节点类型扩展潮流计算及其可解性研究郭烨,张伯明,吴文传

第31卷 第13期 2011年5月5日 中 国 电 机 工 程 学 报

Proceedings of the CSEE Vol.31 No.13 May 5, 2011 ©2011 Chin.Soc.for Elec.Eng.

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(2011) 13-0079-07 中图分类号：TM 74 文献标志码：A 学科分类号：470 40 文章编号：0258-8013

节点类型扩展潮流计算及其可解性研究

郭烨，张伯明，吴文传

(电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系)，北京市 海淀区 100084)

Study on Bus-type Extended Load Flow and Its Solvability

GUO Ye, ZHANG Boming, WU Wenchuan

(State Key Laboratory of Control and Simulations of Power Systems and Generation Equipments

(Department of Electrical Engineering, Tsinghua University), Haidian District, Beijing 100084, China)

ABSTRACT: There are three types of buses in the ordinary load flow calculation, which are PQ, PV and Vθ. Since load flow calculation is to solve a set of nonlinear algebraic equations, it is necessary that the number of linearly independent equations equal to the number of unknown state variables, without limitation for bus types. A bus-type extended load flow algorithm which could consider all bus types was introduced in this paper. This proposed general method can make some load flow adjusting much easier. A fast decoupled load flow algorithm was used to solve this problem, and a proposed topology-based method was used to identify the solvability of the bus-type extended load flow. Numerical tests with various cases had been done to verify the solvability judgment.

KEY WORDS: power system; load flow; bus type; state estimation; observability

摘要：传统潮流计算中包含3种类型的节点，即PQ节点、PV节点和Vθ 节点。潮流计算在数学上属于非线性代数方程组求解问题。潮流计算要可解，要求方程组中线性无关的方程数与未知量数目相等，对节点类型并没有限制。提出一种可考虑任意节点类型的节点类型扩展潮流算法，在许多潮流调整应用场合，采用该算法能够更方便地实现调节目标。给出基于快速分解法的节点类型扩展潮流计算的求解算法，并对节点类型扩展潮流计算的可解性问题进行详细讨论，给出一个直观的基于拓扑结构的节点类型扩展潮流可解性判据，并通过算例验证该可解性判据的有效性。

关键词：电力系统；潮流；节点类型；状态估计；可观测性

熟，并已在现场得到了广泛应用。在潮流计算中，每个节点有P、Q、U、θ 这4个关联的电气量。传 统潮流计算一般考虑3种节点类型，包括PQ节点、PV节点和Vθ 节点。

潮流计算几乎应用于电网分析的所有领域，其中很多应用涉及潮流调整，例如调度计划制定和优化控制。传统的调整策略是基于潮流灵敏度因子 的[9-13]。由于灵敏度因子含有线性化假设，因此需要迭代直至控制目标实现。当含多个控制节点和被控节点对或控制节点和被控节点之间电气距离较远时，潮流灵敏度因子可能不准确，导致迭代调整难以收敛甚至发散[14-15]。实际上，在潮流调整问题中，若将被控节点的控制目标作为已知量，相应地将控制节点的控制量松弛为未知量，则潮流调整问题可看成是一类节点类型扩展的潮流计算问题，可仅通过1次潮流计算就得到控制节点的调整策略，也能给出调整后的系统潮流分布。这种做法的优点是物理意义明确、收敛可靠，计算量也能大幅下降。

文献[16]对节点类型扩展潮流计算进行了早期研究，提出了可考虑7种节点类型的潮流计算方法，给出了基于牛顿法和快速分解法的求解算法，并通过分析系数矩阵的秩来判断节点类型扩展潮流的可解性。由于当时该研究没有结合实际需求，另外求秩的方法不够直观，因此这项研究后来并没有引起业内的关注。

近年来，随着新型电力设备以及潮流调整需求的出现，节点类型扩展潮流计算又重新得到了重视。文献[17]在研究含统一潮流控制器的潮流计算时引入了PQV节点，文献[18]在进行潮流模型匹配计算时使用了含Qθ 节点的潮流计算，文献[19]引入

0 引言

潮流计算经过长期的研究[1-8]，技术已经相当成

基金项目：国家自然科学基金项目(50707013)。

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