基于节点状态优化的配电网故障恢复混合整数线性规划方法

为准确、快速地获取配电网故障恢复最优策略,提出基于节点状态优化的故障恢复混合整数线性规划方法。首先提出节点状态变量概念及其节点属性和电源属性,在此基础上建立节点状态变量-开关状态变量的线性函数关系,即开关状态线性模型;然后运用恒功率负荷线性化方法,建立基于基尔霍夫定律的电流及电压线性等式,等式中节点电压及支路电流等状态变量受节点状态变量及开关状态变量的约束;最后形成以切负荷及开关操作次数最少为目标的故障配电网最优潮流混合整数线性规划模型,即故障恢复模型。算例仿真验证了所提模型的合理性及有效性。     

一种考虑PV节点的配电网三相线性潮流计算方法

为了响应配电系统快速分析的需求,提出了一种考虑PV节点的配电网三相线性潮流计算方法。根据配电网自身的特性,对极坐标形式的节点功率方程中的非线性项进行线性近似处理,并利用导纳矩阵的性质对节点功率方程进行化简,得到一种线性的节点功率方程。基于线性的节点功率方程,建立了一种考虑PV节点的配电网三相线性潮流计算模型。所提线性计算模型不仅考虑了PV节点,还适用于弱环配电网络,通用性较强。最后以牛顿-拉夫逊法潮流计算结果作为基准,通过33节点配电系统算例分析表明：所提方法的计算误差满足配电系统快速分析要求,与现有的线性潮流计算方法相比,具有更高精度。     

考虑负荷电压静特性和PV节点的配电网线性化潮流计算

鉴于原有的高维非线性潮流模型无法适用于配电网线性规划,而现有的线性化潮流模型存在通用性不强的问题,提出了一种考虑负荷电压静特性和PV节点的配电网线性化潮流计算方法。所提方法基于极坐标系下的潮流方程,利用配电网的特征对潮流方程的电压幅值和相角进行解耦;再根据PV节点自身的控制特性,推导出一种含PV节点的线性化潮流计算模型。所提模型不仅考虑了PV节点和负荷电压静特性,而且兼顾对过负载和弱环网的适应性,无需迭代便可求解配电网的电压分布。仿真结果表明：所提方法具有较高的精度和通用性,可用于配电网的快速分析。     

考虑配电网电能质量改善的分布式光伏优化调度方法

针对配电网中存在的电压越限、谐波畸变、三相不平衡等问题,从综合改善多电能质量问题的角度出发,研究了一种配电网分布式光伏优化调度模型及其求解方法。首先,分析了分布式光伏并网逆变器进行无功功率、谐波电流及不平衡功率补偿的控制方案;在此基础上,以可调度分布式光伏的三相功率及谐波电流输出为控制变量,基于配电网三相基波及谐波潮流方程,建立了最小化网络损耗、不平衡电压以及谐波电压的最优潮流模型;然后,提出了一种潮流计算与优化计算交替迭代的两阶段优化求解算法,对非凸非线性的最优潮流模型进行变量削减,并将其转换为凸二次约束二次规划模型从而实现高效求解;最后,通过一个162节点三相配电网进行算例分析,结果表明,根据最优潮流模型结果对分布式光伏进行调度后,配电网谐波畸变、三相不平衡以及电压越限问题得到了有效改善,且两阶段优化求解算法的计算效率也满足配电网调度时间要求,验证了所提分布式光伏优化调度方法在改善配电网电能质量方面的有效性。     

考虑配电网电能质量改善的分布式光伏优化调度方法

针对配电网中存在的电压越限、谐波畸变、三相不平衡等问题,从综合改善多电能质量问题的角度出发,研究了一种配电网分布式光伏优化调度模型及其求解方法。首先,分析了分布式光伏并网逆变器进行无功功率、谐波电流及不平衡功率补偿的控制方案;在此基础上,以可调度分布式光伏的三相功率及谐波电流输出为控制变量,基于配电网三相基波及谐波潮流方程,建立了最小化网络损耗、不平衡电压以及谐波电压的最优潮流模型;然后,提出了一种潮流计算与优化计算交替迭代的两阶段优化求解算法,对非凸非线性的最优潮流模型进行变量削减,并将其转换为凸二次约束二次规划模型从而实现高效求解;最后,通过一个162节点三相配电网进行算例分析,结果表明,根据最优潮流模型结果对分布式光伏进行调度后,配电网谐波畸变、三相不平衡以及电压越限问题得到了有效改善,且两阶段优化求解算法的计算效率也满足配电网调度时间要求,验证了所提分布式光伏优化调度方法在改善配电网电能质量方面的有效性。     

考虑三相负荷平衡的电动汽车有序充电策略

电动汽车负荷的大规模接入可能导致配电网出现三相不平衡问题,威胁电网安全经济运行。当前提出的大部分有序充电方法均针对等效的单相系统进行建模,忽略了三相不平衡问题的处理。文中提出一种考虑三相负荷平衡的电动汽车有序充电策略。算法外层运用三相前推回代法迭代修正节点电压,内层则通过求解一个电动汽车有序充电三相模型获得优化充电功率。通过调控电动汽车的充电功率及时段,可实现降低配电网网损以及三相之间负荷平衡的控制目标。仿真结果表明,所提出的有序充电策略可以有效避免电动汽车负荷大规模接入导致的三相不平衡现象,同时降低配电网网损、平抑负荷波动,保障电网安全经济运行。     

基于交流潮流模型的电网供电能力评价算法

提出了扩展的具有变量范围约束的交流潮流模型及其求解方法，可以考虑对节点电压、有功和无功注入功率以及对支路潮流的变动范围约束。在此基础上提出了基于交流潮流模型的电网供电能力评价算法，不仅满足节点功率平衡方程，而且满足对节点电压、有功和无功注入功率以及对支路潮流的变动范围约束，可以更准确地分析电网对负荷变化的适应性及供电能力，找出制约电网供电能力的原因。给出了计算实例。     

基于半正定规划的交直流主动配电网三相有功无功联合优化

交直流主动配电网作为未来配电网的主要发展形态,实现其有功无功资源的协同优化控制具有重要的研究意义。然而配电网负荷单相接入和分布式发电三相功率不一致,将导致配电网三相不平衡现象越发严重。为了应对交直流主动配电网的三相不平衡问题,提出考虑相间耦合与三相不平衡度限制的三相有功无功联合优化方法。首先,建立考虑相间耦合的原始三相潮流模型并对其进行升维映射;其次,采用半正定松弛方法,推导了交直流主动配电网各子系统的完整三相潮流模型以及序分量形式下的三相电压不平衡度约束;再次,提出以总运行成本最小化为目标函数的交直流主动配电网三相有功无功联合优化模型;最后,采用改进IEEE 33节点、69节点、141节点和1056节点交直流配电网算例分析,验证了该文所提方法的有效性。     

适用于配电网三相优化潮流的数据物理融合驱动线性化方法

现有配电网三相潮流线性化模型在重载时精度下降较明显,限制了其应用。为此,提出了一种适用于三相优化潮流的改进型数据物理融合驱动线性化方法。首先,基于配电网物理特性得到三相线性潮流模型。然后,采用偏最小二乘回归的数据驱动方法获得线性化误差模型,对物理驱动模型进行修正。与完全数据驱动型方法相比,三相线性潮流模型保留了线路信息,可在优化潮流中用于描述支路约束。与完全物理驱动模型相比,三相线性潮流模型充分利用数据驱动的优化拟合能力来获得线性化误差与节点负荷之间的线性关系。因为在误差修正项中包含更多维的全局信息,所以线性化模型的精度得到提高,保证了重载时所提方法的精度仍足够高。所提方法具有更好的适用性,能够处理各种连接方式的三相变压器和负荷模型以及考虑相间耦合的分布式电源模型。基于IEEE标准算例,将所提方法与其他可用于优化潮流的线性化方法进行对比分析,结果表明所提方法在系统重载时精度依然很高。     

计及三相不平衡的有源配电网重构

针对单相光伏的大量接入引起配电网运行的三相不平衡、线路有功损耗增大问题，提出以有功损耗和三相不平衡度为目标函数，构建基于三相电流注入法的配电网动态重构模型，采用大M法对节点电压方程进行松弛，避免断开线路的约束条件对模型的影响，并采用多边形内近似法将非线性约束线性化。通过修改的IEEE 33节点配电系统的分析计算，验证了算法的有效性，提高了算法的求解效率和求解精度。     

考虑节点控制模式的柔性直流电网潮流线性化计算方法

提出了考虑节点控制模式的柔性直流电网潮流线性化计算方法。根据线性网络的叠加原理,将直流电网潮流分布分解为定电压控制节点和定功率控制节点两部分贡献的叠加。通过推导直流电网节点注入功率和节点电压对支路潮流的灵敏度,实现了直流电网潮流分布的线性表达。将所提方法与已有文献的算例进行对比分析,验证了所提方法的正确性和有效性。     

一种新的配电网三相潮流算法

提出一种用于不平衡辐射状配电网的三相潮流计算方法。根据配电网的辐射状结构特点,将分支线作为配网结构的基本单元,把馈线分支首节点的电压、电流表示为分支末节点电压、电流的函数．重新建立潮流方程,使方程的数目与分支线数目成正比,大幅度减少方程式和变量的数目。并且根据配电网的特点近似简化雅可比矩阵．以实现解耦。建立了单相系统模型和三相系统模型,给出了潮流的解耦算法。相对于传统计算方法未知数正比于母线数目,可以大幅度减少方程数,缩短计算时间,特别适用于大规模配电系统。     

基于电压为线性函数的开断潮流计算及开断函数选择

为进行快速开断潮流计算,可将电力系统节点电压展开为关于开断支路导纳的泰勒级数,若采用简单的线性开断函数,由于节点电压与支路导纳之间有很强的非线性关系,电压泰勒级数收敛非常缓慢。通过严格的数学推理,提出一种使节点电压与开断支路导纳呈线性关系的开断函数,并证明该开断函数的存在性及唯一性。由线性电压函数可快速精确地计算开断系统的潮流。对IEEE 14节点系统的仿真结果验证了所提方法的正确性。     

基于配电网概率潮流计算的电动汽车充电站规划策略

大规模电动汽车接入会导致配电网潮流分布发生变化,给配电网的运行带来风险。采用半不变量和Gram-Charlier级数计算考虑电动汽车充电负荷的配电网动态概率潮流。根据节点电压和支路潮流的越限严重程度,定义评价充电站对配电系统潮流影响的综合指标,提出了确定充电站最优电气接入点的方法。IEEE33节点配电系统的仿真计算结果表明,采用上述方法选择充电站的电气接入点可以降低配电网节点电压和支路潮流越限的风险,有助于通过充电设施的优化布局对电动汽车的充电行为进行引导和优化。     

一种基于回路电流法的有源配电网潮流算法

提出一种基于回路电流法的主动配电网三相潮流算法,并提出风机等多种分布式电源在该算法中的计算模型。首先建立配电网络对应的图,然后将基本回路电流、变压器原边支路电压、非恒阻抗负荷支路电压、分布式电源支路电压、异步电机正序负序电压、转差率作为未知量,列写回路KVL方程、变压器原副边电流方程、负荷功率平衡方程以及分布式电源相关方程,推导Jacobian矩阵,并利用牛顿法求解方程。该方法不需要PV节点转化为PQ节点的过程,也不需要将环路解列及复杂的节点编号,没有对Jacobian矩阵进行简化和近似,具有二阶收敛性。算例表明,所提方法计算速度快,能够处理所有常见的分布式电源,具有较强环路处理能力,且比前推回推法有更好的收敛性。     

计及价格弹性负荷及风电的随机安全约束经济调度

基于机会约束规划,提出一种计及价格弹性负荷响应及风电不确定性的随机安全约束经济调度模型。模型考虑了输电断面潮流机会约束,并通过设置安全概率水平,控制输电断面潮流越限的概率。利用潮流灵敏度分析方法将分支潮流约束、输电断面潮流约束线性化,进而将输电断面潮流机会约束转化为常规约束,最终将所建随机优化模型转化为确定性二次规划模型,验证了所提模型及方法的有效性。     

计及不确定性的电力系统直流潮流的区间算法

考虑高压输电网络中的不确定性因素,采用区间分析方法来处理直流潮流计算中的不确定问题,提出了一种可应用于求解大规模输电系统的区间直流潮流算法。该算法考虑了节点注入有功功率的不确定性,采用区间高斯消去法求解区间线性方程组,得到母线电压相角和支路有功功率的上下限,即区间潮流方程的区间解。采用IEEE 30算例系统,将该算法的计算结果与蒙特卡罗仿真计算的结果相比较,验证了该算法的有效性和应用价值。     

主动配电网三相电压优化及校正控制方法

研究主动配电网三相电压的优化与校正控制技术,提出了全网集中优化、局部协调校正的控制方法。在长时间尺度内,协调全网有功和无功资源,基于半定规划理论建立计及本支路相间互感的主动配电网三相电压优化的数学模型,实现全网优化控制。在短时间尺度内,利用电压相量对节点注入功率的三相灵敏度建立电压相量校正二次规划模型,实现电压相量校正控制。IEEE 33节点三相标准测试系统的仿真表明,全网优化控制能有效降低网损,局部校正控制能利用最小的功率调整量快速校正越限节点的电压幅值,并减少三相不平衡度。