方面的要求 ， 將分布式電源作為是可控制的動態(tài)負(fù)荷 ， 認(rèn)定分布式電源運行在額定工況附近 ， 在潮流計算中將其作為 PQ 節(jié)點處理 ， 這樣可以減少分布式電源輸出的有功、無功變化。雙饋感應(yīng)機和同步風(fēng)機均可以通過變頻控制系統(tǒng)將發(fā)電機有功、無功功率實現(xiàn)解耦控制 ， 以此調(diào)節(jié)改善風(fēng)電場的功率因數(shù)及電壓穩(wěn)定性。因而 ， 在潮流計算中將二者作為 PQ 節(jié)點處理。 對于這種 P 、 Q 恒定型分布式電源來說 ,可以將其考慮為與功率大小相等、方向相反的負(fù)荷 ， 所以電源的視在功率為 jQPS ??? ， 即可以得 到如下公式 ： ????? )]/()[( jfejQPI? () 式中 e 和 f 分別為此分布式電源電壓的實部和虛部 ， 通過公式 (41)將 PQ 恒定 型分布式電源模擬為注入電流。 PI 恒定型分布式電源 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)若采用電流控制逆變器策略 ， 其為輸出的有功和注入配電網(wǎng)的電流是恒定的 PI 節(jié)點 ， 針對這種典型的 P、 I 恒定型分布式電源獨有的特點 ， 先由式（ ） 求出其注入 的無功 功率。 2222 )( PfeIQ ??? () 通過公式 ()可以將光伏電源轉(zhuǎn)化為配電網(wǎng)可以處理的 PQ 節(jié)點 ， 潮流計算時可以 長沙學(xué)院 畢業(yè) 論文 32 將其考慮為與功率大小相等、方向相反的負(fù)荷 ， 所以光伏電源的視在功率為 jQPS ??? ，即可以通過公式 ()得到其注入電流。 PQ(V)分布式電源 對于含異步發(fā)電機并網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電，發(fā)出的有功功率是確定值，而無功功率則與機端電壓有關(guān)，也就是說 P 恒定， V 不定， Q 受 P 、 V 限定的 PQ(V)型節(jié)點。 處理此類節(jié)點時，潮流計算每次迭代后都會對電壓進行修正，并根據(jù)修正后的電壓幅值計算出異步發(fā)電機吸收的無功功率。因而，第一次迭代，通過公式 ()可把 PQ(V)節(jié)點暫時轉(zhuǎn)換成傳統(tǒng)潮流算法能處理的 PQ 節(jié)點，再利用公式 ()將 PQ(V)型的分布式電源模擬成注入電流，進行潮流計算。第二次迭代，根據(jù)修正后的電壓計算無功功率，此時又轉(zhuǎn)換為 PQ 節(jié)點，重復(fù)以上過程直至迭代收斂。 PV 恒定型分布式電源 燃料電池、微型燃氣輪機和采用電壓控制型策略的光伏發(fā)電并網(wǎng)都可以認(rèn)為是 P 、V 恒定型的分布式電源。 這種分布式電源處理起來比較復(fù)雜，但需要指出的是，實際中 P 、 V 恒定型分布式電源，通常給定無功上、下限，而經(jīng)過該方程修正后的無功有可能超出無功要求的范圍，若出現(xiàn)無功 功率 越界，將 PV 節(jié)點轉(zhuǎn)化為 PQ 節(jié)點。 在處理 PV 節(jié)點時 ， 為了保證 PV 節(jié)點迭代電壓幅值不變和 PV 節(jié)點的有功功率不變性 ， 需要采用增加一個 電壓