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浅析潮流计算及电网线损
作者：吴锦图
来源：《科技与创新》2016年第21期
摘 要：潮流计算是电力分析系统中最基本的计算之一。随着计算机技术的不断发展，潮流计算技术也在不断进步。简要论述了电网潮流计算与电网线损的关系，确认了潮流计算的必要性，明确了其在实际工作中的重要意义。
关键词：电力系统；潮流计算；电网线损；计算机技术
中图分类号：TM714.3 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.21.120
电力系统是由发电厂、输变电线路、供配电部分和用电部分等环节组成的电能生产与消费系统。在发电厂发出的电能通过输电线路输送和分配的过程中，电网中的各个元器件（线路、变压器、无功补偿设备、测量仪表等）都要消耗一定的电能。在给定时间段内，电力网的所有元器件产生的电能损耗称为电网的线损电量，简称“线损”。在电力系统中，潮流计算是电网分析中最基本的计算，它涉及到电力系统运行，方式安排，安全、可靠性分析等。潮流计算是定量分析电网系统稳定性和经济性的依据，在实际工作中具有十分重要的意义。 1 潮流计算发展历程
潮流计算为电网稳定计算和短路电流计算等提供初始运行方式，是电力系统最基本的计算。20世纪50年代以来，随着数字计算机应用的发展以及求解电力系统潮流问题的数字解法和计算程序的进步，数字计算机已经替代了交流计算台，成为求解潮流问题的最有效工具之一。对于计算方法，它由最初的Ward等研究者编制的赛德尔算法，过渡到非线性规划最优潮流算法，接着出现简化梯度法，而计算机潮流计算成熟的标志是解耦性最优潮流牛顿算法的出现。现在，除了在电力系统规划和运行中利用数字计算机进行大量的离线潮流计算外，在电力系统运行的监控方面，实时数据的在线潮流计算已经进入实用阶段。 2 降低线损的必要性
线损是衡量电力企业竞争水平的一项指标，也是一项重要的经济技术指标。它反映了电力企业生产技术水平，电力电网系统的设计水平，规划水平和经营、管理水平。降低线损有利于提高电力企业的供电效率，能够优化电力企业的安全管理，提高整个电网的安全运行能力。因此，无论是对国家，还是对电力企业而言，降低电网线路损耗具有非常重要的意义。目前，我国仍处于发展阶段，能源储备依然紧缺，降低线路损耗符合我国节能减排的国情。电网系统降低线损已经成为了节约能源的一项有效措施。 3 潮流计算的主要方法
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潮流计算的主要方法是，先将电网系统中各段母线的负荷曲线换算成以平均功率为基准的负荷系数，形成一个负荷系数表，将计算时间段内的电量数据换算成平均功率后乘上相应的负荷系数，可以得到24 h节点负荷，再进行24 h的潮流计算，将所有小时的线损值相加得到标准日的线损值，之后乘上计算时间段，就能得到计算时间段电网系统的线损值。 由此可得，第n节点、第k小时有功负荷系数为：
式（1）（2）中：Pn，k为第n节点、第k小时的有功功率；Anp为第n节点标准日的有功电量；Pav、n为第n节点标准日的有功功率。 相应的无功负荷系数为：
式（3）（4）中：Qn，k为第n节点、第k小时的无功功率；Anp为第n节点标准日的无功电量；Qav、n为第n节点标准日的平均无功功率。
PV节点的无功负荷系数能够形成相对应的电压曲线，根据此曲线，使用者只要输入每个节点计算时段的日供电量，即可得到24 h的负荷数据和发电数据，即：
由式（5）（6）可以得到每小时的负荷数据、发电数据和网络的拓扑结构。通过计算潮流，能够得到每小时的线损量，则标准日有功损耗的电量为： 式（7）中：△Pn为标准日每小时消耗的有功损耗。 至此，可以得到计算时段内的线损为： 式（8）中：T为计算时段的全部天数。
文中的计算模型均取计算时段中的一日为标准日，然而在T时段内，电力系统的发电功率、负荷功率和电网网络拓扑结构会发生较大的改变，如果只选用其中一种运行模式，必定会造成较大的计算误差。另外，采用这种方式得到的平均功率与实际运行方式下的功率相差也非常大，这也是导致普遍的潮流计算不易收敛的重要原因。
以笔者所在电网系统的实际运行情况为例，海南西部电网系统一年内采用好几种主要的运行方式，如果在一年的时间段内仅仅采取一种运行方式计算海南电网的总体线损，必然会造成较大的误差。这一点也在实际的理论计算中被证明。但是，并不是计算时段内每一天的运行方式都有很大的差异。在计算时间段内，总有少数几天的负荷、系统网络拓扑结构基本相同（比如，在海南西部电网运行的7 d中，5 d（工作日）可以归为同一类运行模式，另外2 d（休息日）可以归为另一类运行模式）。因此，可以将计算时段内电网系统的运行方式划分为几大类运行模式，分别计算这几类运行模式所对应的线损，然后分别乘以各个运行模式所运行的天数，将它们全部相加即可得到总的线损数据，即：
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. （9）
由此可以得到更准确、更接近实际情况的电网系统总的线损数据。 4 结论与展望
由文中所述的潮流计算模型可知：①线损计算模型更贴合实际情况；②计算方法的适应性好；③可以更准确地知晓整个电网系统的线损情况，并作出相应的方式安排，降低线损，提高电力企业的供电效率，加强整个电网的安全运行能力。 参考文献
[1]董峰.电网理论线损计算与无功优化规划的研究[D].南京：河海大学，1999. [2]张伯明，陈寿孙.高等电力网络分析[M].北京：清华大学出版社，1996.
[3]何仰赞，温增银.电力系统分析（下）[M].第3版.武汉：华中科技大学出版社，2002. 〔编辑：白洁〕