两种基于有限量测数据的配电网建模方法的

　摘　要：简述了两种基于有限量测数据的配电网建模方法，说明了如何利用有限量测数据对配电网进行建模和分析，以得到反映配电网的主要运行指标的较真实、合理的潮流计算结果，并对这两种方法在模型的精细程度、计算速度方面进行了比较研究。
    关键词：配电网；潮流分析；数据；建模

AComparison Study ofModeling Methods for Distribution Network on Limited Measured Data

　　YAN HongLiang

　　(College of Electronic Engineering，Xi′an Shiyou University，Xi′an，710065，China)

　　Abstract：Two distribution network modeling methods based on limited measured data and their application in distributionnetwork analysis to find a reasonable and actual power flow are summarized．Their modeling accuracy and calculation speed arecomprised．
    Keywords：distribution network；power flow calculation；data；modeling

1　引言
　　随着现代配电网及其自动化技术的发展，随着对配电网供电的可靠性和经济性、电压质量要求的提高，配电网的网络重构、优化控制、故障处理成为配电网自动化系统的重要功能，然而这些功能的实现都建立在配电网潮流分析的基础之上。国内外对配电网潮流算法进行了多方面的研究，形成了许多适合配电网潮流计算的方法，主要有改进的快速分解法^［1］、前推回代类算法^［2，3］、回路阻抗法^［4］、Y_bus法^［5］、导纳求和算法及电流求和法^［6］等。然而不论那种算法都需要确切地知道各节点的负荷，而实际上由于配电网节点众多的特点，为节约投资往往并不在所有节点都安装测量装置而只在开关和一些重要变压器处安装测量设备，加之有些配电网由于通信系统的不完整，都会造成量测数据不足的问题。下面就来说明如何利用有限的量测数据对配电网进行建模和分析，以解决配电网络的可观察性问题并得到能反映配电网主要运行指标的方法。

2　两种基于有限量测数据的配电网建模方法
2．1　伪测量值法
　　伪测量值法是指对无量测数据的节点，采用该节点预测负荷值参与潮流计算。由于该类节点的预测负荷存在误差，故需引入功率校正系数对其进行修正以消除节点负荷总量与网损之和同根节点功率之间的不平衡，从而使该类节点的预测负荷更接近实际情况。其中有功校正系数为：

其中：Ps，Q_s为根节点有功和无功功率,为实测负荷点有功和无功功率的集合，∑P_f,∑Q_f为预测负荷节点的有功和无功功率的集合，，为有功和无功总网损，k为迭代次数。
　　考虑到预测负荷节点的误差是不一致的，为使计算结果更能满足实际情况，对各预测负荷节点给以不同的预估准确度t_i＝1＋α_i，α_i为预估误差。这时预测负荷校正表达式为：这样采用上述任何潮流计算方法都可进行配电网分析。
2．2　等效负荷法
　　等效负荷法是在仅能获得配电线路沿线柱上开关处的量测信息时，采用一个处于该段馈线上某合适位置的等效负荷代替该馈线上所有负荷从而进行配电网分析的方法。如图1为一段典型的馈线，图2为采用等效负荷法后θ_A，V_B，θ_B分别为A和B两个分段开关处的电压幅值(V)及其相角；S_A，φ_A，S_B，φ_B分别为A和B两个分段开关处的视在功率幅值(kVA)及其相角；r和x分别为A和B间的馈线单位长度的电阻和电抗(Ω/km)；A和B两个分段开关之间馈线的总长度为L(km)。

　　图1中S_i和φ_i(i＝1，2，…，n)分别为节点i处供出的视在功率幅值(kVA)及其相角。

　　图2中，S_K和φ_K分别为采用视在功率表示的等效负荷的幅值(kVA)及其相角；L₁和L₂分别为A和B两个分段开关到等效负荷处(节点K)的馈线的长度(km)；I_A，α_IA，I_B，α_IB，I_K，α_IK分别为图2中各支路电流的幅值(A)和相角。由图2，根据A端参数可计算出K点的电压幅值为：
 
其中：P_A和Q_A分别为流过节点A的有功功率(kW)和无功功率(kVar)。同样由B端算出K点的电压幅值为：
 
其中：P_B和Q_B分别为流过节点B的有功功率(kW)和无功功率(kVar)。令ΔV_K为ΔV_K＝V_K－V′_K，可通过迭代法求L₁和L₂的值。当ΔV_K大于零时，则在下一次迭代时适当加大L₁的取值；当ΔV_K小于零时，则在下一次迭代时适当减小L₁的取值。当ΔV_K的绝对值小于指定误差时，认为迭代收敛。根据图2显然有：
 
　　这样就得出了等效负荷的简化模型的全部参数，从而采用上述任何潮流计算方法都可进行配电网分析。

3　两种建模方法的比较研究
3．1　模型的精细程度
　　伪测量值法能得到各个负荷节点的电压和较为准确的线损数据，而等效负荷法只能获得一些关键节点的潮流数据，同时由于用一个负荷来表示馈线线段间的多个负荷并不十分恰当，并且只利用了沿线电压降落方程，而没有利用线损关系，因此等效负荷模型在计算线损时有时误差较大。
3．2　计算速度
　　伪测量值法在迭代过程需对预测负荷不断进行校正，故预测数据与实际相差较大时，迭代过程将变长，计算速度会变慢。
　　而等效负荷法可快速获得测点数据，等效负荷的位置在测点数据变化不大时无需再进行迭代计算且等效负荷法参与潮流计算的节点数大大减少，故其计算速度就比较快。

　　参考文献

［1］张俊芳，别朝红，康明才．一种改进的快速分解潮流计算方法［J］．四川工业学院学报，1998，17(1)：24-29.
［2］ShirmohammadiD，Hong HW，Semlyen A，etal．Acompensation-based power flowmethod forweaklymeshed distribution and transmission network［J］ ．IEEETransaction on power systems，1988，Vol.3,No.2,P753-762.
［3］Luo G X ,Semlyen A .Efficient load flow for large weakly meshed networks ［J］．IEEE Transaction on power systems,1990,Vol.5,No.4,P1309-1316.
［4］朱城，王剑，工洪涛，等．改进回路阻抗法在配电网潮流计算中的应用［J］．山东电力技术，2001，(1)：37-39．
［5］曹亮，陈昆薇，陈敬佳．配电网潮流的有效算法［J］．华北电力技术，2002，(3)：52-54．
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［7］张波，董洁，李忠实．配电网实时潮流算法——改进迭代法［J］．山东工业大学学报，2001，(6)：523-527.
［8］刘健，毕鹏翔，董海鹏．复杂配电网简化分析与优化［M］．北京：中国电力出版社，2002．

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