求解含小阻抗支路配电网潮流的牛顿法

基于节点导纳矩阵的雅可比矩阵为病态,是采用牛顿法求解含合环支路等小阻抗支路的配电网潮流不易收敛的主要原因。文中以等效负荷支路、合环支路分别为连支建立两类基本回路,潮流方程基于回路电流-负荷节点电压方程建立,合环支路参数不会作为回路矩阵的独立元素存在;采用牛顿法求解时,基于回路导纳矩阵建立良态的雅可比矩阵,使计算收敛性得到保证。多个算例验证了该方法在计算含合环支路和PV节点配电网潮流时的正确性和有效性。     

电力网络节点–回路混合分析方法的基本原理

在π型等值的基础上,将节点注入功率等值为电压源,以阻抗支路为链支、接地支路为树支,建立网络的节点电压方程和回路电流方程,从而形成混合分析方程。并对潮流计算过程中出现的节点类型以及负荷模型处理等问题进行了详细的阐述,说明基本回路数为总支路数量减去退化回路数量,并形成简化计算方法以及迭代解析方法;对潮流方程解的存在性和多值性进行了分析,揭示其与电压稳定性关系密切。以IEEE-30节点系统进行仿真计算,计算结果表明,基于节点电压–回路电流的混合分析方法是电网络分析的基础,可根据需要很方便地形成单独的节点电压潮流算法或者回路电流潮流算法。     

基于回路电流与负荷节点电压方程的配电网潮流计算

将配电网负荷支路与形成环网支路选定为连支,据此将所有回路分为第1类回路及第2类回路,建立配电网的回路电流-负荷节点电压网络方程。方程中含有回路电流和负荷节点电压,网络回路阻抗与节点负荷等效阻抗分离。基于所建方程实现了配电网潮流计算的直接解法和前推回代法。进一步将模型和算法应用于三相不平衡配电网,针对单相负荷为零给直接解法带来的影响提出两种处理方法:将负荷等效为导纳或移除零负荷回路方程。提出的前推回代法直接根据节点负荷和电压计算回路电流,使前推计算得以高效进行,极大地提高了潮流计算速度。     

含分布式电源的配电网潮流快速直接算法

提出一种可有效处理环网和分布式电源的快速直接算法,利用自然编号下的节点支路关联矩阵得到稀疏的网络层次矩阵,直接由该层次矩阵快速实现矩阵形式的前推回代.存在环网时将环路支路引入直接求解过程,无需补偿处理.内燃机、传统燃气轮机等分布式电源采用同步发电机,功率因数控制的作PO节点,电压控制的作PV节点,采用电压控制逆变器作为...     

一种新型含DG的配网潮流算法

随着配电网络的不断智能化,越来越多的分布式电源接入配电网中,使得配电网潮流计算更加趋于复杂化[1]。提出了一种能够有效解决三相不平衡带弱环网含分布式电源的新型配电网潮流改进回路分析算法。该算法提出了回路电流-负荷节点电压网络方程,极大地改善了传统算法计算量大、步骤烦琐等不足,并且其采用灵敏度矩阵能够快速地对无功进行补偿,成功地弥补了传统算法不能够处理PV节点的缺陷。最后通过IEEE 33节点系统验证了改进算法的正确性和可行性。     

恢复潮流可行的交直流电力系统切负荷新模型

本文通过在交流侧有载调压变压器支路模型中引进虚拟节点,并通过虚拟节点的电压变量来表示有载可调变压器支路功率方程;在直流侧引进与换流器相对应的交流电压幅值、电流幅值等变量表示直流方程;耦合方程把不同坐标系下的方程耦合到一起,由此建立了交直流混合系统恢复潮流可行性问题的二次切负荷优化新模型。预测-校正原对偶内点法被用来实现这个最优潮流问题,该模型的海森矩阵在优化过程中是恒常矩阵,只需要计算一次,这样缩短了内点法的计算总时间。仿真计算结果验证了所建模型正确性和有效性,可判断潮流是否可行并给出切负荷的位置。     

一种含分布式电源的配电网三相潮流混合计算方法

针对现有配电网三相潮流计算方法的不足,提出了一种新的含分布式电源的配电网三相潮流混合计算方法。分析了配电网中相关元件的特点,建立了配电线路、配电变压器和负荷的三相数学模型。对4种不同类型分布式电源节点的处理方式进行了分析,采用前推回代法和牛拉法的混合计算方法建立了三相潮流计算模型。采用回路阻抗矩阵法来计算三相电压差,解决了单相潮流计算方法的适用性问题,采用以节点电压的收敛性作为潮流计算程序迭代与否的控制目标,可直接求取电压值,迭代计算简洁高效。最后,以包含分布式电源的IEEE 33节点网络模型和山滩变某10 kV配电线路为例,验证了该混合计算方法的收敛性与高效性。     

基于回路分析的回路类型转换与支路潮流越限处理

在π型等值的基础上,将负荷等值为电压源,而以阻抗支路为链支、接地支路为树支,建立网络的节点电压方程及回路电流方程,从而将潮流计算中的雅可比矩阵元素表示成以节点电压和回路电流为状态变量的函数的形式;并且定义了回路类型和Qθ节点类型,当支路潮流越限时,通过回路类型和节点类型的变换、调整相应节点的注入有功功率对越限支路潮流进行调整.在IEEE-30节点系统上的检验证明这种方法是非常有效的.     

含分布式电源的配电网潮流计算改进方法研究

随着电力系统中接入的分布式电源越来越多,给配电系统的潮流计算带来了一些问题。基于已有的并入分布式电源的潮流算法,对典型的前推回代法中处理PV节点的方法进行了改进,通过电压改变量直接更新得到下次迭代的电流,无需更新无功功率;推导出了适合小负荷情况下的导纳矩阵,使之能够更准确地处理节点小负荷情况下分布式电源并网计算。最后利用IEEE33节点系统进行仿真,通过对比证明该算法能够有效地解决PV恒定型以及小负荷情况下分布式电源并网问题。     

基于非线性内点理论的交直流系统无功优化新模型

在交流侧有载调压变压器(Load tap changing transformer,LTC)支路中引进虚拟节点,并通过虚拟节点的电压来表示有载可调变压器支路功率方程;对于直流系统,在换流变压器的理想变压器和换流阻抗之间引进一个虚拟节点,虚拟节点电压幅值等一些变量被用来表示换流器支路方程;耦合方程把不同坐标系下的方程耦合到一起,由此建立了交直流混合系统无功优化问题的二阶新模型。预测-校正原对偶内点法被用来实现这个无功优化问题,该模型的海森矩阵在优化过程中是恒常矩阵,只需要计算一次,这样缩短了内点法的计算总时间。通过测试系统对新模型与传统模型进行仿真计算比较,结果验证了所建模型有较好的收敛特性。     

计及负荷电压静特性的含分布式电源的前推回代潮流计算

分布式电源并网后,配电网中出现了新的节点类型,使得传统的前推回代法不能解决含分布式电源的配电网潮流计算问题。在考虑了恒功率、恒电流及恒阻抗的负荷电压静态特性的情况下,提出了改进的前推回代法对不同分布式电源进行潮流计算。该算法针对风力发电、光伏电池、燃料电池及燃气轮机分别建立了数学模型,并且在处理PV节点时,通过无功分摊原理设定无功初值,采用无功补偿装置进行功率修正。此外,针对辐射状配电网特征,采用搜索叶节点的方法,形成了便于前推及回代计算的参数矩阵。通过IEEE33配电系统验证表明所提出的方法收敛性能强,并且能有效解决含不同分布式电源的潮流计算问题。     

计及电压预测的主动配电网分布式电源在线优化决策方法

“双碳”背景下,配电网中分布式电源的接入量逐渐增加,如何决策分布式电源的输出设定值从而使配电网经济运行成为研究的关键问题。针对分布式电源管控问题进行了深入研究,在建立时变优化模型的基础上,就现有算法未考虑当前时段分布式电源决策对未来时段分布式电源决策影响的问题,提出了一种计及电压预测的主动配电网分布式电源优化决策方法。首先根据配电网各节点负荷变动情况对负荷变动后的网络节点电压进行预测。进一步利用所预测的配电网节点电压值进行分布式电源的决策。然后利用分布式电源决策设定值的变化量预测分布式电源决策后的网络潮流状态,以此类推从而求解所有时段分布式电源的决策设定值。针对502节点配电网算例系统,利用所提在线优化决策方法对配电网最优潮流收敛性、节点电压调控收敛性以及储能电源充放电预测有效性进行了算例验证。     

计及电压预测的主动配电网分布式电源在线优化决策方法

“双碳”背景下,配电网中分布式电源的接入量逐渐增加,如何决策分布式电源的输出设定值从而使配电网经济运行成为研究的关键问题。针对分布式电源管控问题进行了深入研究,在建立时变优化模型的基础上,就现有算法未考虑当前时段分布式电源决策对未来时段分布式电源决策影响的问题,提出了一种计及电压预测的主动配电网分布式电源优化决策方法。首先根据配电网各节点负荷变动情况对负荷变动后的网络节点电压进行预测。进一步利用所预测的配电网节点电压值进行分布式电源的决策。然后利用分布式电源决策设定值的变化量预测分布式电源决策后的网络潮流状态,以此类推从而求解所有时段分布式电源的决策设定值。针对502节点配电网算例系统,利用所提在线优化决策方法对配电网最优潮流收敛性、节点电压调控收敛性以及储能电源充放电预测有效性进行了算例验证。     

冗余电压数据干扰下的配网合环潮流计算方法改进研究

传统阻抗法在运算配网合环潮流时,受到冗余电压数据的干扰,存在计算结果精度不高,消耗时间较长的问题。因此提出基于前推回代的合环潮流计算方法,采用前推回代方法基于冗余电压干扰下的辐射状配网合环系统结构,基于节点迭代过程的运算结果,判断节点是否具备合环条件并对其进行调整和改进,当相邻两次迭代节点电压差模分量的最大值小于给定收敛值,说明迭代过程结束,获取节点电压值。采用三相潮流计算方法,获取配网合环中的网格参数,并对各节点电压进行初始化设置,对配网合环末端进行回推计算得到支路功率的分布情况,获取配网合环潮流计算值。实验结果说明,所提方法提高配网合环潮流计算精度,具有较高的收敛效率和运算效率。     

基于直流潮流的网损微增率算法

介绍了一种基于直流潮流的网损微增率新算法直流雅可比矩阵法，该方法以直流潮流为基础，引入虚拟网损负荷变量并构造出带有松弛负荷变量的有功不平衡方程雅的可比矩阵，在解潮流过程中只需求解n阶矩阵的转置矩阵，即可获得各个节点的网损微增率。算例表明，直流雅可比矩阵法在计算速度和优化结果等方面都具有很大的优越性。     

负荷电压静态特性的含分布式电源的前推回代潮流计算

分布式电源并网后,配电网中出现了新的节点类型,使得传统的前推回代法不能解决含分布式电源的配电网潮流计算。在考虑恒功率、恒电流及恒阻抗的负荷电压静态特性的情况下,提出了改进的前推回代法对不同分布式电源进行潮流计算。该算法针对风力发电、光伏电池、燃料电池及燃气轮机,分别建立了数学模型,并且在处理PV节点时,通过无功分摊原理设定无功初值,采用无功补偿装置进行功率修正;针对辐射状配电网特征,采用搜索叶节点的方法,形成了便于前推及回代计算的参数矩阵。通过IEEE33配电系统验证表明,提出的方法收敛性能强,能有效解决含不同分布式电源的潮流计算。     

含分布式发电的有源配电网电压稳态指标计算研究

针对分布式电源接入配电网带来的电压静态稳定性问题,主要研究含分布式发电的有源配电网电压稳定性。首先提出了根据潮流解来计算整个配电网的电压稳定性指标方法以反映系统各节点的电压稳定性,然后考虑分布式发电作为一个负的负荷直接注入,分别建立了不同类型分布式电源在配电网潮流计算的模型。最后,以分布式电源中典型风电为例,对IEEE-33节点有源配电网进行仿真,分析了不同风机出力、风机接入及有功出力波动对有源配电网系统电压稳定的影响,仿真实验表明分布式电源的接入可以有效提高系统的电压稳定性。     

配电网电压稳定的分布式评估方法

提出了一种分布式评估配电网静态电压稳定性的方法。基于Distflow潮流模型建立包括平衡节点在内的配电网潮流方程组,对方程组求导后得到雅克比矩阵;利用Shur补对上述雅克比矩阵进行降阶,降阶雅克比矩阵的行列式作为配电网电压稳定性的评估指标;进一步研究发现,降阶雅克比矩阵属于对角占优阵,行列式的值约等于对角元的乘积,且其对角元可以由配电网每个节点进行分布式计算。在IEEE 33节点配电网系统中验证了所提方法的可行性和有效性。     

计及负荷电压静特性的有源配电网线性潮流计算

为了响应配电网快速分析和实时优化的需求,提出了一种基于直角坐标系下的潮流方程考虑负荷电压静特性的有源配电网线性潮流计算方法。在考虑负荷电压静特性和分布式电源DG的基础上,将恒功率负荷和DG模型表示为节点电压相关的二次函数,并通过曲线拟合技术得到函数各系数的最佳取值,最终实现潮流方程的线性化处理。所提方法兼顾了对弱环网的适应性,能够在不需要迭代的情况下实现对潮流模型的高精度逼近。仿真结果验证了所提方法的有效性。