含分布式电源的弱环配电网快速潮流计算研究

配电网中分布式电源的引进,使得传统的潮流算法不再适用于新型网络。在对分布式电源运行机理和控制特点进行分析的基础上对其进行分类,建立起适合潮流计算的各类分布式电源模型。根据广泛适用于辐射网的前推回代计算方法,引入节点等效注入电流模型来简化潮流计算,算例表明改进算法对含有分布式电源的弱环配电网潮流计算是有效和可行的,且计算速度上还有一定的提高。     

计及光伏功率预测的配电网潮流计算

采用改进BP神经网络算法对光伏系统进行短期功率预测并计算其在配电网中的潮流问题,采用改进前推回代算法进行潮流计算,通过求解节点—分层矩阵来对系统分层,进而对每层节点进行前推回代计算系统有功网损。最后,利用改进BP神经网络算法对某日光伏系统进行功率预测,并采用改进前推回代算法计算33节点系统的潮流,算例分析验证了所提改进算法的准确性与预测模型的有效性与实用性。     

基于增广节点支路关联矩阵的前推回代潮流算法

含多电源的配电网进行优化调度分析时,对多个电气岛的潮流并行计算可提高计算效率。为了满足故障隔离、网络重构的需要,配电网在运行中会出现电气岛的供电区域及路径的改变,给配电网的拓扑分析及潮流计算带来麻烦。提出了基于增广节点支路关联矩阵的拓扑分析方法,该方法在基本的节点支路关联矩阵中增加了联络开关所在支路的信息,可以在不对节点重新编号的情况下分析拓扑改变后配电网的支路层次,还可以判断配电网是否有环、孤岛的存在,并为并行分析含多电气岛的配电网提供了基础。与前推回代法结合,可灵活计算配电网潮流,以支路功率的正负表示其实际流向。该方法简单、高效,并以IEEE-69节点算例验证了所提方法的正确性。     

基于线性化前推回代方程的不平衡配电网概率潮流计算

传统半不变量法采用雅可比矩阵表达输入输出变量间的线性关系且假设网络三相平衡。而实际配电网线路的R/X较高,雅可比矩阵极易呈现病态,且单相光伏的高渗透及负荷不均匀分布造成配电网严重不平衡。为此,提出一种基于线性化前推回代方程的不平衡主动配电网概率潮流算法。该算法将三相前推回代潮流方程进行高精度线性化,综合运用半不变量法和Gram-Charlier级数进行配电网概率潮流计算。所提算法基于真实澳大利亚低压不平衡配电网进行24 h Matlab仿真,验证其可行性、高效性及鲁棒性,并抽取2个典型时刻对比分析验证光伏接入对配电网潮流的概率性和配电网运行性能的影响。     

基于配电网拓扑分析的重构潮流算法

针对配电网重构时网络潮流方向发生变化,提出了一种基于"短接"操作的配电网拓扑分析算法。该方法可对节点和支路进行任意编号,不需要对网络进行广度优先搜索或深度优先搜索,对末稍节点进行简单的"短接"操作便可得到网络拓扑矩阵。在潮流计算时利用网络拓扑矩阵构造运算矩阵,简单的处理代数方程就可以计算支路电流、节点电压和功率分布,使得程序实现起来更加高效、准确。根据提出的算法,编制了应用于配电网络重构的潮流算法程序,用IEEE33节点算例验证了该算法的可行性。     

基于改进的邻接矩阵分层搜索前推回代法在潮流计算中的应用

分析了现有配电网网基结构特点及计算方法,提出节点与节点的邻接矩阵进行分层搜索的配电网潮流算法。不需事先分析与定义支路,当邻接矩阵分层搜索后得到节点分层矩阵,通过节点分层矩阵赋值给支路完成对支路的定义,可快速实现对辐射状配电网拓扑结构识别并进行实用潮流计算。编程过程实用简单,清晰明了,并且运用稀疏化手段与矢量运算技巧提高程序的运行速度,仿真算例说明所提的方法是有效的。     

分布式电源戴维南等效及并网对系统电压影响

针对分布式电源DG接入配电网将影响系统电压的问题,提出了DG的戴维南等效模型接入配电网方法。通过对风力发电机及光伏电源工作原理的研究,利用戴维南定理求取分布式电源在潮流计算中的模型,并接入配电网,采用PQ分解法计算含DG的配电网潮流,分析其对系统电压稳定性的影响。计算结果表明:当配电网系统接入分布式电源时,系统的电压会增加,增加的大小与接入节点的位置、DG的容量和类型有关。     

基于概率潮流的含分布式电源配电网优化

针对风电和光伏之间、风电和负荷之间呈负相关,光伏和负荷之间呈正相关问题,在进行含分布式电源的配电网优化时考虑不确定因素间的相关性问题,利用概率潮流中的拉丁超立方采样法和Cholesky分解进行相关性样本的采集,将生成的秩相关系数矩阵加入概率潮流计算中,在对配电网网架优化的基础上进行分布式电源的规划,应用改进的粒子群算法在IEEE 33节点配电系统进行仿真,结果表明,优化出电网电压偏差有小幅上升,年综合费用和电能损耗都相应降低,证明了在进行含分布式电源的配电网优化中利用概率潮流计及相关性的必要性。     

基于2n+1点估计法的含分布式电源配电网的 电压质量概率评估

为准确评估分布式电源及负荷功率的随机特性对配电网电压质量的影响,在已有的点估计法的基础上,提出一种2n+1点估计法,求解分布式电源配电网概率潮流。该方法考虑了风速,光照强度以及负荷随机特性对配电网的影响,通过得到电压概率统计值,然后结合半不变量理论与Gram-Charlier级数展开得到相应的概率密度函数以及含分布式电源节点的电压越限概率,对含分布式电源的配电网电压质量进行概率评估。以含有分布式电源的IEEE-30节点系统作为算例,通过2n+1点估计法进行概率潮流计算,分析了分布式电源接入前后对系统节点电压的影响。     

基于改进非支配排序遗传算法的含DG配电网优化配置

分布式电源的接入对配电网中潮流分布、有功损耗和电压分布有很大影响。针对含DG配电网运行优化问题,建立了以DG最大出力、有功网损最小及电压偏差最小的多目标优化模型,提出一种改进的非支配排序遗传算法求解分布式电源的最优化有功出力。在NSGA-Ⅱ算法基础上改进了非支配排序策略、选择截断策略,采用改进的NSGA-II算法求解含DG配电网优化控制问题。通过IEEE33节点算例分析,结果表明该模型可以在分布式电源最大出力、有功网损最小及电压偏差最小方面,较为全面地实现配电网分布式电源的优化控制。     

基于无向图的含分布式电源配电网优化重构研究

针对配电网"闭环设计、开环运行"的结构特点,采用无向图描述配电网的辐射状结构约束。含分布式电源配电网优化重构前后节点的带电状态不变,定义了"虚拟需求"的概念来保证带电节点与某一变电站电源节点的连通性,再加上闭合支路数等于节点总数减变电站电源节点数的数量关系约束,即保证了配电网呈辐射状结构。建立了以降低有功功率损耗为目标的配电网优化重构模型,采用数学规划方法进行求解,PGE 69节点配电系统的测试结果验证了该模型的有效性。     

主动配电网的多时段网损优化模型

分布式电源的快速发展、储能与无功调节装置的广泛应用使传统配电网进化为主动配电网,合理调控主动配电网运行状态,在接纳新能源的同时降低网络损耗能有效提高电网运行经济性.以全网有功损耗最小为目标,提出了一种主动配电网的多时段优化模型.首先,介绍了二阶锥规划理论及其特性.其次,基于distflow支路潮流方程,将储能、分布式电源、无功调节装置的运行纳入模型约束,构建了配电网多时段最优潮流模型.最后,基于改进IEEE-33节点系统的算例验证了所提模型能有效降低网络损耗.     

适用于低压配电网潮流计算的前推回代法

为提高低压配电系统潮流计算的计算效率,在原有的配电网前推回代法的基础上,将低压配电系统中低压配电变压器、馈线分支点、用户接入点分别看作系统节点,提出了一种基于支路电流且与节点编号无关的新型前推回代法,并对可能出现的环网情况,利用一对极性相反、大小相等的电压源将原系统拆分为一个纯辐射状网和一个纯环网分别计算再进行叠加。结果表明,与传统的牛顿—拉夫逊算法及并行中断等待法相比,本方法计算效率更高,适用范围更广。     

基于APDE算法的配电网分布式电源承载力评估

针对分布式电源接入配电网装机容量问题,提出一种基于自适应扰动差分进化算法（APDE）的配电网分布式电源最大承载能力评估方法。首先建立包含有载调压变压器及静止无功补偿器的配电网模型,并优化系统潮流与注入功率的关系表达式,通过考虑分布式电源及负荷的不确定性,建立基于机会约束规划下的源荷不确定性配电网分布式电源最大承载力评估模型;然后对差分进化算法进行改进,形成APDE算法以求解模型;最后基于IEEE-33节点配电系统对所建配电网模型进行分析,验证其满足电力系统分析需求,并进一步对所提配电网分布式电源承载力评估方法进行分析,通过与相关算法比较,证明了所建模型的可行性和改进方法的有效性。     

基于GPU加速的新能源主配网概率随机模糊潮流计算方法

大量分布式电源（DG）和电动汽车（EV）接入配电网,增加了主配网间的电能交互,传统的主配网相互独立的潮流计算方法不再适用。考虑DG和EV的充放电功率的随机模糊性,提出基于GPU加速的新能源主配网概率随机模糊潮流计算方法。该方法首先采用改进的随机模糊模拟抽样法（SFSLHS）进行抽取分布式电源出力和电动汽车的充电功率,其次利用主从分裂法将主配网概率随机模糊潮流计算问题分解为主网概率随机模糊潮流计算子问题、配网概率随机模糊潮流计算子问题和边界节点状态变量匹配子问题,并采用基于GPU加速的牛顿-拉夫逊法对主网概率随机模糊潮流子问题进行求解。采用前推回代法对配电网概率随机模糊潮流计算进行求解,最后通过边界节点的电压以及主配网间交互功率来实现考虑分布式电源和电动汽车随机模糊性的主配网概率随机模糊潮流计算,并以IEEE-33系统为算例进行计算分析,验证了所提模型和算法的有效性。     

一种适应含弱环网的配电网过程状态估计算法

鉴于配电网的状态估计是配电网自动化的重要组件,基于配电网的特点,提出了过程状态估计算法,采用等效补偿对弱环网解环,然后从树的叶子节点(或叶子节点所在的支路)向上层迭代进行加权最小二乘法的状态估计,将下层的估计值作为伪量测值,应用到上层进行估计,同时利用前推回代的方法进行计算,选取和计算了过程状态估计中的权重,并以修改后的IEEE 14节点系统为例进行了实例验证。结果表明,过程状态估计算法与常规算法相比,速度快、估计结果准确。     

含分布式电源的配电网重构

为了使分布式电源接入配电网效益达到最大化,提出含分布式电源的配电网重构。针对常用的含分布式电源的配电网结构原型,提出了一种基于邻接矩阵和粒子群优化的混合算法。根据含分布式电源配电网的结构特点,建立了含分布式电源配电网的数学模型,并以负荷损失最小为主要目标函数。运用Matlab对算法进行编程,将该算法运用到此配电网模型中,对算例仿真结果进行分析,表明该算法不依赖网络的原始结构,并且具有迭代次数少、求解快速、简单有效的特点,避免了复杂的数学运算,具有很好的实用性。     

含DG随机出力的配电网多目标无功优化

针对分布式电源(DG)出力具有间歇性和不确定性的问题,建立了基于两点估计法(2PEM)含DG随机出力的配电网概率潮流计算模型,并将基于Pareto最优前沿解集的多目标进化算法(MOEA)与两点估计概率计算模型相结合,建立了以网损、节点电压偏移量及优化成本为目标函数的多目标无功优化模型。将该优化模型应用于IEEE33标准节点测试系统中的仿真结果表明,该方法具有较好的适应性,能为决策者提供多样性选择,增加了决策的灵活性。     

基于自适应算法的含分布式电源继电保护研究

针对分布式电源的接入将影响配电网短路电流和继电保护整定等问题,提出基于自适应算法的含分布式电源配电网继电保护方法,该方法将分布式电源戴维南模型接入配电网的不同位置,对含分布式电源的配电网进行等效建模。根据仿真模型的故障分析表明:当接入点在保护装置上游或相邻母线时,整定值随着接入位置越近、容量的增加而增加;接入点在保护装置下游时,该段线路按双侧电源方式整定保护装置;故障类型会影响整定值的大小。     

含分布式电源的交直流混合配电网动态重构模型

直流配电网的发展为直流电源和负载提供更高效接入方式的同时,也使配电网在运行中呈现出交直流混合的拓扑形式。为适应这种变化,考虑交直流配电网重构中可能出现的混合结构,建立了统一的稳态潮流模型。为了保证网络辐射特征,建立了基于有功潮流方程的充要约束条件,进而提出含分布式电源的交直流混合配电网动态重构模型。该模型以购电成本、网损成本、分布式电源发电成本之和最小为目标函数,可基于泰勒级数和分段线性化技术将原模型转化为能有效求解的混合整数线性规划问题。最后通过一个包含不同类型分布式电源的改进50节点算例验证了所提模型的有效性。