摘要：社会经济不断发展，人民生活水平日益提高，对供电量、供电可靠性以及电能质量方面的要求越来越高。保证电力系统安全可靠运行，研宄安全稳定运行策略，一直是电力工作者的研究热点。通常将生产、变换、输送、分配和使用电能的设备及能量管理系统所组成的统一整体，称为电力系统。作为电力系统重要组成的配电系统，因为其直接面向终端用户，它的完善与否将影响广大用户的用电可靠性和用电质量，所以配电系统分析有着至关重要的意义。基于此，本文就针对中低压配电网三相潮流计算及静态电压稳定性进行分析。
关键词：中低压；配电网；三相潮流计算；静态电压；稳定性
1配电网三相潮流计算研究现状
传统的潮流算法一般是针对高压输电网而设计的，而配电网具有不同于高压输电网的典型特征。如：配电网点多面广，网络呈辐射状，闭环设计，开环运行；配电网支路参数比值较大；配电网三相参数不对称，三相负荷不平衡；非全相供电；不接地运行等。配电网的这些特征使传统的单相潮流算法无法适用于配电网潮流计算，会造成传统的单相潮流算法不收敛，因此必须设计和使用满足配电网特征的三相潮流算法。1974年，R．G．Wssley和Ｍ．A．Shlash成功将牛顿－拉夫逊法应用到三相潮流计算中，设计出了三相牛顿潮流算法。该算法在一定程度上继承了传统牛顿法收敛性好的优点，但也保留了运算量大、计算时间长、效率低的缺点。
配电网连续潮流研究现状 一般而言，电压稳定性是指电力系统在给定的初始运行条件下受到扰动后，系统在所有母线上维持电压稳定的能力，这取决于电力系统维持和恢复负载供需之间平衡的能力。静态电压稳定分析是捕捉不同时间框架下沿着时域轨迹系统状态的快照，即求解系统在时间序列中的一个断面。静态电压稳定性分析的基本理论基于扩展潮流方程的分析法，系统的静态电压稳定性是通过在指定的负荷节点绘制 P-V 曲线来确定的，通过 P-V 曲线可以获得系统的负荷裕度和临界点电压。负荷裕度直观地反映了系统当前运行点到电压临界点的距离，是工业界广泛接受和采用的电压稳定评估指标。连续潮流法是绘制 P-V 曲线的有效工具，该方法在假设系统处于准静态的状态下，随着负荷的缓慢增加，通过对潮流方程不断地求解，绘制出系统的 P-V 曲线。连续潮流最早应用于输电网，用于分析输电网的静态电压稳定性，关于输电网中连续潮流的研究已经非常深入了。随着配电网以及 DG 的研究不断深入，配电网的静态电压稳定性已逐步成为研究热点。由于配电网存在三相支路参数不对称和三相负荷不平衡的结构特征，并且随着非全相 DG 等不对称设备的逐渐增多，使配电网三相不平衡特征日益显著，因此，连续潮流计算应考虑三相不平衡的情况。
此外，配电调压器也适用于主变不具备调压能力的变电站，通过将调压器串联在变电站变压器的出线侧，保证出线侧母线电压合格。常用的配电调压器为步进式调压器（ＳＶＲ）。配电调压器又可分为单相配电调压器和三相配电调压器两种类型。单相调压器主要由单相自耦变压器、有载分接开关、智能控制器三部分构成。三相调压器可以由三个单相调压器按星形或角形连接而成，主要包括星形接地连接三相调压器和三角形连接三相调压器。
2中低压配电网三相连续潮流计算
对于静态电压稳定性问题，运行和规划人员通常关心的是系统负荷增加多少功率的情况下该系统仍然是安全的。通过绘制 P-V 曲线可对静态电压稳定性进行分析，它是通过绘制系统节点电压与单个节点负荷或区域负荷变化之间的关系曲线，从而指出单个节点负荷或区域负荷水平导致整个系统接近电压崩溃的程度。电压崩溃是指随着单个节点负荷或区域负荷的增加，系统节点电压将变得越来越低，直至达到电压崩溃。
2.1预估环节
预估环节是连续潮流计算中的重要组成部分，所谓预估就是根据系统原始运行点或上一步的潮流解对下一个运行点进行预测。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆预估值作为校正环节的潮流初值代入潮流扩展方程中进行迭代求解，预估值越接近 P-V 曲线上潮流解，迭代次数就会越少，反之，若预估值与实际潮流解偏差较大可能会导致校正环节的发散。预估的方法主要分为线性预估法与非线性预估法。线性预估方法主要分为切线法和割线法两种方法。非线性预估法主要为多项式插值法，非线性预估法具有高阶精度，它提供的预估解能在校正环节中减少迭代次数，但实际应用中却较为复杂。切线法和割线法的精度为一阶，虽不及非线性预估法精度高，但在实际应用中以其形式简单得到了广泛应用。
2.2校正环节
校正环节一般采用牛顿法进行求解，其作用根据环节得到的预估解作为初值，求解扩展潮流方程得到潮流解的过程。由于未知数大于方程数，需要根据参数化方法不同选择对应的构造方程。
2.3步长控制
选择合适的步长对连续潮流求解是非常重要的。选择一个很小的步长进行连续潮流求解会得到非常精确的 P-V 曲线，但是小步长求解曲线平缓部分时降低了效率。同样，若步长过大导致预估解与真实解距离太远，在求解曲线陡峭部分时可能会导致算法的发散。因此，理想的步长控制策略应与 P-V 曲线形状相适应，曲线平缓部分使用大步长进行追踪，而曲线在接近临界点时比较陡峭部分应使用小步长进行追踪。事实上，由于我们预先不知道 P-V 曲线的大概形状，也无从预测临界点出现在什么位置，使得对步长控制的设计难以实现。步长大小的选择应考虑以下几个因素：1）计算 P-V 曲线上每一潮流解的迭代次数，一般为三到五次；2）接近临界点时应适当减小步长；3）需要精确绘制电压临界点附近的曲线时应使用小步长。一种常用的步长控制策略是通过观察每次校正环节的迭代次数来进行步长的调整。设定一个校正环节的目标迭代次数，如果实际迭代次数小于目标，则应增大步长；反之则应减小步长。应指出，步长的控制应当与系统本身的性质、预估和校正环节相匹配，在保证收敛的情况下处理好效率和精度的关系。
2.3负荷的增长方式
在连续潮流计算中，通常根据负荷的增加来绘制 P-V 曲线。一般情况下比较常见的负荷增长方式有以下三种：1）单个负荷节点的有功功率或无功功率变化，而系统其他负荷节点不变；2）单个负荷节点的有功、无功功率同时变化，而系统其他负荷节点不变；3）系统某个区域或所有的负荷节点的有功、无功功率同时变化。
结束语
总是，近年来，单相潮流算法的研究已较为成熟，现有文献中的三相潮流算法多是基于单相潮流算法研究而来，使得配电网三相参数不对称、三相负荷不平衡和中性点是否接地等问题对配电系统分析影响的考虑不够充分。配电网三相潮流的研宄己然成为当今国内外关注的研宄课题具有重要的理论意义和实用价值。
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论文作者:何小庆,周园,杨鑫
论文发表刊物:《电力设备》2018年第27期
论文发表时间:2019/3/12
标签：步长论文; 潮流论文; 调压器论文; 电压论文; 负荷论文; 配电网论文; 曲线论文; 《电力设备》2018年第27期论文;