【精彩论文】一种考虑PV节点的配电网三相线性潮流计算方法

Original 中国电力中国电力 2023-12-18

刘宽，王淳

南昌大学信息工程学院

尹发根

宜春学院理工学院

引文信息

刘宽，王淳，尹发根，等. 一种考虑PV节点的配电网三相线性潮流计算方法[J]. 中国电力, 2020, 53(2): 56-62.

LIU Kuan, WANG Chun, YIN Fagen, et al. A three-phase linear power flow calculation method for distribution networks considering pv nodes[J]. Electric Power, 2020, 53(2): 56-62.

研究背景

潮流计算是配电网分析的必要环节，目前配电网常用的潮流计算方法主要包括前推回代法，改进牛顿法，回路阻抗法和隐式Zbus高斯法等。尽管许多学者在上述方法的基础上提出了一些改进算法，改善了潮流算法的计算性能，但潮流方程均为非线性形式，求解仍需迭代过程，难以满足对配电网进行实时分析的要求。另外，配电网规划，优化及网络重构等工作也因非线性潮流方程的加入使求解变得复杂。

论文所解决的问题及意义

为了响应配电系统快速分析的需求，提出了一种考虑PV节点的配电网三相线性潮流计算方法。根据配电网自身的特性，对极坐标形式的节点功率方程中的非线性项进行线性近似处理，得到一种线性的节点功率方程。基于线性的节点功率方程，建立了一种配电网三相线性潮流计算模型。所提线性计算模型不仅考虑了PV节点，还适用于弱环配电网络，可作为配电网快速分析的有效有段。

论文重点内容

为了得出线性方程，需要对基本潮流方程中的非线性项进行近似处理。对于节点电压的倒数1/V^α_i，采用泰勒级数展开技术进行线性化处理，可得

图1给出了电压幅值V^α_i在0.90~1.10 p.u.的线性误差图，由图可知，线性误差的变化趋势较为平缓，其值明显小于V^α_i直接取为1.0 p.u.绝对误差。当V^α_i为0.90~1.10 p.u.时，式(1)的误差值均不超过0.01p.u.。

图1 线性误差图

由于电压相角θ^αβ_ij在0、-2/3π和2/3π处附近，对于三角函数cosθ^αβ_ij的线性化形式为：

采用切线技术，即θ^αβ_ij在发生微小变化时可默认sinθ^αβ_ij发生线性变化，则三角函数sinθ^αβ_ij的线性形式为

式中：h前的正负号(±)取决于α和β之间的相位关系。若α超前于β，h前的正负号(±)取正号(+)，反之，h前的正负号(±)取负号(-)。

基本潮流方程中的非线性项线性处理后，对方程进行化简整理即可得出配电网三相线性潮流模型。

研究结论

为了响应配电系统的快速分析的需求，提出了一种考虑PV节点的配电网三相线性潮流计算方法，通过理论分析和算例验证可得出以下结论：

（1）与目前多数配电网线性潮流计算模型相比，所建线性模型考虑了PV节点，便于处理环路，通用性较强。

（2）通过33节点系统算例分析可知，以牛顿-拉夫逊法潮流计算结果为基准，所提方法的计算误差相对于现有的线性潮流计算方法，计算精度更高。