交流模型下电力系统概率潮流计算

针对目前概率潮流计算方法普遍存在计算复杂、计算量大的问题,采用经过解耦简化的线性化交流潮流模型,并用累积量代替传统的卷积技术,只需1次潮流计算就可以通过Gram-Charlier级数得到状态量的概率密度函数。其计算步骤可描述为:给定注入功率的概率描述,计算各阶原点矩;计算注入功率的累积量;计算节点电压和支路潮流的各阶累积量;计算节点电压和支路潮流的各阶原点矩和中心矩;计算Gram-Charlier级数的系数,从而得到节点电压和支路潮流的概率密度函数和概率分布函数。算例结果证明该方法方便、快速且能保证计算精度。     

一种基于电网WEB准实时数据的静态安全分析方法

提出一种基于补偿一灵敏度法的电网在线静态安全分析的新方法。该方法首先利用WEB技术获取电网准实时数据用于在线静态安全分析计算;其次为满足电网在线静态安全分析实时性的要求,在电网故障开断后潮流计算过程中引入补偿一灵敏度法。补偿一灵敏度法将故障前电网潮流方程线性化,可推导出支路潮流对节点注入功率的灵敏度,再依据戴维南定理,计算出支路开断后的线路关联节点的注入功率,然后利用节点问支路潮流灵敏度大小及节点注入功率变化,通过线性代数运算即可求得故障后的系统潮流,继而根据潮流结果完成线路潮流过载的筛选校验。最后采用EPRI 36节点系统验证了本文所提出方法的有效性。     

基于灵敏度-补偿法的电力网络开断潮流新算法

在对传统断线潮流计算研究基础之上,提出一种基于灵敏度-补偿法的电力网络开断潮流计算新方法,以节点注入功率模拟支路开断影响,根据线路灵敏度迅速计算潮流。支路潮流既是节点电压相角的函数,又与各节点注入功率有关,将潮流等式线性化后导出新的计算支路潮流关于节点注入功率的灵敏度公式。通过对传统补偿法进行研究,推导出简单易求的模拟支路开断节点注入功率公式。经过CEPRI-36节点系统仿真验证,本方法计算结果逼近牛顿-拉夫逊法,且计算过程无需迭代,表明具有较高的计算精度和较快的计算速度。     

基于灵敏度-补偿法的电力网络开断潮流新算法

在对传统断线潮流计算研究基础之上,提出一种基于灵敏度-补偿法的电力网络开断潮流计算新方法,以节点注入功率模拟支路开断影响,根据线路灵敏度迅速计算潮流.支路潮流既是节点电压相角的函数,又与各节点注入功率有关,将潮流等式线性化后导出新的计算支路潮流关于节点注入功率的灵敏度公式.通过对传统补偿法进行研究,推导出简单易求的模拟支路开断节点注入功率公式.经过CEPRI-36节点系统仿真验证,本方法计算结果逼近牛顿-拉夫逊法,且计算过程无需迭代,表明具有较高的计算精度和较快的计算速度.     

基于电压灵敏度的交直流电力系统静态电压安全域评估方法

特高压直流可能导致近区电网潮流分布不合理,造成电压越限。针对这一问题,提出了一种基于灵敏度分析的交直流混联系统静态电压安全域的快速评估方法。首先结合直流系统准稳态模型得到交直流系统潮流方程,通过对系统功率方程求偏导数得到节点注入功率和支路导纳对电压的灵敏度,进一步给出基于灵敏度的节点电压变化量计算方法。然后设置预想故障集,并将其中的事故等值为节点功率扰动与支路导纳的变化,计算出各种事故后节点电压的变化量。最后基于电压变化量最大值和最小值评估静态电压安全域,给出具体的节点电压安全运行范围。通过对四机两区域的交直流系统及江西500 kV电网的仿真,验证了所提出的评估方法的可行性。     

电力系统概率潮流计算及其应用

文中探讨概率潮流计算在电力系统规划设计和运行方式研究中的应用.提出了在随机潮流计算中设置电压控制节点的概念和方法,可用来分析节点电压随机波动对系统其他节点电压和支路潮流的影响.对于电压控制节点,还可以计算出无功注入功率的随机分布,并由此确定在这些节点上应配置的无功补偿设备容量.通过计算实例验证了算法有效性和准确性.     

基于半不变量和Gram-Charlier级数展开法的随机潮流算法

随着新能源规模的日益扩大,新能源电站的出力往往呈现较强的相关性,在传统的随机潮流算法中对强相关性随机变量考虑较少。综合考虑风电出力的随机波动、负荷的变化、发电机的强迫停运及线路的故障等各种不确定情况,根据节点电压和支路潮流的期望值及灵敏度矩阵,计算了负荷及常规发电机、风电机组出力、各节点注入功率的各阶半不变量,由Gram-Charlier级数展开求得概率密度函数和概率分布函数。IEEE-30节点测试表明:该算法能反映大规模新能源接入下系统的不确定性,将求取随机变量和的概率密度函数的卷积运算简化为半不变量的代数运算,极大地缩短了计算时间,并具有良好的收敛性。     

基于线路修正传输极限和交流分布因子的ATC快速计算

根据现有在线应用线性分布因子法计算可用传输容量(ATC)的缺点,利用复数潮流考虑无功的影响,根据π型等值线路复数潮流轨迹和视在功率极限轨迹的交点得出计及无功的传输极限;根据基态雅可比矩阵,计算传输合同对节点电压的影响,再利用π型等值线路中线路潮流对两端节点电压的偏导,计算节点电压变化对线路潮流的影响;采用线路故障的节点功率注入模拟方法,得到考虑基态潮流的交流功率传输分布因子。并根据flowgate的剩余容量和分布因子计算ATC。定义flowgate为线路热极限和线路故障2种情况,分别计算基态潮流和考虑线路紧急故障情况下的区域间ATC值,并与线性分布因子法和重复潮流法(RPF)计算结果相比较。IEEE30节点系统计算结果表明,该算法快速准确,满足在线计算和分析要求。     

综合考虑网络结构不确定性的概率潮流计算方法

目前,在概率潮流计算方法中,不确定性因素多数仅考虑了负荷的不确定性及发电机的随机故障,而不计及网络结构的变化。文中提出一种概率潮流计算新方法,综合考虑了负荷、发电机、网络结构不确定性对潮流结果的影响。文中推导了线路故障时节点注入功率与各支路有功功率的线性关系,应用半不变量法和Gram-Charlier级数展开式求取各支路潮流的概率分布,避免了复杂的卷积运算;结合补偿法及全概率理论来处理网络结构变化的随机因素,建立了综合考虑负荷随机变化、发电机随机故障和网络结构随机变化的概率潮流计算模型,可以快速求得各支路潮流的概率分布函数(CDF)和概率密度函数(PDF)。通过对IEEE 39节点及某区域电网实际系统的算例分析,表明网络结构的不确定性对待求量的概率分布有显著影响。因此,利用所提方法得到的概率潮流结果能为规划人员提供更准确和全面的信息。通过与蒙特卡罗方法进行比较,验证了该方法的快速性与准确性,说明所提方法具有实际应用前景。     

点估计法在电压稳定性分析中的应用

针对电压稳定概率评估中难以考虑支路故障随机性的问题,提出了基于点估计法的电压稳定分析方法。该方法不仅可以方便地统一处理线路故障及节点注入功率的不确定性,还克服了线性化方法难以计及发电机无功出力约束的不足;避免了潮流方程线性化,通过少量确定性计算即可求出系统负荷裕度以及电压崩溃临界点处节点电压幅值与相角的前几阶矩,从而获得各待求随机量的概率分布,确定某一负荷水平下的电压失稳概率。与蒙特卡罗方法相比,点估计法在具有较高计算精度的同时,体现出求解速度快的特点。数值仿真分析了随机变量标准差和系统规模对点估计法计算精度的影响,并指出在综合考虑计算精度和计算时间的情况下,2点估计法的结果令人满意。     

A probabilistic load flow method considering branch outages

This paper proposes a probabilistic load flow method considering random branch outages as well as uncertainties of nodal power injections. Branch outages are simulated by fictitious power injections at the corresponding nodes. A unified procedure is given to deal with random branch outages, generating unit outages, and load uncertainties by their moments and cumulants. The variations of nodal voltages and line flows produced by normally and discretely distributed input variables are handled separately. The method proposed by Von Mises is employed to solve the discrete distribution part of each state and output variable. The final distribution of a desired variable is obtained by simply convoluting its continuous and discrete distribution part. Results of 24-bus IEEE Reliability Test System are analyzed and compared to those obtained by Monte Carlo simulation. A numerical test on a real power system shows the effectiveness of the proposed method.     

主动配电网宽适应性潮流灵敏度分析模型

分布式发电、储能及柔性负荷在配电网的大量接入引起配电网潮流的频繁变化,构建准确、简洁的节点注入功率与运行参数的函数模型对主动配电网的规划和运行至关重要。结合配电网辐射状拓扑结构,提出了一种对节点注入功率变化具有宽适应性的潮流灵敏度分析模型。所提灵敏度分析模型具体包含节点注入功率对线路损耗的二次形式的灵敏度模型、节点注入功率对节点电压的线性形式的灵敏度模型和节点注入功率对线路潮流的二次形式的灵敏度模型。对灵敏度模型应用于存在弱环网的配电系统时的有效性进行了分析,利用IEEE 33节点配电系统和含环网的IEEE 123节点配电系统进行仿真分析,仿真结果证明了所提灵敏度模型的有效性。     

基于潮流估计和分块负荷削减的配电网可靠性评估算法

基于中压配电网闭环设计、开环运行的特点,以及元件电压降落、功率损耗及树状网络潮流分布的特点,推导出了节点电压、支路传输功率与支路阻抗的关系。在节点负荷矩基础上推导出了计算和修正节点负荷矩的等值阻抗和等值功率计算公式;提出了配电网故障解析中负荷转移后的电压估计模型、送端馈线潮流估计模型和受端馈线潮流估计模型,提高了可靠性评估中元件故障状态下潮流计算的效率。以分块链表简化配电网的结构并给出分块负荷削减的模型,实现了计及潮流约束的配电网可靠性评估。IEEE 33节点系统和工程算例仿真表明,文中提出的负荷削减模型与潮流估算模型相结合可快速、准确地实现中压配电网的可靠性计算,具有较高的工程实用价值。     

多运行方式下发电机变量的概率特性计算

实际电力系统运行中，发电机和负荷的功率随时都在变化，发电机中各状态变量（功角、转速等）和代数变量（交轴、直轴的电压和电流等）分布在一定范围内。计算发电机变量的概率特性能使运行人员获得较完备的系统运行信息，是基于多运行方式的概率暂态稳定分析的基础。均值和协方差一定程度上可以描述这些随机变量的概率分布特性。文中以节点注入功率和 PV节点电压运行曲线为基础，假定发电机各变量服从正态分布，依据概率潮流计算和随机变量数字特征的基本性质，推导了发电机变量的均值计算公式和协方差的线性化算式。最后对8机系统进行了计算分析。     

考虑电网静态安全风险的随机潮流计算

随机潮流能够比较全面地反映系统运行状态,对电网安全性风险评估起到重要作用。现有的随机潮流计算方法中,结合半不变量和Gram-Charlier展开级数的方法可快速且准确地计算节点电压和支路潮流的概率密度函数(probability distribution function,PDF)以及累积分布函数(cumulative distribution function,CDF)。以受时域和地域不均匀分布影响的系统当前运行状态为基础构造预想事故集,将全概率理论与半不变量法随机潮流相结合,提出一种考虑电网静态安全风险的随机潮流算法。对IEEE RTS 96节点实验系统的计算表明,该算法可快速、准确地评估系统当前运行状态的静态安全风险,具有实际应用价值。     

Impact analysis of static voltage assessment based on three‐phase probabilistic load flow with correlated wind power

Impact analysis based on the three‐phase probabilistic load flow (PLF ) algorithm is proposed in this paper to evaluate the effect on static voltage of an unbalanced power system. Correlations between adjacent wind power resources are considered. An improved cumulants method with correlated variables is proposed and applied to the unbalanced system. Cornish–Fisher expansion is used to obtain the cumulative distribution function of bus voltage and line flow. The impacts for wind turbines , which include rated capacity, power factor, and correlation on PLF, are studied, and the relations of the means and standard deviations between three‐phase unbalanced and balanced systems are analyzed. A 25‐bus and a 33‐bus system are studied as examples to show the effectiveness of proposed method, and results of cumulants method are compared with those of Monte Carlo simulations. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

A new approach of point estimate method for probabilistic load flow

This paper analyses the power system load flow using new point estimate method considering uncertainties, which may happen in the power system. These uncertainties may arise from different sources, such as load demands or generation unit outages. A novel probabilistic load flow based on new point estimate method has been proposed in this paper. The proposed method surpasses the previous point estimate methods when generalizing the approach to multiple random variables with various probabilistic distributions. Addressing the results of Monte Carlo simulation method as reference, the new point estimate method is applied to IEEE 14-bus test system and the advantages of this new method have been presented. The results reveal that the proposed point estimate method has less computational burden and time comparing than Monte Carlo simulation method while the accuracy remains at a high level.     

Implementing transformer nodal admittance matrices into backward/forward sweep-based power flow analysis for unbalanced radial distribution systems

This paper proposes a new method to handle distribution transformers of various winding connections in the backward/forward sweep-based power flow analysis for unbalanced radial distribution systems. The method takes advantage of available nodal admittance matrices of distribution transformers, and can automatically solve the problem of conductively isolated subnetworks to obtain their equivalent phase-to-reference voltages. In addition, this paper presents a limitation of backward/forward sweeps, and an extension of the power summation method for distribution power flow analysis from single-phase to unbalanced three-phase. The validity and effectiveness of the proposed method can be demonstrated by numerous examples and real systems.