含分布式电源的配电网潮流及网损分析

无 分 布 式 电 源 Ｐ Ｑ 型 电 源在 节 点 ９ ， ２ ８ Ｐ Ｑ 型 电源 在 节 点 １ ６ ， ３ ２ Ｐ Ｑ（ Ｖ） 型 电源 在 节 点 ９ ， ２ ８ Ｐ Ｑ（ Ｖ） 型 电源 在 节 点 ｌ ６ ， ３ ２
系统 ， 可将 Ｐ Ｑ型 Ｄ Ｇ接 人 到 系 统 电 压 情 况 最 差 的 点， 可 以很好 地提 高系统 稳定 性 。而 Ｐ Ｑ（ Ｖ） 型 电源
１ ． ｉ 双 馈感 应风机 接 口模型
统潮 流 的特性 ， 对 系统 网损 和稳 态 电压 分 布产 生 了 很 大 的影响 。研 究含 有分 布式 电源 的配 电网潮
流计算具有重要 的意义 ， 为分析评估分布式电源对
电 网的影响奠 定基 础 。
传 统 的双馈感 应风 机接 口可认 为是 运行 在恒 定 的有 功和恒定 的无功 功 率 模 式下 ， 所 以这 种 接 口模 型可 以完全 当作是 Ｐ Ｑ型节 点模 型 。
１ ． ２ 异步风 机接 口模 型
传 统 的配 电网 中 只含有 一 个 电源 节 点 ， 其他 节
点 均为 负荷节 点 （ Ｐ Ｑ节 点 ） ， 针 对此 结 构 特点 ， 在潮 流计算 时 主要 采用 前推 回代法 及其 改进算 法 。前推 回代法 充分 利用 了 配 电 网络 呈 辐射 状 的 结 构特 点 ， 数据处 理 简单 ， 计算效率高， 不需 要 矩 阵 运算 ， 所 以 目前在 配 电网潮 流计算 中应用 广泛 。然而 由于 传统 的前推 回代 算法 只能用 于处 理根 节 点 （ 平衡 节 点） 和负荷 节点 （ Ｐ Ｑ节点 ） ， 无 法 处理 加 入 配 电 网中 的分 布式 电源 的节 点 类 型 ＿ ５ － ６ ］ 。基 于 此 ， 文献 ［ ７ ］ 改进 了前 推 回代 算 法 ， 提 出 了新 的节 点编 号 过 程 和 对 于弱环 网 的处 理 ， 利 用基 于灵 敏 度 阻抗 矩 阵 的无
（ ６ ） 计算 网损 ， 并 和潮 流结果 一 并输 出 。
式 中 ：。 、。 。 分别 为 的有功 ． Ｐ Ｑ Ｄ Ｇ 输 出和无 功 输 出； Ｅ 。 。 为Ｄ Ｇ机 组 的空 载 电势 ， 由 于 是 无 励 磁 调 节 系统 ， 所以 Ｅ 。 。 为 常数 ； 为 ＤＧ机组 的 同步 电抗 ； Ｖ 为机 端 电压 ； 艿为 功角 。
入点越 靠 近系统 末端 ， 则其 抬高 电压 的效果 越好 ， 且
（ ４ ）
根据 上述 的基 本理 论 ， 本 文采 用 ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ作 为 仿真 平 台编制 程序 ， 含有 Ｐ Ｑ（ Ｖ） 型节 点 的配 电网前 推 回代潮 流算 法计 算步 骤如 下 ：
采用有 励磁 调节 能力 的 同步发 电机作 为接 口的
Ｄ Ｇ具 有两 种 励 磁 控 制 方 式 ， 即 电压 控 制 和 功 率 因
２ ． ２ 计 算步 骤
Ｑ：
Ｄ
＋ ＿ ＿ Ｖ ２ ＋￣ ／ Ｖ ４ － ４ Ｐ ｚ Ｘ ２
二
（ ３ ）
由此可知 ， 异步发 电机节点类 型具有如下特 点 ： 发 出的有功功率 是确定值 ， 而无 功功率 则与机端 电压有 关 。这与具有 电压 静特性 的负荷节 点相 似 ， 故本 文在 潮流计 算 中称这 种 电源节点为 电压静特性 节点 ， 该类 型节点在潮流计算 中的通用表达式可写成如下形式 ：
（ １ ） 在 进行 前 推 回代 法 潮 流 计 算 前 ， 需 要 对 支
路进行 分 层和 编号 。辐射 状 配 电网 的前 推 回代法 潮
流包 括两 步迭 代计 算 ， 即 回代 和前 推 。根 据 配 电馈
线 的辐射状 结构 ， 不 断更新 支路 电流和 节点 电压 ； （ ２ ） 回代 过程 是 首先 更 新 支路 电流 。利 用 第 次 更 新 的节点 电压 ， 先计 算 负荷 电流 ； （ ３ ） 利用 负荷 电 流更 新 支路 电流 。从 主 干线 或 分 支线 向根 节点 推进 ， 由于所 有 假 设 电流 都 是从 变 电站流 向负荷 ， 所 以支 路 上 的 电 流只 是 后 面 所有 支 路 电流 的简单 求 和 。
种模 型 分析 方 法是 有效 可行 的 。 关键 词 ： 分布式电源 ； 配 电网； 潮流计算 ； 网损 ； Ｐ Ｑ、 Ｐ Ｑ（ Ｖ） 节 点模 型 文章 编号 ： １ ０ ０ ８— ０ ８ ３ Ｘ（ ２ ０ １ ５ ） ０ ４— ０ ０ ７ ６— ０ ３ 中图分类号 ： Ｔ Ｍ ７ ４ ４ 文献标志码 ： Ｂ
式（ ５ ） 和式（ ６ ） 可 以推得 Ｑ 。 与端 电压 Ｖ 的关 系 ：
＝
２ ０
ｌ ９ ３ ４ ５ ６ ７ ｇ ９ １ ０ １ １ ｌ ２ ｌ ３ ｌ ４ １ ５ １ ６ 】 ７］
Ｉ ２
２ ３
√ （
㈤
』 ６ ２ ７ ： 。 ＿ ． ． … ｊ
考虑 到负 荷 影 响 。文 献 ［ ８ ］ 改进 了节 点 编 号方 法 ， 提 出 了基 于前 推 回代 法 的接入分 布式 电源 配 网三相
图１ 异 步 发 电 机 简 化 等 值 电 路
不平 衡潮 流算 法 ， 但 对于 Ｐ Ｖ节 点 的注 入 无 功 电流
补偿 法无 形 中增 加 了计算 量 。 分布 式 电源 主要 可 以分 为 Ｐ Ｑ， Ｐ Ｉ ， Ｐ Ｖ， Ｐ Ｑ（ Ｖ） 四种节 点 类 型 Ｊ ， 本 文 根 据 各 种 分 布 式 电源 的 特 点， 建立 了其 潮流计 算模 型 ， 主要采用 前推 回代 法研 究Ｐ Ｑ型和 Ｐ Ｑ（ Ｖ） 型Ｄ Ｇ在 配 电网 中 的潮 流 计算 问
Ｑ＝一（ ＋ ）
ｐ
（ ２ ）
程， 计算 效率 高 等优 点 。该 方法 也 能 有 效 处 理 电压 静特 性 的节点 类 型 。本 文 研 究 采 用前 推 回代 算 法 ， 对 于程序 中遇 到 的 Ｐ Ｑ（ Ｖ） 型 的节点 可 以通 过式 （ ２ ） 的处 理将 其转 化 为 简单 的 Ｐ Ｑ节 点 ， 这 样 便 可 以进 行 常规 的前推 回代 潮流 计算 了。
・
７ ７ ・
贵 州 电 力技 术
第 １ ８卷
表 １ 方 案描 述
方 案 ０～方案 ４对 比如 图 ３所示 。
分 布式 电 源 配置 方 案 及 说 明 方案 ０
方案 １ 方案 ２
从表 ２中可 以看 出 ， 接人 Ｐ Ｑ型分 布 式 电源 后 ， 各 点 电压与无 分 布式 电源有所 提高 。因此对 于具体
（ １ ） 读 取 网络参 数 ， 并 进行 标 幺化处 理 ； （ ２ ） 设 置系 统参 数 初值 。初次 迭 代 节 点 电压 标
幺值 设为 １ ；
数 控 制 。采 用 电压 控制 的 Ｄ Ｇ在潮 流计 算 中可 作为 Ｐ Ｖ节 点 处 理 ； 采 用 功 率 因数 控 制 的 Ｄ Ｇ可 以作 为
则 不利 于系 统 电压水 平 的提 高 ， 反 而使 系 统 电压 有 所下 降 ， 且 系统 网损也 有所增 加 。 方 案 １与方 案 ２相 比可 知 ， Ｐ Ｑ型分布 式 电源 接
方案 ３ 方案 ４
取 系统 中的部 分 节 点 ， 计算 出 的 电压 和 网损 结
果 如表 ２ 。
电压 ；
电机作 为接 口的 Ｄ Ｇ在潮 流计 算 中的处 理 方法 。考
虑 隐极 机 ， 则有 ：
Ｐ 。 。 ＝
Ｑ
ｓ ｉ ｎ ８
咖 ８一 Ｘ －
（ ５ ）
（ ６ ）
（ ５ ） 根 据收 敛判据 判 断是否 收敛 ， 收敛 则 转 ６ ） ， 不 收 敛则转 ４ ） ；
・
图中： ｘ 为激 磁 电抗 ， Ｘ 为定 子漏 抗 ， Ｘ 为 转子 漏抗 ， ｘ 。 为机 端 并联 电容 器 电抗 ， Ｒ 为 转 子 电 阻 ， Ｓ 为 转差 ， 定子 电 阻忽略 。
从图 １ 可 以推 出 ：
７ ６・
第 ４期
文
波， 等： 含分 布式 电源的配电网潮流及网损分析
络将 是 未来 的一 大趋势 。然 而 由于 Ｄ Ｇ具有 明显 的 随机 性 和分布性 ， 大量 Ｄ Ｇ接人 配 电 网后 ， 改 变 了系
１ Ｄ Ｇ接 入 配 电 网 的数 学 模 型
Ｄ Ｇ通 常不 参 与 系 统 的 频 率 调 节 ， 而 运 行 在 恒 定 的有 功功率 模式 中 ， 至 于 接 口的无 功 功 率 和 电压 运 行 的模式需 根据 具体 情况进 行分 析 。
１ １ ． ２
式 中 ： ＝ ＋ ： ｝。
对风 电场而言 ， 输 出 的 有 功 功 率 Ｐ 由 风 速 决
定， 在 潮流计 算 中可 以认 为 是 给 定值 。此 时 吸 收 的 无 功功 率 Ｑ与机端 电压 转 差 Ｓ有关 ， 而 和 Ｓ的
关 系 由式 （ １ ） 决定 。于 是 可推 出异 步风 力 发 电机 吸 收的 Ｑ与 的函数 关系式 ：
… … … ． … ． ：
２ 算法研究
２ ． １ 理 论分 析
。 ５ …
图２ Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ ３ ３节 点 系统 结 构 图
为研 究 接人 Ｄ Ｇ对 系统 的影 响 以及算 法 的 可行
前 推 回代 法 面 向单 电源 的辐 射状 网络具 有易 编
性， 拟定 ５个 方案 ， 如表 １ 所示。
３ 算例 分析
本文使用如图 ２的 Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ ３ ３节点系统进行仿真。其 中算法中的基准功率为 １ ０ ０ ＭＷ， 基准电压为 １ ０ ． ５ ｋ Ｖ。
● ● ● … ● ● ● ● ● … ● ● … ●
在潮 流计 算 中 ， Ｄ Ｇ 的输 出有 功 是 已知 的 ， 根 据
考虑异 步发 电机输 出的有功 功率 和从 系统 吸收