试分析含分布式电源的配电网潮流计算

Ｖａｌｕｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　・７１・　

试分析含分布式电源的配电网潮流计算　

Ｔｈｅ　Ｌｏａｄ　Ｆｌｏｗ　Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｏｗｅｒ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　

李美珍ＬＩ　Ｍｅｉ—ｚｈｅｎ　

（国网岚县供电公司，吕梁０３３５００）　’　（Ｓｔａｔｅ　Ｇｒｉｄ　Ｌａｎ　Ｃｏｕｎｔｙ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｌｖｌｉａｎｇ　０３３５００，Ｃｈｉｎａ）　

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　ｔｌｌｅ　ｆｏｒｗａｒｄ—ｂａｃｋｗａｒｄ　ｓｗｅｅｐ　ｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｉｓ　ｍｅ山ｏｄ．ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｌｌｅ　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—４３１ｌ（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Ⅱ向效果，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　

作者简介：李美珍（１９７１一），男，山西岚县人，毕业于山西大学，研　

究方向为配电系统运行。　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　

根据铁磁谐振工作原理及实例分析产生铁磁谐振的　

因素是几方面因素共同组合和作用，才能产生铁磁谐振　

的，这些因素归纳如下：　

４．１接线及运行方式方面的原因①电源（变压器二　

次侧）中性点不接地。②电压互感器中，出现Ｙ接线的中性　

点接地。③在母线及出线中，存在对地电容值。　

４－２参数方面①与谐振频率相比，由铁芯电感的起　

始值和等效电容组成的自振频率小于并接近它。这样，如　

果电感数值减小，回路的自振频率等于谐振频率才有可　

能；②在电路中，电阻值小于某临界值；③在足够大的范围　

内，非线性电感可以发生变化。　

４．３设备方面①电压互感器的铁芯出现过早的饱　和，进而影响伏安特性；②在检修质量方面，断路器存在缺　

陷，出现三相不同期。　

４．４激发因素①倒闸操作；②系统出现单相接地、单　

相断线等故障。　

５预防和处理铁磁谐振的措施　

通过对铁磁谐振动作原理及产生因素的分析，经我单　

位实践证明，下述几种方法或在不同情况下采用，有效防　止了铁磁谐振对系统运行的危害，确保了设备的安全运行。　

①将数值小于０．４５Ｘｊ（Ｘ是归算到低压侧的工频激磁　

感抗）的电阻接在电互感器的开口三角上，但运行经验证　

明，在铁芯饱和的情况下，开口三角的电阻不能很好地起　

到消谐作用，如采用将近消谐电阻接到Ｐｒｒ一次中性线上，　

就可以更有效地防止谐振现象的发生，确保设备安全；②　

将一定大小的电容器接在母线上；③确保电压互感器中铁　

芯的质量；④改变操作顺序，破坏构成铁磁谐振条件；⑤确　

保断路器的检修质量，在一定程度上保证三相同期；⑥如　

果铁磁谐振发生在系统母线充电过程中，可以将其迅速投　

入空载线路；⑦通过拉、合母联断路器的方式，对两条母线　

运行发生谐振进行处理。⑧对系统的运行方式进行调整。　

参考文献：　『１１朱江．浅谈热电厂谐振过电压及抑制措施『Ｊ１．中小企业管理　与科技（上旬刊），２０１１，０７．　『２】李建军，曾灿林，李晓翔．一种铁磁谐振抑制和消除新方法　［Ｊ１．价值工程，２０１３（１４）．　

『３１高鹏，马江泓，刘富元，白瑞雪．非有效接地系统中电压互感　器防谐振措施研究【Ｊ】．电网与水力发电进展，２００８，０１．

　・７２・　价值工程　

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，Ｘ　表示励磁电抗；Ｘ　表示机端的并联电容器所具　

有的电抗ｉＸ　表示定子漏抗；Ｘ　表示转子漏抗；Ｒ：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　图１　

ｖ－　，　ＰＸ　ｓ）　

式中：Ｘ＝Ｘ　＋Ｘ２；Ｘｐ－　

进而得到Ｖ与Ｑ的关系式如下：　

簧＋　。　

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＝一Ｐ　，９＝ｆｌｙ１　

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：ＰＤＧ＝　ｉ　８，ＱＤＧ＝　ＣＯＳ￣－－　ｄ　ｄ　ｄ　其中，ＰＤＧ表示有功输出；Ｑ。。表示无功输出；Ｅ。ｃｑ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；８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　

毗：　一　２　

其接口模型如下：Ｐ＝一Ｐ　，Ｑ＝一　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：一Ｐ。，Ｖ＝Ｖ　

其中，Ｖ　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ＡＶ，修正无功功率：Ｑｍ＝Ｑ【＋△Ｑ＝Ｑ　＋ｆ（Ａｖ９　

其中，ｔ表示迭代的次数；ｆｆ△ＶＩ）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：Ｑｏ＝一（Ｑ　Ｑ　）／２。如果该节点的有功功率是　

恒定的，而无功功率是具有Ｑ＝ｆⅣ）电压函数的分布式电源　

节点，则其无功功率的初值设定为：Ｑｏ＝一ｆ（Ｖ　）。　

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