基于改进回路电流法的配电网潮流通用算法

第38卷 第20期 电力系统保护与控制 Vol.38 No.20 2010年10月16日 Power System Protection and ControlOct. 16, 2010

基于改进回路电流法的配电网潮流通用算法

汪宇霆1，张 焰1，张益波2

（1.上海交通大学电气工程系，上海 200240；2.上海市电力公司，上海 200122）

摘要： 针对传统的回路电流潮流算法在进行节点编号时需要添加虚拟支路形成二叉树的缺点，提出一种新的节点编号方法，简化编号过程并提高算法效率；针对回路阻抗矩阵分解算法的优化问题，在原有的只对其中部分元素优化计算的基础上，提出了所有元素均参与优化的回路阻抗矩阵LU分解算法；基于该改进的回路电流法，提出可以计算含有PV节点和弱环网的配电网潮流通用算法，并用PG&E的69节点配电网对算法的有效性进行了验证。 关键词: 配电网潮流；回路电流法；节点编号；优化LU分解；通用算法

A general load flow method for distribution systems based on improved loop-current method

WANG Yu-ting1, ZHANG Yan1, ZHANG Yi-bo2

(1. School of Electrical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China；

2. Shanghai Municipal Electric Power Company, Shanghai 200122, China)

Abstract: A disadvantage of the tranditional loop-current method for load flow calculation is that it inserts dummy lines to form an equivalent binary tree. This paper first presents a novel node numbering scheme that does not modify the original network to simplify and accelerate the node numbering process. An improved LU decomposition algorithm is proposed to optimize the calculation for all elements contrary to the traditional partial optimization. Based on the improved loop-current method, a general load flow method for distribution systems with PV buses and mesh networks is presented. The validity and preformance of the proposed method are verified on PG&E’s 69-bus distribution system.

Key words: load flow for distribution systems；loop–current method；node numbering；optimized LU decomposition；general method

中图分类号： TM711 文献标识码：A 文章编号： 1674-3415(2010)20-0057-05

0 引言

配电网具有与输电网不同的特点，如结构呈辐射状、有时含有少量环网（弱环网），以及支路参数的r/x值较大等[1]。这些特点使得配电网潮流计算对算法的收敛性要求较高，而且在算法中需要充分利用辐射状及弱环网的结构特点来提高计算效率。回路电流法是各种配电网潮流算法中收敛性较好的算法之一，它根据电源、负荷、线路电容等对地支路形成的回路列出回路电压方程组，对形成的回路阻抗矩阵进行LU分解，然后迭代计算各回路的电流及各节点电压。通过一定的节点编号优化方法，可以利用稀疏技术简化回路阻抗矩阵的LU分解。文献[2]提出的“直接潮流算法”是最早的回路电流法，文献[3]对文献[2]中的节点编号方法进行了改进，提出了对对角线元素和相邻元素进行优化的计算方法，但是这些方法还存在如下缺点：

(1) 在节点编号过程中需要向配电网插入零阻

抗的虚拟支路形成等价的二叉树网络，以确定负荷节点的编号[2-4]，在加大算法复杂度的同时改变了原有的网络结构；

(2) 对回路阻抗矩阵进行LU分解时只有部分元素利用了优化算法，而且没有进一步利用同一行元素的相同因子进行优化计算；

(3) 计算有弱环网的配网潮流时需要修改回路阻抗矩阵，使得受修改影响的部分元素不能利用优化算法，而且环网的解裂节点必须含有负荷[2]，限制了回路电流法在环网潮流计算中的应用。

本文在传统的回路电流法基础上，首先针对辐射状配电网提出一种新的节点编号方法，不需要添加额外的虚拟支路就能形成优化的节点编号，不仅降低了编号的复杂性，而且还可以保持编号后的辐射状网络与原有网络结构相同，方便了通用潮流算法的设计。其次，充分利用根据优化编号形成的回路阻抗矩阵的稀疏性质，将优化的LU分解算法扩展到U矩阵的所有元素，并通过预先计算行元素分

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