分布式连续潮流计算在输配电网一体化中有什么作用？

1.为什么输配电网一体化电压稳定评估需要发展分布式连续潮流算法？

在现有电网调度控制体系中，输、配电网的管理、分析、调控和运行维护分属不同的上下级控制中心。此外，输配电网整体规模庞大，输、配电网在电压等级、网络结构和阻抗参数等方面存在较大差异，并且配电网的三相不平衡特征比较突出。为此，有必要研究适用于输配电网一体化分析的分布式计算方法。有学者提出了求解输配全局潮流的主从分裂法，也有学者建议在输配电网分布式潮流计算中考虑发电机和分布式电源的动态特性。连续潮流是电压稳定分析的有效工具，能考虑描述网络元件非线性特性的不等式约束条件，准确计算系统负荷裕度，为工业界提供可靠的电压稳定评估指标。本文提出一种用于输配电网一体化电压稳定评估分布式连续潮流方法，不等式约束的处理采用迭代过程中节点类型转换技术来实现，稳定临界点通过判断曲线斜率变号和步长缩减技术来得到。

2.如何实现输配电网全局电压稳定评估的分解？

输、配电网组成的全局电网如图1（a）所示。图中，T和D分别表示输、配电网，它们之间通过连接节点（记为PCC）联系。由于输、配电网分别由两级电网公司运营和维护，其分析计算分别由上、下两级控制中心负责。本文将输配电网全局电压稳定评估问题分解为独立的输、配电网计算子问题及其PCC点处信息交互三个部分组成，从而最大限度保持了输、配电网现有的管理和计算模式。输电网侧独立连续潮流计算的示意图如图1（b）所示，采用局部参数化方法。第i个配电网独立计算的示意图如图1（c）所示。配电网采用自然参数化方法（即普通潮流技术）来保证与输电网负荷增长的一致性和同步性。

图1 输配电网全局电压稳定评估的分解示意图

3.输、配电网间信息交互机制的设计与计算流程是怎样的？

在输电网连续潮流校正环节求解可得各PCC点状态变量和负荷参数，并将其传递给各个配电网;各个配电网基于此根节点状态变量求解可得其他节点的状态变量，计算PCC点等值负荷功率后将其返回上级输电网;输电网收到各PCC点的等值负荷功率后重复上述步骤进行计算，直至满足根节点有功、无功和电压和负荷参数均满足迭代误差的收敛条件，即通过校正环节中输、配电网间PCC点处电气量的交换实现全电网负荷裕度的分布式计算。输配电网一体化分布式连续潮流的整体计算流程如图2所示。

图2输配电网分布式连续潮流算法流程图

4.提高计算收敛性的措施和单相/三相接口处理

对于给定的负荷增长方式，配电网可能先于输电网发生电压崩溃。由于配网进行普通潮流计算，当接近临界点时，其潮流收敛速度变慢甚至发散。这时，需要转换输、配电网连续潮流的参数化方法，然后由输电网采用自然参数化方法参与协调计算;配电网采用局部几何参数化方法来避免三相不平衡配电系统中P-V曲线斜锐角现象导致的连续潮流计算失败。若转换参数化方法后潮流仍无法收敛，可采用最优乘子技术处理潮流临近病态或病态的情况。

不论第i个配电网是否三相平衡，其根节点状态变量总是三相平衡。根节点在配网中A相电压相量应等于单相输电网独立计算的潮流结果。对于输电网侧独立计算而言，PCC点的等值负荷功率等于配电网根节点的三相功率之和。

5.配电网连续潮流中如何处理DG？

配电网侧DG主要通过同步/异步电机和电力电子逆变器两种方式并网。同步发电机型DG的励磁调节系统主要有自动电压控制和功率因数控制2种励磁控制方式。若潮流计算中自动电压控制型DG的无功出力越限，则进行PV-PQ节点类型转换处理。异步风力发电机通过机端并联电容器组的自动分组投切可维持功率因数恒定，若电容器的投切数量到达限值，则无功出力由输出有功和机端电压决定，在潮流计算中视为PQ（V）节点。目前，电力电子逆变器因控制灵活等特点得到了广泛应用。逆变器主要有电压控制和电流控制等控制方式，在潮流计算中相应处理为PV节点和PI节点。为了使DG在合理的无功出力范围内调度，若电压控制型DG的并网注入电流越限，则将注入电流幅值固定为上限值，节点转换为PI类型，并将PI节点的无功出力方程代入潮流方程中联立求解;若后续迭代中并网节点电压高于原电压设定值，且注入电流小于上限值，则将PI节点转换回PV节点。

6.输配电网一体化分布式连续潮流计算的应用效果如何？

本文采用由IEEE30节点输网和IEEE33节点三相不平衡配网构成的算例。令配电网各节点负荷维持原功率因数增长，负荷增量由输电网各发电机按当前出力比例分担，输电网除PCC点外其他节点负荷不变，分布式连续潮流被分成三种模式计算：1）全网分布式连续潮流计算;2）将配网等值为PCC点的负荷功率，负荷恒功率因数增长，仅对输网进行连续潮流计算;3）令配电网根节点为恒压松弛节点，对三相配电网进行独立连续潮流计算。三种模式下PCC点的P-V曲线如图3所示。由图3看出，输电网独立计算与全网分布式计算的负荷裕度结果相差较大，P-V曲线差异大，这是因为前者本质上默认输网为全网电压失稳的主导方，但实际电压崩溃是由配电网侧负荷增长造成的，配网薄弱环节对全网负荷裕度起到了决定性影响。在全网分布式连续潮流计算中，随着配电网负荷增长，PCC点电压会不断下降，表明传统配网孤立连续潮流计算时根节点为无穷大，恒压节点的假设是不切合实际的。根节点电压下降导致配电网的实际负载能力与配电网孤立连续潮流计算相比要明显减小。

图3 三种情况下PCC点的P-V曲线