探究電力調度系統中拓撲分析及潮流計算方法

楊 勇

（國網重慶市電力公司北碚供電分公司，重慶 400700）

1 電力系統網絡建模

對于電氣系統而言，其組成元素的復雜性不言而喻，這與電力系統本身特點存在非常緊密的關聯性，因此，在對電力系統網絡進行研究的過程中，可以通過其所具有的復雜性特征進行研究。在對其研究過程中，可將其視作成一個復雜網絡模型，對其網絡特性進行詳細分析。并且在研究分析的過程中，還的對該系統所存在的物理特性進行研究與分析。就某些相關的研究而言，對該系統所具有的物理特性也給予了一定的關注，并將一些相關的參量和指標進行引入，然而對網絡靜態模型進行建立的過程中，對該系統所存在的物理特性考慮不足。通常以對待網絡的視角層面認識電力系統網絡特性。

2 拓撲分析法研究狀況

2.1 拓撲分析的方法

電氣島分析以及母線分析二者在拓撲分析內具有非常類似的特征。就深度優先遍歷而言，其出發于某個任意的頂點，開始進行搜索，在此過程中還在一條路線上進行沿襲，最終搜索到不存在鄰接點的頂點。之后再退一步，觀察該鄰接點還是否存在，進而對新的線路進行尋找，循環進行，對該路線上存在的各點進行有效的訪問。

上述情況結束后，并再出發于無相連的新點，對全部的點進行逐一訪問。而廣度優先遍歷，主要對某個點進行搜索，并在該頂點上對所接近的領接點上進行尋找。之后對其之外的全部領接點的鄰接點進行訪問，如此循環，將全部的點都訪問完成。通過對比得知，深度優先遍歷應當進行有效的回溯，對于某個點的訪問需要進行很多次，廣度優先遍歷則與之存在很大的不同，在對點進行訪問的過程中能夠只需一次就可完成，同時點的初選對訪問次數沒有影響。相較而言后者更具優勢。

2.2 關于初始拓撲與局部拓撲

過去電氣島分析一般都是在節點融合以及深度與廣度優先遍歷來進行單一的分析，在拓撲點尋找的過程中利用支路即可獲得。但因許多連接點同時存在拓撲點中，因此經常存在阻礙情況的出現。在現代科技水平不斷提升的過程中，局部拓撲以及初始拓撲二者的應用越加廣泛。同時在其設計方案上也較之前出現了非常明顯的改進：（1）拓撲分析實現了節點融合域鄰接矩陣以及廣度優先遍歷二者的相互結合。綜合了不同拓撲分析手段存在的優點，可以找具體情況進行，最佳方案的選擇，有效的降低了某個單一措施存在的不足。（2）“母線一支路”和“支路一母線”的生成能夠有效地促進拓撲分析問題以及其反應的速度。3.標號不必進行修改，其方式通過對象方式來實現，操作過程可直接進行，更加快速，降低了錯誤的發生率。

3 潮流計算方法的研究

3.1 潮流計算傳統解法存在的問題

牛頓法在對潮流進行計算中應用最佳。該方法具有非常好的收斂特征，然而其對初始值就非常嚴格的要求。因此，必須要注重初始值，倘若該值沒有進行準確選擇，對其收斂性會形成很大影響，也會導致無法獲得電力系統之外超出的定義解。電力系統中額定電壓周圍的節點是該系統的主要運行標志，電壓相角在該節點上沒有太大的差別，通過平均電壓初值就能取得較好的效果。在潮流計算中PQ分解以及牛頓-拉夫遜法在其中發揮著非常重要的作用。對于多節點潮流情況的求解，要對其導數值以及函數值進行計算才能獲得迭代時求解方程組，如果真實值與初始值二者存在很大的差距，就會極大的增加迭代次數，影響其收斂性。一些小阻抗以及零阻抗的某些參數，會因其導致節點病態特征存在于矩陣上，對其精度以及其收斂性造成很大的影響。倘若與假設的目的相比，快速解藕法難以實現，就會相應的增加迭代次數，導致不收斂的情況出現。在梳子狀放射結構以及如負重荷就會形成病態系統，出現不收斂以及震蕩的計算過程。

3.2 智能算法

由于牛頓法本身所存在的某些缺陷，伴隨科學技術的不斷提升，智能算法獲得了極大的發展。如遺傳算法以及蟻群算法現已得到了非常好的應用。牛頓算法在其應用的過程中常會出現收斂慢以及不收斂的情況，這是由于選擇的初始點不合適以及奇異系數矩陣所引起，而將加速LM算法以及蟻群算法二者有效的進行結合，就可有效的避免這種情況的出現。收斂速度可以通過蟻群算法得以解決，然而其計算后期的解卻不容易找到。在速度上遺傳與之相比，不夠快，所以僅能對種群少的進行選取，其收斂則可逐漸進行。因此，對兩種算法可以進行有效融合，并可有效地結合逐漸縮小區間大小的方法。在一些沒有導數方程的求解時，牛頓法本身存在一定的缺陷性，智能算法與之相比，減少的導數的求解過程，因此對于此類方程的求解，相較于牛頓算法，該方法具有很大的優勢特點。遺傳算法在相同的迭代次數時，其精度會非常的高，而在速度上蟻群算法優勢更加明顯。

總之，網絡拓撲分析在電力系統調度中有著極其重要的作用，一方面可以提供電網的運行情況，另一方面可以給出后續潮流計算所需要的數值模型。如何在電網的運行情況發生變化時快速及時地實現拓撲與給出拓撲分析是其工作的重中之重和核心內容。而利用潮流計算方法，建立電網模型，根據潮流計算的結果，從中找出經濟的運行條件，調整運行方式，對電網的經濟運行意義重大。

[1] 薛振宇，房大中.基于雙向迭代的交直流互聯電力系統潮流計算[J].電力系統自動化，2015，（09）.