发输配全局潮流计算第一部分:数学模型和基本算法

提出发输配全局潮流计算这一新课题,它以全局电力系统为研究对象,能计算出一体化的全局电力系统状态,弥补了传统潮流计算中发输电系统和配电系统完全独立进行的局限性,可满足全局控制决策的需要。建立了数学模型,构造了全局潮流主从分裂法,自然地将规模庞大的全局潮流问题分解成发输电潮流和一系列小规模的配电馈线潮流子问题,发输电和配电可用不同的潮流算法,满足了全局潮流在分布式计算的要求。     

含电磁环网的输配电网全局动态潮流主从分裂算法

全局动态潮流在计算发输配一体的电网预想事故后的新稳态工况时,比只在主网侧计算的动态潮流更贴近实际。为解决全局动态潮流的分布式计算问题,需要采用主从分裂法。该方法根据配电网等值将输配电网分裂后,分别在主网侧和配电网侧计算动态潮流,然后交换少量数据,实现主从迭代。根据电磁环网理论,在首次主从迭代添加起步加速环节,可以在迭代前期得到更接近真实解的系统频率增量,加快计算速度。算例表明,含起步加速的全局动态潮流主从分裂算法能够更加准确且快速地计算电网在预想事故后的新稳态工况,适用于在输配电网之间进行分布式计算。     

发输配全局潮流计算第二部分:收敛性、实用算法和算例

主从分裂法是一种适合于全局潮流计算的基本算法,文章对该算法的收敛性进行了理论研究,给出了实用的收敛性分析方法,讨论了该算法的收敛机理,研究了实用迭代算法的构造,提出了两类不同特点的主从分裂迭代算法,并通过算例,验证了关于全局潮流问题和主从分裂法的一些重要观点和结论。     

含环状配电网的输配全局潮流分布式计算

传统的基于主从分裂法的全局潮流计算对于辐射状配电网比较有效,但应用于环状配电网则存在收敛性问题。针对该问题,提出了基于配电网等值的主从分裂法,引入边界虚拟功率,将环状配电网的等值网络和循环功率考虑到输电潮流方程中,构造了新的主从分裂迭代格式。给出了算法实现和若干讨论及在线计算的分布式组织。针对算例,对传统方法和新方法的收敛性进行了理论分析,并用数值计算进行了对比验证。结果表明,新方法收敛可靠、通信数据量少,适用于输电和配电控制中心之间的在线分布式计算。     

全局电力管理系统(GEMS)的新构想

传统的能量管理系统（EMS）和配电管理系统（DMS）相互独立,分别对发输电系统和配电系统实行监控和调度管理。提出全局电力管理系统（GEMS）的新概念,将发输配全局电力系统看成是有机整体,在EMS和DMS之间建立深层次的有机联系,为发输配全局电力系统提供全局协调的调度控制,实现发输电资源和配电资源的互补,充分发挥全局控制的潜力和效益。初步探讨了GEMS的特征和分布式计算的理论和方法。随着国家电力数据网的全面建成,GEMS的实现将成为可能。     

输配电网一体化分布式潮流计算方法

随着大量分布式电源和电动汽车接入配电网,传统的输配电网相互独立的潮流计算已不再适合。考虑到输配电网由不同层级控制中心监控和管理,提出了基于主从分裂的输配电网一体化分布式潮流计算方法。该方法以输配全局电网作为研究对象,将一体化潮流问题分成输电网潮流计算、多个配电网潮流计算和边界节点协调子问题,其中,输、配电网潮流计算子问题分别采用牛顿法和前推回代法来解决,并通过边界节点电压和等值功率的交换实现输配电网一体化分布式潮流计算。最后,对IEEE-30节点输电系统和IEEE-33节点三相不平衡配电系统构造的全局电力系统进行仿真,结果表明该方法的有效性。     

考虑等效拟合特性的输配电网全局潮流计算方法

为缩短大规模输配网潮流计算所需的收敛时间,本文首次提出了基于配网潮流特性等效拟合的输配网全局潮流计算方法。首先,详细分析配电网等效拟合的原理,构建考虑电压功率特性的配网潮流拟合函数;然后建立主从分裂与主从合并交替使用的输配网潮流计算模型,其计算过程将主从迭代与配网潮流拟合迭代相结合,在迭代过程中求解拟合函数,并可不断修正其参数,缩小拟合误差。该方法以配网拟合结果和主从迭代精确结果交替作为边界点协调信息,无需每次潮流计算都进行主从迭代,减少了潮流计算量,加快了潮流收敛,计算结果精度高。仿真算例验证了所提方法的可行性和有效性。适用于当前规模庞大的输配网全局潮流计算。     

基于配网功率预估的输配网全局潮流计算

在输配网全局潮流计算中,当前的需求是有效减少配网潮流计算量并保证收敛精度。对此,提出一种基于配网功率预估的输配网全局潮流计算方法。首先,建立边界点交互功率预估函数,在此基础上构建主从迭代和预估迭代交替使用的输配网潮流计算模型,通过主从迭代得到配网功率和边界点电压,求解功率预估函数参数进行预估迭代,减少了主从迭代次数。在潮流迭代的过程中不断修正预估函数,使功率预估值不断逼近真实值,保证了潮流的收敛精度。采用修正函数对配网潮流计算初值进行修正,使初值更接近真实值,减少了每次主从迭代中配网子迭代次数。仿真及其分析表明,所提方法在提高计算速度方面效果非常显著,同时计算结果具有很小的误差。     

全局输配电网电压稳定故障筛选与排序的分布式计算方法

随着传统配电网向含大量分布式电源的主动配电网转变,输电网、配电网电压稳定评估已不再适宜各自独立计算。基于输电网、配电网分属于不同控制中心调控,提出一种全局输配电网电压稳定故障筛选与排序的分布式计算方法。该方法分为两阶段：阶段1中采用输配电网主从分裂分布式潮流工具在系统要求最小负荷裕度值的工况下进行各预想故障的潮流计算,采用最优乘子法筛选出潮流不可解的严重故障;阶段2中采用基于输配电网分布式连续潮流的步长加速二次曲线拟合方法计算严重故障的负荷裕度并进行排序。由1个IEEE 118节点输电网和2个IEEE 33节点配电网组成的全局输配系统的仿真算例表明所提方法能够快速可靠地实现全局输配电网电压稳定故障筛选与排序。     

基于主从分裂法的交直流混合状态估计

直流输电技术的快速发展迫切要求提出实用的交直流混合状态估计方法。该文将交流系统看成主系统，将直流系统看成从系统，提出了交直流混合状态估计的一种新方法，即主从分裂法。该方法自然地将整个电力网络的状态估计问题分解成交流估计和直流估计两个子问题，通过主从分裂迭代，可获得严格的全局状态估计解。其中，交流系统和直流系统可以采用不同的状态估计算法，只需对调度中心现有状态估计软件进行少量修改，即可实现交直流混合状态估计。理论分析和数值试验结果均表明了新方法的实用性、正确性和良好的收敛性。     

基于规则综合方法的配电网重构方法

提出了一种基于规则综合方法的配电网重构方法，以系统功率损耗最小为目标函数建立了配电网重构模型，考虑了线路的功率约束。为得到精确的支路电流和系统功率损耗，采用基于功率合计方法的辐射型配电网潮流算法，结合根据系统运行经验形成的综合规则对配电网进行重构计算。2个配电网系统的测试和分析结果表明了上述方法的正确性和有效性，该方法在贵阳市南配电网中的应用情况也表明采用该方法可获得较好的降损效果。     

基于统一潮流建模及灵敏度分析的电-气网络相互作用机理

随着燃气轮机和电转气技术的发展,电网和天然气网的耦合程度不断加深,两者之间的相互影响受到了密切关注。从潮流算法与灵敏度分析两方面针对现有电-气网耦合机理研究的不足进行改进。首先,建立了电网-天然气网统一潮流模型,并采用变量压缩的方法简化了方程维数,基于管存模型考虑了天然气传输的慢时间尺度特性。同时,为避免传统牛顿法应用于天然气网潮流求解对状态初值选择的敏感性,提出采用牛顿下山法对统一潮流模型进行求解。其次,基于灵敏度分析并以电-气耦合节点气压-注入功率灵敏度为关键表征量,提出用于电网-天然气网耦合作用机理分析的综合灵敏度指标,以期为2个网络联合运行提供决策帮助。算例分析验证了所提算法的有效性,综合对比探究了燃气轮机和电转气耦合环节下电网-天然气网的相互作用特性,并验证了天然气网的管道存储特性在应对系统扰动时的积极作用。     

人工神经网络技术在电力系统中的应用

电力系统是由发电、输电、变电、配电和用电等多个部分组成的复杂的非线性动态系统。应用传统方法分析电力系统常常存在诸多缺陷,而人工神经网络技术由于具有不可替代的优势,文中介绍了人工神经网络在电力系统故障诊断、智能控制、继电保护、优化运算以及负荷预测等方面的应用情况。     

面向新型配电网的能观性分析与精细化协同规划方法

现代控制理论和电力系统状态估计中的能观性定义难以满足配电网态势感知的需求,配电网规划模型中也缺乏对能观指标的考虑,为此,提出面向新型配电网的能观性分析与精细化协同规划方法。对配电网的变量与状态空间模型进行定义,并根据传统能观性定义对配电网中的传统/新型变量进行能观性分析;基于传统能观性定义的缺陷提出新的配电网能观性和能观指标定义,并建立考虑能观性的配电网精细化协同规划模型。算例分析结果表明,所提规划方法考虑了实际量测误差的影响,实现了一次网架规划和二次态势感知设备配置的综合最优,达到了经济性和能观性的平衡。     

含分布式电源的配网网损分摊方法研究综述

分布式电源接入配网运行引起功率输送损耗以及配网负载率的变化,使得含分布式电源的配网线损分摊工作更为复杂。从传统配网线损分摊原理出发,分别基于比例分摊、市场经济、敏感系数分析等不同角度全面概述现有的配网线损分摊方法,并分析考虑分布式电源后各方法有可能存在的问题;在此基础上,从改进传统网损分摊方法、挖掘新型网损分摊方法、考虑配网运行经济性、考虑分布式电源对配网的影响等方面着手,阐述分布式电源(DG)并网后的配网线损分摊新趋势。     

基于输配全局的城市电网供电能力研究

提出一种基于输配全局的城市电网供电能力分析模型。采用基于直流潮流的线性规划模型对城市电网输电网络供电能力进行求解并将其作为系统上层约束;将传统配电网模型细化至中压馈线,分别构建高、中压配电网供电能力模型;计算N-1安全约束下高压配电线路、中压配电变压器及中压配电线路在不同转供方式下对应的最大供电能力,选取其中最小值作为系统最大供电能力。算例结果表明：基于输配全局的分析方法可以有效量化输电网对城市电网供电能力的影响,同时根据不同转供方式下的供电能力差异能够直观地对变压器故障情况下的负荷转移方式做出选择,验证了所提模型的有效性。