关键词：潮流计算；状态估计；主从分裂法；分布式计算；全局电力系统分析
中图分类号：TM711COMPREHENSIVEPOWERSYSTEMANALYSISINCLUDING
TRANSMISSIONANDDISTRIBUTIONNETWORKSSunHongbin,ZhangBoming,XiangNiande
(TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)Abstract：Anewtopicofcomprehensivepowersystemanalysis(CPSA)includingtransmissionanddistributionnetworksispresented.BytheCPSA,theunifiedcomprehensivepowersystemstateincludingtransmissionanddistributionnetworkscanbecalculatedatthesametime,andthelimitationsofthetraditionalmethod,wherethetransmissionnetworkanddistributionnetworkareseparatelyconsidered,areovercome.Inordertosolvethedifficultlarge-scaleproblemofCPSA,anewgeneralmaster-slave-splittingbasedmethodwithitsconvergenceanalysistheoryisproposed.Twoimportantsub-problemsofCPSAascomprehensivepowerflowcalculationandstateestimationarestudied.TheoreticalanalysisanddigitaltestsarecarriedoutandtheresultsshowthatthenewmethodfitsinwellforCPSAwhilethetraditionalmethoddoesnot.
ThisprojectissupportedbyEighthFiveYearPlan(85-720-10-38)andNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.59677008).
Keywords：powerflowcalculation;stateestimation;master-slave-splittingmethod;distributedcomputation;comprehensivepowersystemanalysis(CPSA)▲0 引言传统的分析方法中，发输电系统和配电系统完全割裂开，这有很大局限性。事实上，电力系统是发输配一体的全局电力系统，如何对发输配全局电力系统进行一体化分析，实现发输电和配电资源的共享和互补，充分发挥全局控制的潜力和效益，进一步实现面向发输电系统的能量管理系统(EMS)［1］和面向配电系统的配电管理系统(DMS)［2］的有机结合，具有重要的现实意义。
但是，由于发输配全局电力系统的计算规模极其庞大，同时发输电系统和配电系统在电网结构、电网参数、潮流大小、计算模型上的特点差异很大，无法采用统一的算法，再加上地理上分布的发输电控制中心和配电控制中心要求全局分析能支持在线的分布式计算，因此难度较大，传统的方法无法解决这一难题，需要提出新的理论和方法。
考虑到全局电力系统所具有的主从式的物理特征，本文以抽象的非线性代数方程组作为研究对象，提出了具有普遍性意义的主从分裂法及其收敛性分析理论，作为全局分析的理论基础，用以指导具体算法的构造和理论分析，并介绍了全局分析中全局潮流计算和全局状态估计两个重要子问题的研究成果。主从分裂法自然地将大规模的全局分析问题分解成为发输电分析和一系列小规模的配电分析子问题，可满足全局分析在线分布式计算的要求。1 方法与理论
1.1 主从分裂法
全局电力系统是一种典型的主从式系统。其中，发输电系统是主系统，是配电系统的“广义电源”的精细结构；而配电系统是从系统，是发输电系统的“广义负荷”的精细结构，其状态主要取决于发输电系统。
在稳态的范畴内，各种电力网络分析一般均可归结为非线性代数方程组的求解问题［3］。设发输电（主系统）状态为xM，配电系统（从系统）状态为xS，且发输电系统与配电系统之间仅通过边界节点状态xB发生联系，则全局分析可归结为如下非线性代数方程组的求解问题：(1)式中
nM，nB，nS分别为状态量xM，xB，xS的维数。进一步，假设映射GB可被分裂为：
GB(xM，xB，xS)=GBM(xM，xB)-GBS(xB，xS) (2)式中 GBM：DGBMRnM×RnB→RnB；
GBS：DGBSRnB×RnS→RnB。
方程组（1）可被分裂为： (3)
GS(xB，xS)=0 (4)式中引入的yB称为主从分裂迭代中间变量，计算式为： yB=GBS(xB，xS)(5)可构造如下主从分裂法：
a.边界状态xB赋初值x(0)B，k=0；
b.由边界状态x(k)B，求解配电系统（从系统）方程组（4），得配电系统状态x(k 1)S，并由x(k)B和x(k 1)S，根据式（5）计算迭代中间变量y(k 1)B；
c.由迭代中间变量y(k 1)B，求解发输电系统（主系统）方程组（3），得发输电系统状态［x(k 1)M,x(k 1)B］T；
d.判断相邻两次迭代间边界状态量差值‖x(k 1)B-x(k)B‖是否小于给定的收敛指标ε，若是，主从分裂迭代收[1][2][3][4]下一页
