吳錦圖

摘 要：潮流計(jì)算是電力分析系統(tǒng)中最基本的計(jì)算之一。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，潮流計(jì)算技術(shù)也在不斷進(jìn)步。簡要論述了電網(wǎng)潮流計(jì)算與電網(wǎng)線損的關(guān)系，確認(rèn)了潮流計(jì)算的必要性，明確了其在實(shí)際工作中的重要意義。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；潮流計(jì)算；電網(wǎng)線損；計(jì)算機(jī)技術(shù)

中圖分類號：TM714.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.21.120

電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、輸變電線路、供配電部分和用電部分等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)。在發(fā)電廠發(fā)出的電能通過輸電線路輸送和分配的過程中，電網(wǎng)中的各個(gè)元器件（線路、變壓器、無功補(bǔ)償設(shè)備、測量儀表等）都要消耗一定的電能。在給定時(shí)間段內(nèi)，電力網(wǎng)的所有元器件產(chǎn)生的電能損耗稱為電網(wǎng)的線損電量，簡稱“線損”。在電力系統(tǒng)中，潮流計(jì)算是電網(wǎng)分析中最基本的計(jì)算，它涉及到電力系統(tǒng)運(yùn)行，方式安排，安全、可靠性分析等。潮流計(jì)算是定量分析電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性的依據(jù)，在實(shí)際工作中具有十分重要的意義。

1 潮流計(jì)算發(fā)展歷程

潮流計(jì)算為電網(wǎng)穩(wěn)定計(jì)算和短路電流計(jì)算等提供初始運(yùn)行方式，是電力系統(tǒng)最基本的計(jì)算。20世紀(jì)50年代以來，隨著數(shù)字計(jì)算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展以及求解電力系統(tǒng)潮流問題的數(shù)字解法和計(jì)算程序的進(jìn)步，數(shù)字計(jì)算機(jī)已經(jīng)替代了交流計(jì)算臺，成為求解潮流問題的最有效工具之一。對于計(jì)算方法，它由最初的Ward等研究者編制的賽德爾算法，過渡到非線性規(guī)劃最優(yōu)潮流算法，接著出現(xiàn)簡化梯度法，而計(jì)算機(jī)潮流計(jì)算成熟的標(biāo)志是解耦性最優(yōu)潮流牛頓算法的出現(xiàn)?，F(xiàn)在，除了在電力系統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)行中利用數(shù)字計(jì)算機(jī)進(jìn)行大量的離線潮流計(jì)算外，在電力系統(tǒng)運(yùn)行的監(jiān)控方面，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的在線潮流計(jì)算已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用階段。

2 降低線損的必要性

線損是衡量電力企業(yè)競爭水平的一項(xiàng)指標(biāo)，也是一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。它反映了電力企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平，電力電網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平，規(guī)劃水平和經(jīng)營、管理水平。降低線損有利于提高電力企業(yè)的供電效率，能夠優(yōu)化電力企業(yè)的安全管理，提高整個(gè)電網(wǎng)的安全運(yùn)行能力。因此，無論是對國家，還是對電力企業(yè)而言，降低電網(wǎng)線路損耗具有非常重要的意義。目前，我國仍處于發(fā)展階段，能源儲備依然緊缺，降低線路損耗符合我國節(jié)能減排的國情。電網(wǎng)系統(tǒng)降低線損已經(jīng)成為了節(jié)約能源的一項(xiàng)有效措施。

3 潮流計(jì)算的主要方法

潮流計(jì)算的主要方法是，先將電網(wǎng)系統(tǒng)中各段母線的負(fù)荷曲線換算成以平均功率為基準(zhǔn)的負(fù)荷系數(shù)，形成一個(gè)負(fù)荷系數(shù)表，將計(jì)算時(shí)間段內(nèi)的電量數(shù)據(jù)換算成平均功率后乘上相應(yīng)的負(fù)荷系數(shù)，可以得到24 h節(jié)點(diǎn)負(fù)荷，再進(jìn)行24 h的潮流計(jì)算，將所有小時(shí)的線損值相加得到標(biāo)準(zhǔn)日的線損值，之后乘上計(jì)算時(shí)間段，就能得到計(jì)算時(shí)間段電網(wǎng)系統(tǒng)的線損值。

由此可得，第n節(jié)點(diǎn)、第k小時(shí)有功負(fù)荷系數(shù)為：

式（1）（2）中：Pn，k為第n節(jié)點(diǎn)、第k小時(shí)的有功功率；Anp為第n節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)日的有功電量；Pav、n為第n節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)日的有功功率。

相應(yīng)的無功負(fù)荷系數(shù)為：

式（3）（4）中：Qn，k為第n節(jié)點(diǎn)、第k小時(shí)的無功功率；Anp為第n節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)日的無功電量；Qav、n為第n節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)日的平均無功功率。

PV節(jié)點(diǎn)的無功負(fù)荷系數(shù)能夠形成相對應(yīng)的電壓曲線，根據(jù)此曲線，使用者只要輸入每個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算時(shí)段的日供電量，即可得到24 h的負(fù)荷數(shù)據(jù)和發(fā)電數(shù)據(jù)，即：

由式（5）（6）可以得到每小時(shí)的負(fù)荷數(shù)據(jù)、發(fā)電數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。通過計(jì)算潮流，能夠得到每小時(shí)的線損量，則標(biāo)準(zhǔn)日有功損耗的電量為：

式（7）中：△Pn為標(biāo)準(zhǔn)日每小時(shí)消耗的有功損耗。

至此，可以得到計(jì)算時(shí)段內(nèi)的線損為：

式（8）中：T為計(jì)算時(shí)段的全部天數(shù)。

文中的計(jì)算模型均取計(jì)算時(shí)段中的一日為標(biāo)準(zhǔn)日，然而在T時(shí)段內(nèi)，電力系統(tǒng)的發(fā)電功率、負(fù)荷功率和電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會發(fā)生較大的改變，如果只選用其中一種運(yùn)行模式，必定會造成較大的計(jì)算誤差。另外，采用這種方式得到的平均功率與實(shí)際運(yùn)行方式下的功率相差也非常大，這也是導(dǎo)致普遍的潮流計(jì)算不易收斂的重要原因。

以筆者所在電網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況為例，海南西部電網(wǎng)系統(tǒng)一年內(nèi)采用好幾種主要的運(yùn)行方式，如果在一年的時(shí)間段內(nèi)僅僅采取一種運(yùn)行方式計(jì)算海南電網(wǎng)的總體線損，必然會造成較大的誤差。這一點(diǎn)也在實(shí)際的理論計(jì)算中被證明。但是，并不是計(jì)算時(shí)段內(nèi)每一天的運(yùn)行方式都有很大的差異。在計(jì)算時(shí)間段內(nèi)，總有少數(shù)幾天的負(fù)荷、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基本相同（比如，在海南西部電網(wǎng)運(yùn)行的7 d中，5 d（工作日）可以歸為同一類運(yùn)行模式，另外2 d（休息日）可以歸為另一類運(yùn)行模式）。因此，可以將計(jì)算時(shí)段內(nèi)電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行方式劃分為幾大類運(yùn)行模式，分別計(jì)算這幾類運(yùn)行模式所對應(yīng)的線損，然后分別乘以各個(gè)運(yùn)行模式所運(yùn)行的天數(shù)，將它們?nèi)肯嗉蛹纯傻玫娇偟木€損數(shù)據(jù)，即：

. （9）

由此可以得到更準(zhǔn)確、更接近實(shí)際情況的電網(wǎng)系統(tǒng)總的線損數(shù)據(jù)。

4 結(jié)論與展望

由文中所述的潮流計(jì)算模型可知：①線損計(jì)算模型更貼合實(shí)際情況；②計(jì)算方法的適應(yīng)性好；③可以更準(zhǔn)確地知曉整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的線損情況，并作出相應(yīng)的方式安排，降低線損，提高電力企業(yè)的供電效率，加強(qiáng)整個(gè)電網(wǎng)的安全運(yùn)行能力。

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〔編輯：白潔〕