电 力 系 统 三 种 潮 流 计 算 方 法 的 比 较
一、高斯 -赛德尔迭代法：
以导纳矩阵为基础， 并应用高斯 -- 塞德尔迭代的算法是在电力系统中最早得到应用的潮流计算方法，目前高斯一塞德尔法已很少使用。
将所求方程 f ( x ) 0 改写为 x
( x )
不能直接得出方程的根，给一个猜测值
x 0 得 x 1( x 0 )
又可取 x1 为猜测值，进一步得：
x 2 ( x 1 )
反复猜测
x k 1 迭代
则方程的根
( x k )
优点：
1. 原理简单，程序设计十分容易。
2. 导纳矩阵是一个对称且高度稀疏的矩阵，因此占用内存非常节省。
3. 就每次迭代所需的计算量而言，是各种潮流算法中最小的，并且和网络所包
含的节点数成正比关系。
缺点：
1. 收敛速度很慢。
2. 对病态条件系统，计算往往会发生收敛困难：如节点间相位角差很大的重负
荷系统、包含有负电抗支路 (如某些三绕组变压器或线路串联电容等 )的系统、具有较长的辐射形线路的系统、长线路与短线路接在同一节点上，而且长短 线路的长度比值又很大的系统。
3. 平衡节点所在位置的不同选择，也会影响到收敛性能。
二、牛顿 -拉夫逊法： 求解 f ( x ) 0
设 x x 0 x ，则 按牛顿二项式展开：
当 △x 不大，则取线性化（仅取一次项） 则可得修正量
对 得：
作变量修正：
x k 1x
k x k ，求解修正方程 20 世纪 牛顿法是数学中求解非线性方程式的典型方法，有较好的收敛性。
自从
60 年代中期采用了最佳顺序消去法以后，牛顿法在收敛性、内存要求、计算速度方面都超过了其他方法，成为直到目前仍被广泛采用的方法。
优点：
1. 收敛速度快，若选择到一个较好的初值，算法将具有平方收敛特性，一般迭
代 4—5 次便可以收敛到一个非常精确的解。
而且其迭代次数与所计算网络的规模基本无关。
2. 具有良好的收敛可靠性， 对于前面提到的对以节点导纳矩阵为基础的高斯一
塞德尔法呈病态的系统，牛顿法均能可靠地收敛。
3. 牛顿法所需的内存量及每次迭代所需时间均较前述的高斯一塞德尔法为多，
并与程序设计技巧有密切关系。
缺点：
牛 法的可靠收 取决于有一个良好的启 初 。
如果初 不当， 算法有可能根本不收 或收 到一个无法运行的解点上。
解决方法：
于正常运行的系 ， 各 点 一般均在 定 附近， 偏移不会太大， 并且各
点 的相位角差也不大，所以 各 点可以采用 一的 初 (也称 “平直 ” )，“平直 ”法假定：
1
0 0
0 1
(i 1,2,..., n;i s)
U i
i
或
e i
f i
一般能得到 意的 果。
但若系 因无功 或其它原因 致 量很差或有重 路而 点 角差很大 ，仍用上述初始 就有可能出 。
可以先用高斯一塞德 法迭代 1-2 次；以此迭代 果作 牛 法的初 ，也可以先用直流法潮流求解一次以求得一个 好的角度初 ，然后 入牛 法迭代。
三、 P-Q 分解法：
力系 中常用的 PQ 分解法派生于以极坐 表示的牛 —拉夫 法， 其基本思想是把 点功率表示 向量的极坐 形式， 以有功功率 差作 修正 向量角度的依据， 以无功功率 差作 修正 幅 的依据， 把有功和无功分开 行迭代其主要特点是以一个 （n-1） 和一个 m 不 的、 称的系数矩 B , B 代替原来的（ n+m-1） 化的、不 称的系数矩 M ，以此提高 算速度，降低 算机 存容量的要求。
P-Q 分解法在 算速度方面有 着的提高， 迅速得到了推广。
原理：
P H N
修正方程 ：
Q
K L
V V
雅克比矩 元素的表达如下：
a) 当 i ≠j
b) 当 i ＝j
修正方程的第一个 化是：
上式可分 写成以下两式
在一般情况下， 路两端 的相角差是不大的
(不超 100~200)，因此可
以
cos ij
1,
G ij
sin
ij
《
B
ij
因此可得： H ij
V i V j
B ij
（i ，j=1 ，2，⋯， n-1）
L ij
V i
V j
B ij
（ i ，j=1，2，⋯， m ）
P B
经一系列化简得P—Q 分解法的修正方程式：
Q B V
P
B V
V
原 P—Q 分解法的修正方程的简化形式为：
Q B V
V
PQ 分解法的修正方程式的特点：
1.以一个 (n-1)阶和一个 (m-1)阶系数矩阵 B 、 B 替代原有的系数矩阵 J，提高了
计算速度，降低了对贮存容量的要求。
2.以迭代过程中保持不变的系数矩阵 B 、B 替代原有的系数矩阵 J，显着的提高
了计算速度。
3.以对称的系数矩阵 B 、 B 替代原有的系数矩阵 J，使求逆等运算量和所需的储
存容量都大为减少。
P-Q 分解法两个主要特点：
1. 降阶在潮流计算的修正方程中利用了有功功率主要与节点电压相位有关,无
功功率主要与节点电压幅值有关的特点,实现 P-Q 分解 ,使系数矩阵由原来的2N×2N 阶降为 N×N 阶,N 为系统的节点数 (不包括缓冲节点 )。
2.因子表固定化利用了线路两端电压相位差不大的假定,使修正方程系数矩阵
元素变为常数 ,并且就是节点导纳的虚部。
由于以上两个特点 ,使快速分解法每一次迭代的计算量比牛顿法大大减少。
P-Q 分解法只具有一次收敛性 ,因此要求的迭代次数比牛顿法多 ,但总体上快速分解法
的计算速度仍比牛顿法快。
快速分解法只适用于高压网的潮流计算,对中、低压网,因线路电阻与电抗的比值大 ,线路两端电压相位差不大的假定已不成立 ,用快速分解法计算 ,会出现不收敛问题。