基于功率-电流混合潮流约束的内点法最优潮流

提出了一种基于直角坐标下功率 — 电流混合型潮流约束的最优潮流模型。该模型对系统中的非零注入功率节点采用功率失配型潮流约束,而对零注入功率节点采用电流失配型潮流约束。这种混合模型结合了功率和电流型潮流方程的优点:对于零注入功率节点,该模型具有电流型潮流方程一阶导数为常数、二阶导数为0的特点,从而使雅可比矩阵和海森矩阵更容易计算;对于非零注入功率节点,该模型也比电流型潮流方程更好处理。该模型特别适合非线性预测 — 校正内点法的最优潮流,多个大规模算例测试证明该模型收敛性更好,计算效率更高,尤其适合求解含较多零注入功率节点的大规模电力系统最优潮流问题。     

交直流电力系统概率潮流计算

基于概率理论的解析法,提出了包含直流系统的概率潮流模型。以节点注入功率和PV节点电压运行曲线构成系统的多运行方式,并计及节点注入之间的相关性,对交直流电力系统进行概率潮流计算,获得了节点电压及直流系统变量的均值和协方差。由随机变量数字特征的基本性质和交流系统概率潮流计算的原理,在直角坐标系下推导了不同直流控制方式的交直流概率潮流算式。以整流器定电流控制、逆变器定电压控制为例,在改造后的新英格兰39节点系统上计算了节点电压及换流器各角度的均值和标准差,分析结果表明了所提算法的有效性。     

考虑谐波功率修正的地铁交直流潮流计算方法

地铁牵引供电系统是一个不同于交直流电力系统的交直流混合系统,其潮流计算的难点在于交直流系统的解耦和迭代方法。将牵引变电所的交流侧母线节点视为交流系统的PQ节点,将直流侧节点视为直流系统的恒压节点,从而将交直流系统进行了解耦。直流系统中,将节点分为P节点和V节点,适应了直流牵引网结构特点,提高了收敛速度;交流系统中,利用交叉频率耦合导纳矩阵建立整流器组的谐波模型,建立整流器组谐波电压与谐波电流的关系矩阵。用交流谐波潮流的谐波功率对交流基波潮流的PQ节点进行修正,提高了交流潮流计算的精度。该混合潮流计算方法有机地将交流基波潮流、谐波潮流和直流潮流三者结合起来,收敛性能好,适应性强,实例分析结果验证了该算法的有效性。     

含直流配电网的交直流潮流计算

文中提出了增广直角坐标下的交直流潮流模型,并采用牛顿法进行统一求解。该模型可以解决任意拓扑形式的交直流网络潮流问题,适应直流配电网的潮流计算。给出了VSC损耗模型及其具体参数计算方法,考虑了电压下垂控制的先进控制策略。采用了增广直角坐标模型,使得雅克比矩阵非常稀疏,且绝大多数非零元素在迭代过程中保持常数,极大地提高了计算效率。含多个VSC的直流配电网的仿真结果证明了所提出方法的正确性、灵活性和高效性。     

基于序电流注入模型的三相潮流计算方法

针对三相潮流计算中,不对称输电线路间弱耦合关系处理难的问题,引入不对称输电线路的补偿注入电流模型,并提出基于节点注入序电流的牛顿-拉夫逊法。这种方法使PQ节点对应的Jacobian矩阵成为一个常系数矩阵．避免了迭代过程中对Jacobian矩阵的更新。在迭代中通过逐次更新序电流实现潮流求解。克服了序电压变化对方程求解速度的影响。仿真结果表明,该方法较其他算法对不平衡功率、R／X比值敏感度低,能够大幅度地减少迭代次数．缩短不对称输电线路三相潮流的计算时间。     

基于序电流注入模型的三相潮流计算方法

针对三相潮流计算中,不对称输电线路间弱耦合关系处理难的问题,引入不对称输电线路的补偿注入电流模型.并提出基于节点注入序电流的牛顿-拉夫逊法.这种方法使PQ节点对应的Jacobian矩阵成为一个常系数矩阵.避免了迭代过程中对Jacobian矩阵的更新.在迭代中通过逐次更新序电流实现潮流求解.克服了序电压变化对方程求解速度的影响.仿真结果表明,该方法较其他算法对不平衡功率、R/X比值敏感度低.能够大幅度地减少迭代次数,缩短不对称输电线路三相潮流的计算时间.     

极坐标形式的电流注入型潮流算法

在直角坐标形式电流注入型潮流算法的基础上 ,结合电力系统的实际 ,推导出了极坐标形式的电流注入型潮流算法。这种方法保持了直角坐标系下电流注入型潮流算法在计算速度和收敛性方面的优点 ,同时也适合于电力系统中其它更依赖于极坐标系的场合     

极坐标形式的电流注入型潮流算法

在直角坐标形式电流注入型潮流算法的基础上,结合电力系统的实际,推导出了极坐标形式的电流注入型潮流算法.这种方法保持了直角坐标系下电流注入型潮流算法在计算速度和收敛性方面的优点,同时也适合于电力系统中其它更依赖于极坐标系的场合.     

交直流混合配电网改进区间潮流算法

将区间泰勒展开法应用到交直流混合配电网中,结合增广直角坐标潮流模型,提出了一种适用于求解交直流混合配电网中存在间歇性电源以及波动性负荷的区间潮流算法。该算法考虑了主从控制策略与对等控制策略下直流配电网中节点电压和功率的波动对交流配电网与电压源换流器(voltage source converter,VSC)中潮流和调制比的影响,采用区间泰勒展开法避免了区间迭代与非线性优化,基于增广直角坐标潮流模型的雅克比矩阵与海森矩阵稀疏度极高,提高了计算效率。最后,在IEEE33节点扩展的交直流混合配电网中验证所提算法,并通过将结果与蒙特卡罗算法运行后的结果相比较,验证了该算法的有效性。     

基于注入电流不平衡量的配电网改进潮流算法

本文在节点注入电流模型配电网潮流计算的基础上,采用了基于注入电流的不平衡量,对算法进行了改进和简化,将Jacobian矩阵作为一个固定矩阵,从而使计算量大大减少,提高了计算速度;通过引入最优乘子,从算法上保证了潮流计算的不发散,有效地解决了潮流计算对初值的敏感性以及一些病态系统的潮流计算问题。用30节点、141节点配电网算例和几种典型的病态系统的计算验证了算法的有效性和可行性。     

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。     

A new sequential AC–DC power flow algorithm for multi‐terminal HVDC systems

This paper presents a new algorithm based on the sequential method for power flow calculation in integrated multi‐terminal, high‐voltage, direct current (HVDC) systems. Unlike similar studies in the literature, a real equivalent circuit model is considered for under‐load tap changer (ULTC) transformers of the DC converters, for the first time. So, new DC equations are obtained. Thus, exact and accurate results can be obtained for practical applications by the proposed algorithm. Adjustment effects of the DC converters' ULTCs tap values are included in the Jacobian matrix instead of the bus admittance matrix in the sequential AC power flow algorithm as well as other ULTCs in AC system. To this aim, new equations for the calculation of power and Jacobian matrix elements are obtained for the AC system. The proposed approach is tested on the modified IEEE 17‐bus AC–DC test system. Numerical results show that the proposed approach is accurate and reliable in convergence. © 2017 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

基于交直流关联最小雅可比矩阵结构的潮流算法

随着直流输电比例的不断增加,以交流输电为主的电网,其潮流计算必将考虑直流输电影响以及交直流关联的机制等基础问题。为此,文中根据直流输电单元的物理方程,以及其不同控制方式间的相通性,在潮流计算中增加直流输电单元的直流电流作为状态变量,以实现直流输电单元与交流(整流、逆变)系统的有机关联。由此建立交直流混合潮流模型,并基于牛顿法进行求解。该研究在力求保留交直流潮流关联机制前提下,使雅可比矩阵维数最小,实现交直流潮流关联机制的直接可观,为评价或调控交直流混合电网提供基础工具。以22节点系统为例,验证了所提算法的有效性。     

含电压源换流器的交直流混联电网状态估计快速解耦法

多端柔性直流输电技术的发展迫切需要改进和完善现有的状态估计算法以支撑调度系统应用。根据含多端柔性直流的交直流混联系统状态估计模型的结构特点,提出了一种含电压源换流器的交直流电网快速解耦状态估计算法。在传统交流状态估计模型上扩展了柔性直流电网模型,并根据交直流系统的稳态物理特性按有功、无功类对交直流量测和状态量进行分类,在保留系统耦合关系的基础上忽略雅可比矩阵中的某些次要因素,通过正常工况下的矩阵元素常数化,从而实现交直流系统的快速解耦估计计算。通过含3端柔性直流系统的IEEE 14和IEEE 118节点交直流系统算例仿真,验证了算法的有效性和实用性。     

计及静态电压稳定约束的交直流系统可用输电能力

为考虑不同控制方式下直流系统对交流潮流的影响,采用顺序求解法计算交直流系统潮流时,对交流系统雅可比矩阵的特殊节点元素进行了有效修正。将电压稳定局部指标L进行合理简化,简化后的L指标能够避免电压相量复数运算,有效提高了计算速度。在简化的L指标基础上,提出了计及电压稳定性约束的交直流系统可用输电能力优化模型。采用非线性原–对偶于内点法对优化模型进行求解,通过计算L指标研究不同的电压稳定裕度对系统可用输电能力和电压稳定性的影响。算例结果验证了简化L指标的合理性和优化模型的有效性。     

计及TCSC的交直流系统静态电压稳定性分析

基于交直流系统潮流方程雅可比矩阵的特征结构分析法,提出了一种利用可控串联补偿器(thyristor controlled series compensator,TCSC)提高交直流系统静态电压稳定性的方法。该方法研究了交直流系统潮流方程雅可比矩阵的最小模特征值,以节点电压对无功功率变化的灵敏度为指标,结合参与因子,判断全电网中最有可能发生电压不稳定的节点或者区域,从而为系统无功功率补偿装置的配置提供决策依据。对美国西部5机14节点系统进行了仿真计算,验证了TCSC在交直流系统中提高静态电压稳定性的可行性、有效性和正确性。     

最优乘子法及其在交直流电网潮流计算中的应用

最优乘子法具有收敛可靠性高,能较好处理病态潮流,潮流无解时能给出最小二乘解等优点,在实际电力系统中得到广泛应用。在推导最优乘子法求解二次方程组的原理的基础上,基于直角坐标系建立了电压源换流器的稳态等效模型,从而将交直流电网潮流计算问题转换为二次方程组的数值求解问题,实现了潮流计算模型与计算方法的解耦,降低了潮流计算代码实现的复杂性。针对大规模交直流电网潮流计算收敛困难问题,提出了含多平衡机及多机联合调压的潮流计算统一迭代模型以改善大规模交直流电网潮流计算的收敛性。通过对含厦门柔性直流输电工程的福建电网某运行方式进行仿真计算,验证了所提模型的正确性及方法的有效性。     

交直流系统可利用传输能力的评估

提出了一种基于内点法的适用于交直流系统求解可利用传输能力的新方法。由交直流网络间的耦合关系和换流器转换方程, 推导出直角坐标系交直流系统的Jacobi、Hessian 矩阵, 进而用原始-对偶内点法求解计及电压幅值和热稳定约束的交直流系统ATC。针对静态电压稳定约束下交直流系统直流控制方式会发生调整的情况, 提出分段求解交直流系统ATC的方法, 该方法能方便考虑直流变量约束及运行方式的调整。经算例验证该算法在交直流系统ATC计算中对初始值选择要求不高, 收敛迅速。     

基于Matlab符号运算的电力系统潮流计算

在Matlab中采用符号变量定义了电网稳态方程,通过符号运算得到雅可比矩阵公式。在迭代过程中调用该公式,避免了牛顿-拉夫森法潮流计算中反复构造该矩阵的繁琐过程。以一个三机九节点系统为例,给出了基于符号运算的潮流计算流程、程序和计算结果。该法保留了稳态方程的原有形式,算法简洁,可读性强,便于扩充和修改,可用于交流系统、交直流混合系统以及包含FACTS装置的电力系统潮流计算。