PQ分解法解潮流方程收斂性的影響因素分析

王若涵

（廣西電網公司桂林供電局，廣西桂林541000）

PQ分解法解潮流方程收斂性的影響因素分析

王若涵

（廣西電網公司桂林供電局，廣西桂林541000）

PQ分解法是一種解潮流方程的經典方法，因其程序簡單、節約內存和計算快速的優點，被廣泛用于電力系統在線計算。PQ分解法的變形有很多，在形成系數矩陣B′和B′′時，可以有不同的組合方案，如果再考慮電壓和坐標的選取，將會有幾百種之多。旨在通過不同的組合方案測試標準IEEE系統，以獲取一般意義下的最佳方式。關鍵詞：PQ分解法；潮流計算；收斂性；影響因素

潮流計算是電力系統3大計算之一，主要用于研究系統規劃和運行中提出的各種問題。歷史上，用于潮流計算的方法主要有高斯-賽德爾迭代法、Newton-Raphson法（牛頓-拉夫遜法）和PQ分解法。高斯-賽德爾迭代法結構簡單，在早期計算機內存不足、計算能力有限的情況下得到了較為廣泛的應用。但是隨著計算機技術的快速發展以及高斯-賽德爾方法本身固有的收斂缺陷，該方法已經被淘汰。Newton-Raphson法是常用的解非線性方程組的方法，它利用線性化的思想，將非線性方程組線性化，在計算精度和收斂次數方面達到了令人滿意的結果。PQ分解法[1]則是針對Newton-Raphson法的一種簡化，它抓住電力系統的主要矛盾，忽略次要矛盾，以恒定不變的系數矩陣B′和B′′代替了復雜變化的雅可比矩陣。相對于Newton-Raphson法的二次收斂而言，雖然PQ分解法呈線性收斂，收斂次數明顯增多，但是由于PQ分解法不用每次計算系數矩陣，每次迭代所需的時間比采用Newton-Raphson法時少，以致總的計算速度仍是PQ分解法快。如果再結合稀疏技術的應用，PQ分解法將達到極速。

1 PQ分解法的組合方式

為了改善PQ分解法的收斂特性，系數矩陣B′與B′′一般并不簡單地是節點導納矩陣的虛部[2]，電壓Vi也不僅取值為1.在實踐中，對電壓Vi，B′與B′′作不同處理，就形成了不同的PQ分解法。以下就討論Vi，B′與B′′的各種組合，以探究最佳的收斂策略。

1.1 Vi的3種選擇方式

1.2 形成B′和B′用3位字母表示

3位字母的含義為：①用I或O，分別表示考慮或忽略支路對地導納；②用I或O，分別表示考慮或忽略理想變壓器的非標準變比；③用I或O，分別表示考慮或忽略支路電阻。這樣，B′和B′各有8種不同的組合方式，即III、IIO、IOO、IOI、OII、OOI、OIO、和OOO。同時考慮Vi，B′和B"的組合，則有3×8×8＝192種方式，如果再考慮計算節點功率的坐標選擇，那么就會有192×4＝768種組合方式。

2 算例測試

下面針對IEEE推薦的幾種典型系統，分別用PQ分解法的各種形式進行計算，收斂精度為10-5，計算結果見表1.

表1 各組合方式下不同節點系統迭代次數

其中，R為直角坐標，P為極坐標。通過分析該表可知：①從計算功率P和Q所使用的坐標來看，使用直角坐標有利于減小迭代次數，加速收斂；②從電壓Vi的選取來看，采用平均電壓或者標幺值1.0，即方式A和F，一般能達到較好的收斂效果；③在形成B′和B′′時，收斂性和收斂速度較好的前提條件是一個矩陣忽略支路電阻，而另外一個矩陣考慮支路電阻，不能同時考慮2個矩陣或同時忽略支路電阻；④從各節點系統測試的結果來看，R-A-OOI-IIO和R-F-OOI-IIO方案是較好的。

3 結論

計算功率P和Q所使用的坐標、電壓的選取以及B＇和B′′的組合直接影響PQ分解法的收斂特性。經過測試，可以認為：使用直角坐標比使用極坐標計算節點功率迭代次數少；取電壓平均值或標幺值1.0代入修正方程式右端的電壓項能夠達到較好的收斂效果；在形成B′和B′′的時候，一般一個矩陣考慮支路電阻，另一個矩陣不考慮支路電阻，有助于加速收斂。

［1］楊建華.潮流計算PQ分解法的最佳方式探討［J］.電網技術，1996（1）：30-32.

［2］Deckmenn S，Pizzolante A，Monticelli A，et al.Numerical Testing of Power System Load Equivalents.IEEE Transactions on Power Apparatus&Systems，1980（6）：2292-2300.

〔編輯：劉曉芳〕

TM744+.2

：A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.16.142

2095－6835（2017）16－0142－02

王若涵（1991—），女，研究方向為電力系統運

行與規劃。