发电机用功率表示的稳态控制潮流的分块降维算法

介绍一种将发电机用功率表示的控制潮流算法.给出了稳态控制潮流修正方程及其雅可比矩阵,并对修正方程进行分块降维,使降维后的修正方程系数矩阵具有比常规潮流雅可比矩阵更小的维数,再利用矩阵求逆修正引理进行分决求解.对试验系统的计算表明,该算法是正确有效的.     

功率形式控制变量的稳态控制潮流算法

本文介绍一种将网络电源输出用功率形式表示的稳态控制潮流算法,给出了该算法的修正方程及其雅可比矩阵。IEEE5节点算例表明了改进算法的正确有效性。     

一种快速的定雅可比潮流算法

完美地组合了电流注入型潮流算法和保留二阶项的快速潮流算法的优点,弥补了二者的不足之处,提出了一种快速的定雅可比潮流算法.该算法修正方程式的雅可比矩阵是通过对电流注入型潮流算法PQ节点的雅可比矩阵进行改造而得来的,是一个对称的常数雅可比矩阵.修正方程式的常数项是在保留潮流方程式非线性项的基础上进行简化改进而获得的,是一个非常简单的修正公式,在迭代过程中完全不需要进行节点电压的修正和节点功率的计算.这些处理,既保证了算法的收敛性,又大大提高了计算速度.详细论述了该算法的原理及用法.最后将它与牛顿法、定雅可比牛顿算法、PQ分解法、快速解耦法(FDLF)等潮流算法在多个算例上进行了收敛性能和收敛速度的比较,结果证明该算法收敛速度远大于牛顿法和定雅可比牛顿算法,收敛能力与定雅可比牛顿算法相当,算法适用能力比PQ分解法和快速解耦法强.     

弱节点排序参与因子的等价判据与比较

将降阶潮流雅可比矩阵的最小奇异值(最小特征值)指标与节点电压/无功灵敏度指标相结合,给出了按参与因子进行弱节点排序的等价判据,即最小奇异值(最小特征值)对节点灵敏度的偏导数,拓展了参与因子应用于弱节点排序的物理意义。在IEEE 30节点系统上的仿真表明:降阶潮流雅可比矩阵得出的特征参与因子和奇异参与因子相等,因此对弱节点排序的作用完全相同。对于降阶潮流雅可比矩阵和由潮流雅可比矩阵的对称部分得到的对称降阶潮流雅可比矩阵,按灵敏度和参与因子得到的若干个关键弱节点相同,但排序略有差异。为简化有关计算,建议采用对称降阶潮流雅可比矩阵。     

计及直流控制方式转换和换流变变比调整的交直流潮流算法研究

在分析统一迭代法及交替迭代法优缺点的基础上,提出了改进的交替迭代法以计算交直流系统潮流.该算法计及了直流变量的边界约束,对交流及直流系统潮流方程均采用牛顿拉夫逊法求解,确保了直流子系统雅可比矩阵可逆.分析了交流系统修正雅可比矩阵在计算过程中可能出现虚部的原因,给出了换流变分接头调整的策略.以修改后的IEEE39系统为例,验证了所提算法的正确性.重点讨论了当节点负荷缓慢增加时,潮流计算中换流变调整分接头,无功补偿设备的投切和直流控制方式发生改变的详细过程及以上因素对电压稳定极限的影响.     

一种快速的定雅可比潮流算法

完美地组合了电流注入型潮流算法和保留二阶项的快速潮流算法的优点,弥补了二者的不足之处,提出了一种快速的定雅可比潮流算法。该算法修正方程式的雅可比矩阵是通过对电流注入型潮流算法PQ节点的雅可比矩阵进行改造而得来的,是一个对称的常数雅可比矩阵。修正方程式的常数项是在保留潮流方程式非线性项的基础上进行简化改进而获得的,是一个非常简单的修正公式,在迭代过程中完全不需要进行节点电压的修正和节点功率的计算。这些处理,既保证了算法的收敛性,又大大提高了计算速度。详细论述了该算法的原理及用法。最后将它与牛顿法、定雅可比牛顿算法、PQ分解法、快速解耦法（FDLF）等潮流算法在多个算例上进行了收敛性能和收敛速度的比较,结果证明该算法收敛速度远大于牛顿法和定雅可比牛顿算法,收敛能力与定雅可比牛顿算法相当,算法适用能力比PQ分解法和快速解耦法强。     

基于牛顿法的配电网络Zbus潮流计算方法

根据配电网的特点,在比较各类算法的基础上提出了一种新的基于牛顿法的配电网潮流算法。该算法从Zbus算法出发,对网络方程进行虚实部分解,形成的雅可比矩阵与节点导纳矩阵有极大的相似性,迭代中雅可比矩阵仅有少部分对角元素需要修改。算法通过修改雅可比矩阵元素来处理PV节点,还能够处理几种不同类型的负荷模型。理论分析和计算表明该算法性能优良,是配电网络潮流分析的有效方法。     

电力系统负荷裕度的并行计算方法研究

为实现电力系统负荷裕度的快速、准确计算,该文以直接法为基础,提出一种基于CPU-GPU混合架构的电力系统负荷裕度并行求解方法。首先,根据电压稳定临界点处潮流雅可比矩阵奇异,且零特征值对应的特征向量不为0的特点,构造一组表征电压稳定临界点性质的非线性方程组;然后,在采用牛顿法求解该非线性方程组过程中,为减少计算量和计算复杂度,将修正方程降阶变换为4组同系数矩阵的低维线性方程组;在此基础上,采用雅可比预处理器和不完全LU分解预处理器(incompleteLUdecomposition preconditioner,ILU)相结合的两阶段预处理方法对降维后的线性方程组的系数矩阵进行预处理,改善系数矩阵特征值分布,进而采用基于GPU加速的双共轭梯度稳定法(biconjugategradientstabilizedmethod,BICGSTAB)实现降维线性方程组求解的并行化,提高负荷裕度的计算效率;最后,通过多组测试系统算例对所提算法的准确性、有效性和快速性进行分析、验证。结果表明,文中所提算法可实现电力系统负荷裕度的快速、准确计算。     

计及直流控制方式转换和换流变变比调整的交直流潮流算法研究

在分析统一迭代法及交替迭代法优缺点的基础上,提出了改进的交替迭代法以计算交直流系统潮流。该算法计及了直流变量的边界约束,对交流及直流系统潮流方程均采用牛顿拉夫逊法求解,确保了直流子系统雅可比矩阵可逆。分析了交流系统修正雅可比矩阵在计算过程中可能出现虚部的原因,给出了换流变分接头调整的策略。以修改后的IEEE39系统为例,验证了所提算法的正确性。重点讨论了当节点负荷缓慢增加时,潮流计算中换流变调整分接头,无功补偿设备的投切和直流控制方式发生改变的详细过程及以上因素对电压稳定极限的影响。     

相量测量单元测量值对状态估计中等效电流量测变换算法的影响

针对同步相量测量单元(PMU)能够直接测量母线电压相量的特点,分析了引入PMU测量值对电力系统状态估计的影响.首先修正等效电流量测变换算法,提出了极坐标系下的全雅可比矩阵算法和简化雅可比矩阵算法,分别从增加PMU节点电压量测方程、以PMU测量值作为迭代初值、修正等效电流量测计算公式以及修正雅可比矩阵四方面分析了引入PMU测量值对算法迭代次数和滤波效果的影响.理论分析和算例结果表明,PMU测量值在这四方面对算法的迭代次数和滤波效果均有影响,有些影响还与PMU的数量有关.     

具有指数收敛速度的电力系统全分布式潮流算法

为了满足互联电力系统潮流计算对数据隐私的需求,提出了一种全分布式潮流算法。该方法由内环迭代与外环迭代组成,外环迭代基于牛顿-拉夫逊法计算雅可比矩阵,内环迭代采用全分布式算法在互联电网各分区分别求解各自的潮流修正方程。该方法不需要协调层对分布式计算进行分解协调,各分区仅需要与邻居分区交换潮流方程修正量的信息,外环迭代收敛特性与全局潮流相同,内环迭代保证收敛且具有指数收敛速度。通过IEEE39节点和118节点算例的测试表明,该方法具有较高的收敛性,适合于没有协调层的分布式潮流计算。     

基于辅助变量的潮流方程二次转折分岔点的直接算法

对于一个含单参数的潮流方程组，二次转折分岔是最简单的且最为普遍存在的一种分岔。在二次转折分岔点处，系统的Jacobi矩阵为秩降1的奇异阵。为了克服Jacobi矩阵的奇异性，可采用Moore—Spence系统来确定转折分岔点。然而，Moore—Spence系统具有很高的维数，给计算工作带来不便。该文通过引入辅助变量和辅助方程，得到一个求解潮流方程的Moore—Spence扩展系统的矩阵降阶新算法。该算法克服了潮流方程在分岔点处的奇异性所造成的求解困难，同时也解决了Moore Spence方程的高维数问题。     

基于Moore-Spence扩展方程电力系统Hopf分岔点的降阶新算法

对于一个含单参数的微分代数电力系统模型,Hopf分岔是动态分岔中最有代表性的最为普遍存在的一种分岔。在Hopf分岔点处,系统的Jacobi矩阵有一对实部为零的共轭复根,通常采用牛顿迭代法来确定Hopf分岔点。然而,建立的Moore-Spence系统具有很高的维数,给计算工作带来很大的不便。为此,通过引入辅助变量和辅助方程,得到一种求解Moore-Spence扩展系统的矩阵降阶新算法。该算法大幅度的降低了Moore-Spence系统系数矩阵的阶数,解决了Moore-Spence方程的高维求解困难的问题。     

具有PV节点的配电网常Jacobian矩阵潮流算法的分析比较

随着配电网实时监控要求的不断提高,有必要寻找一种既能建立常Jacobian系数矩阵以提升其收敛速度,又能满足病态条件下方程有解而不至于发散的潮流计算方法。该文基于牛顿-拉夫逊法的极坐标形式,从复功率方程出发,忽略功率方程迭代过程中影响相对较小的负荷功率,把PV节点电压的实部、虚部线性拟和为幅值,建立了完全常数项的Jacobian矩阵。对常Jacobian矩阵的适应性进行了详细的论证且得到了实际算例证实,证明本算法提高了计算效率并显著降低了内存需求;该算法无须解耦,不受R/X数值大小的影响,具有出色的收敛性     

基于混合注入模型的光伏并网潮流计算研究

首先提出将光伏电站计入网络参数的潮流计算策略,充分考虑光伏电站及电网的相互影响,通过一次计算同时得到光伏电站、电网两部分的潮流结果。针对光伏电站并入输电网问题,提出光伏电站网络化简策略,减少网络节点增加个数,减小雅克比矩阵增大规模。求解潮流时,提出基于电流/功率混合注入模型的牛顿拉夫逊(NR)潮流算法。该算法既继承了常规电流注入模型迭代时,雅克比矩阵PQ节点分块矩阵的非对角元素恒定不变的优点,又降低了雅克比矩阵的规模,节省存储空间。针对混合注入模型的混合坐标问题,提出坐标转换策略,将潮流方程右侧均转换到同一坐标下,使潮流方程变得整齐,程序编写方便。最后,从青海某光伏电站中选出4路光伏阵列并网线路接入IEEE30节点系统,基于其实际参数,进行并网潮流计算,验证了本文算法的可行性。     

Fast calculation of a voltage stability index of power systems

The minimum singular value of the Jacobian matrix of the load flow equation may have been preferred as an indicator of voltage collapse when the static voltage stability of power systems is studied. In this paper, the authors propose a highly efficient algorithm to calculate the smallest singular value of a Jacobian matrix of the load flow equation by employing the noniterative characteristic of an incremental condition estimation (ICE) method and the sparsity characteristic of large scale power networks. Both theoretical bases and computation costs of the algorithm are also detailed in the context. Finally, a practical application example is also given for demonstration     

改进的带二阶项配电网快速潮流算法

在简要分析已有配电网潮流算法的基础上,提出了一种改进的带二阶项的快速潮流算法.该算法应用矩阵分块求逆方法对阶数较高的雅可比阵求逆计算进行了改进,使阶数较高的雅可比阵的求逆变为阶数较低的四个阵的求逆.在充分发挥带二阶项的快速潮流算法收敛性好的基础上,提高了计算速度,适用于各种复杂的配电网络,并基于该算法开发了配电网潮流计算软件.27节点和33节点算例计算结果表明,该方法具有良好的收敛性,能很好地处理配电网重构,具有较高的计算速度.     

电力系统电压崩溃临界状态的近似算法

利用潮流方程的多解特性，用一个新的近似变量组成了一个新的Jacobian矩阵，间接地避免 了潮流方程的Jacobian矩阵在临界点奇异而带来的不收敛问题；提出了快速计算电压崩溃临 界状态的近似算法，为计算电压崩溃的临界运行状态及其裕度提供了一种快速计算方法。