试分析含分布式电源的配电网潮流计算

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摘要： 本文首先分析了分布式电源所具有的模型，并向人们介绍了计算配电网潮流的基本方法；然后以此作为基础，给出了前推回代法，并利用此法，分析了潮流计算的具体模型；最后对含有分布式电源的配电网进行了潮流计算。

Abstract： This paper first analyzes the model of distributed generation， and introduces the basic method of calculating power distribution network load flow； Then based on this， it gives the forward-backward sweep method， and using this method， analyzes the specific model of load flow calculation； Finally， it makes the load flow calculation of power distribution network including distributed generation.

关键词： 分布式电源；配电网系统；潮流计算；前推回代法

Key words： distributed generation；power distribution network system；load flow calculation；forward-backward sweep method

中图分类号：TM744 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）28-0071-02

0 引言

现如今，由于分布式电源具备不同大小的容量，并且在配电系统当中，均具有一定数量的分布式电源，因此，计算含有分布式电源的配电网潮流具有重要的意义。通常情况下，对于接入分布式电源的配电网络来说，其节点处所具有的功率以及电压等参数会遭受一定程度的影响，所以说，如果想要对含有分布式电源的配电网系统实施量化分析，就需要借助相关的配电网潮流计算方法。由于目前使用的经典潮流计算方法几乎都没有考虑到分布式电源带来的影响效果，所以说，我们不可以直接使用这些计算方法。若事先知道分布式电源所具有的接口模型，然后对其实施相应的操作，就能够将具有分布式电源的节点转化成为普通的节点，进而确保经典潮流计算方法的效果。

1 配电网潮流计算方法

1.1 经典潮流计算方法 通常情况下，对于经典潮流计算方法来说，其类型主要包括：牛拉方法、直接方法以及前推回代法，由于配电网所具有的线路呈现出树枝形状的分布特点，并且环网比较少，所以，对其进行计算时我们主要采用的是前推回代法，然而，该计算方法能否正常使用，取决于配电网所具有的节点：在配电网络中，除了平衡节点，其它所有的节点都需要保证是P，Q节点的类型。由于我们日常研究的配电网大多接入了分布式电源，使得很多节点并不具备上述要求，因此，对于接入了分布式电源的配电网系统来说，不能直接运用传统意义上的前推回代法。

1.2 改进以后的潮流计算方法 针对上面的问题，我们可以通过以下两种方案对其进行解决：一是，研究分析一种新的、有效的配电网潮流计算的方法，并且确保该计算方法对于那些含有分布式电源的配电网来说也是有效的；二是，科学的处理好含有分布式电源的配电网系统，确保该系统符合前推回代计算方法的相关要求。

我们主要运用上面提到的第二种方案，研究、分析分布式电源所具有的接口模型，然后再将其转化成为满足前推回代计算方法的节点类型。

2 含有分布式电源的配电网潮流计算模型

我们首先需要确定一次发电能源是否属于可再生的能源，然后再根据分析得到的结果，将分布式电源主要分为以下类型：以可再生能源作为发电原料的分布式电源以及以不可再生能源作为发电原料的分布式电源。上述两种类型中，第一类型主要包括有：生物能发电、水力发电、风力发电以及太阳能发电等，第二类型则包括：热电联产以及燃气轮机发电等。我们依据上述两种类型，可以将含有分布式电源的配电网潮流计算模型主要分为以下三类：P，Q都衡定型；P，V恒定型以及P恒定而P=f（V）型。为了使含有分布式电源的配电网系统符合前推回代计算方法的基本要求，我们分布式电源所具有的全部负荷都看成是负的，对于不同类型的分布式电源来说，我们采取不同的解决方法。下面我们就针对分布式电源所具有的三个类型，利用前推回代计算法，分析其潮流计算的具体模型。

2.1 异步发电机和配电网系统间的接口模型 一般情况下，风力发电机属于异步发电机，其电路图如图1所示。图1中，Xm表示励磁电抗；Xc表示机端的并联电容器所具有的电抗；X1表示定子漏抗；X2表示转子漏抗；R2表示转子的电阻；s作为转差，因为定子的电阻一般较小，因此，s通常忽略不计。从图1我们可以得到机端的电压V和异步发电机所具有的无功功率Q的表达式：

V=■，Q=-■+■s

式中：X=X■+X■；X■=■

进而得到V与Q的关系式如下：

Q=-■+■。

从上面的公式能够看出，我们可以将风力发电机所具有的节点类型看做成为一种负荷节点，并且该节点具备电压静特性，也就是说，该节点向配电系统输出的是具备定值特性的有功功率，而相关的无功功率和发电机端的电压具有一定关系。在对配电网实施潮流计算的过程中，该节点可以采用下面的公式表示：P=-P■，Q=f（V）

上式中，P■属于P，V恒定类型时候的有功功率。

2.2 同步发电机和配电网系统间的接口模型 一般情况下，由于同步发电机属于分布式电源，因此，其具有以下两种励磁方式：电压控制方式以及功率控制方式。若使用电压控制这一方式，在对配电网进行潮流计算的过程中，就可以将该节点当成是P，V节点进行处理；若使用功率控制这一方式，则可以将其当成P，Q节点。然而，若同步发电机使用的是无励磁调节的方式，我们在分析其接口模型时就需要特殊对待。

如果研究的同步发电机属于隐极机，那么就有如下公式：P■=■sinδ，Q■=■cosδ-■

其中，P■表示有功输出；Q■表示无功输出；E■表示同步发电机组所具有的空载电势，通常情况下，其为常数；X■表示同步发电机组所具有的同步电抗；V表示的是机端电压；δ表示功角。利用上面的公式我们可以推导出来同步发电机在输出过程中，无功功率和机端电压之间的关系：Q■=■-■

其接口模型如下：P=-P■，Q=-f（V）。

2.3 P，V恒定类型的分布式电源的模型 通常，P，V恒定型的分布式电源所具有的接口模型如下：P=-P■，V=Vs

其中，Vs为表示P，V恒定型的分布式电源所具有的电压。我们通过分析前推回代法能够知道，此法必须事先确保节点的类型是P，Q型，然而，上面所说的P，V恒定型的分布式电源模型并不满足这一条件，因此，在利用该算法对其进行处理之前，我们需要首先对该模型实施进一步的处理工作。我们知道，在配电网系统中，某一节点所具有的无功功率和电压大小有一定程度的关系，如果节点所具有的有功功率处于恒定不变时，其端电压就会随着无功功率呈现递增趋势。我们依据这一特点，利用P，V节点所具有的电压偏差量ΔV，修正无功功率：Qt+1=Qt+ΔQ=Qt+f（ΔVt）

其中，t表示迭代的次数；f（ΔVt）表示无功修正量所具有的表达式。

3 含分布式电源的配电网潮流计算方法

3.1 读取数据以及设定迭代次数 存储含有分布式电源的配电网中的数据，将最大的迭代次数设定为100。

3.2 设定节点初值 把具有普通负荷、恒定有功功率以及恒定无功功率的分布式电源的节点看做成一类，并且将其有功功率以及无功功率设定成给定的数值。如果分布式电源节点的电压以及有功功率恒定，我们将无功功率的初值定义为：Q0=-（Qmax+Qmin）/2。如果该节点的有功功率是恒定的，而无功功率是具有Q=f（V）电压函数的分布式电源节点，则其无功功率的初值设定为：Q0=-f（VB）。

3.3 调整分布式电源所具有的无功功率 依据上面的步骤计算出节点所具有的电压，然后根据相关公式对P，V恒定型分布式电源节点所具有的无功功率实施调节和修正。

4 结语

本文首先对分布式电源所具有的模型实施了科学分析，然后在此基础上，将配电网系统中具有分布式电源的节点进行了科学的分类，并给出了前推回代法，最后对含有分布式电源的配电网进行了潮流计算。

参考文献：

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