一种多分区互联电网分布式无功优化算法

电网互联进程不断加快和系统规模的不断扩大对互联电网无功优化计算提出了更高的要求。提出了一种基于子网边界节点等值注入功率的多分区互联电网无功优化分布式协调优化算法。基于电网监控分层分区的特点,通过建立保留分区间联络线的简化外网模型,将子网间边界向量相等的耦合约束转化为边界节点注入功率修正方程的等式约束。构造边界节点电压加权修正的外层协调环节,依靠等值注入功率和对应边界节点电压向量的数值更新与传递实现全网无功优化问题的分布式求解。该方法有效地降低了协调层的参与度,进一步提高了子网无功优化的独立性,符合无功优化和控制的本地性要求。对多个IEEE试验系统进行了数值仿真测试与分析,结果表明方法具有良好的有效性和适用性。     

基于异步迭代的多区域互联系统动态潮流分解协调计算

在全局电网分解协调计算中，为增加各子系统计算的独立性，并减小协调计算对通信系统的要求，提出了一种新的基于异步迭代的互联系统分解协调动态潮流计算方法，这种方法允许每个参与分布式计算的子系统自由选择本系统内的Vθ节点，采用内、外两层迭代的方式求解整个互联系统的动态潮流。以各子系统单独潮流计算作为内层迭代，再利用边界条件构造关于边界节点状态量的不动点迭代格式，通过不断修改各子系统相应外边界节点的等值注入作为外层迭代来统一全网潮流解。所提出的算法经IEEE9节点试验系统验证，可获得全网动态潮流解。     

跨区域互联电网的可用输电能力计算方法

为确保电网安全,保证跨区域电力交易的正常进行,提出了计算跨区域互联电网可用输电能力的方法。相比于其他方法,该方法仅需交换边界节点电压和购电用户有功负荷增长量即可准确地计算出跨区域互联电网的可用输电能力。首先,建立了适用于可用输电能力计算的外网等值模型,使各个区域从互联电网中解耦。同时,建立了虚拟的平衡节点和自动调节的边界注入功率,使各个区域可以进行独立的潮流计算。然后,采用分布式潮流计算对区域电网的潮流进行校正,旨在减小各个区域电网潮流计算的偏差。最后,根据定义计算出了跨区域互联电网的可用输电能力。通过IEEE 118节点系统的仿真计算,证明了该方法的有效性和准确性。     

基于潮流方程组拼接模式的互联系统分布式潮流计算

目前互联电力系统使用集中式和分布式建模2种思路来获得全局广域潮流解,2种思路各有优缺点。文中力图将两者的优点结合起来,提出了一种带有集中式特点的分布式潮流拼接算法。该算法将各子网的导纳矩阵、节点注入功率向量、节点类型信息向量拼接起来构成全局潮流方程组,据其在某个子网侧计算出全局潮流后,将其余子网的潮流数据传送回去从而获得全网的分布式潮流。拼接算法无需进行全网一体化建模或模型拼接,各子网间亦无需进行协调迭代计算,但所求得的潮流计算结果却与一体化建模时完全一致。在IEEE9节点系统上进行的数值仿真实验表明了所述拼接算法具有较突出的优势。     

基于异步迭代的交直流互联系统分布式动态潮流计算

交直流互联电网与调度中心独立计算模式之间存在矛盾,给电网分析和监控带来种种弊端.为克服这一矛盾,在基于异步迭代模式的分布式动态潮流(ADDPF)算法的基础上,提出了以高压直流线路为联络线的交直流互联系统ADDPF算法.该方法针对两端直流系统,直流线路在其两端子系统重复建模,内层交直流潮流计算采用交替求解法,外层将直流线路等值为交流线路构造不动点迭代格式,不断修正外边界节点注入功率实现全网潮流计算.将IEEE标准系统扩展为交直流系统进行测试,可获得与全网一致的动态潮流解.     

具有指数收敛速度的电力系统全分布式潮流算法

为了满足互联电力系统潮流计算对数据隐私的需求,提出了一种全分布式潮流算法。该方法由内环迭代与外环迭代组成,外环迭代基于牛顿-拉夫逊法计算雅可比矩阵,内环迭代采用全分布式算法在互联电网各分区分别求解各自的潮流修正方程。该方法不需要协调层对分布式计算进行分解协调,各分区仅需要与邻居分区交换潮流方程修正量的信息,外环迭代收敛特性与全局潮流相同,内环迭代保证收敛且具有指数收敛速度。通过IEEE39节点和118节点算例的测试表明,该方法具有较高的收敛性,适合于没有协调层的分布式潮流计算。     

含负序电压支撑分布式电源的电网分区短路电流计算方法

高比例逆变型分布式电源接入电网后，考虑分布式电源影响的短路电流计算方法面临严重挑战。针对现有短路电流计算方法在处理高比例分布式电源电网时的不足，提出了一种计及故障期间分布式电源负序电压支撑策略的电网分区短路电流计算方法。首先分析了分布式电源低电压穿越期间主动负序电压支撑的必要性，分析电压跌落期间分布式电源的正负序输出特性，建立故障等值序分量受控电流源模型。根据电网中分布式电源的分布特点，基于多区域诺顿等值和节点撕裂法，将大规模电网分裂成多个含分布式电源分区子网和主电网，在每个分区子网内部通过迭代的方法得到分区子网的等效输出电流，将此电流传递给主电网，主电网根据此注入电流通过迭代的方法求解短路电流。通过分区子网与主电网之间的接口信息交互，实现了计及负序主动支撑策略下含高比例分布式电源接入大规模电网的快速短路计算。通过计算对比分析，验证了所提算法相对于传统含分布式电源全局迭代计算方法在收敛速度方面的优越性，并通过PSCAD仿真验证了计算的精确性。     

计及频率变化的异步迭代分布式动态潮流

为便于分布式调度员培训仿真系统（DTS）中分布式潮流算法的应用,提出了一种计及频率变化的基于异步迭代的分布式动态潮流算法。该算法将互联系统采用协调层一子系统、发电机单元一网络单元2个不同层次的模型来表示。在上级调度中心建立协调层,由发电机单元实现频率变化时电网不平衡功率在各子系统发电机节点和负荷节点之间的分配,并进行频率仿真;在网络单元采用基于异步迭代模式的分布式算法进行全网的分布式潮流计算,通过网络单元与发电机单元之间的交替求解,求得全网频率变化仿真与潮流分布。以IEEE118节点扩展系统为例,对所提出算法进行验证,结果表明该算法能够准确地仿真分布式系统的频率变化并求解全网潮流分布。     

一种求解交直流互联电网分布式最优潮流的同步ADMM方法

对于具有多个调度中心的大规模多区域交直流互联电网,对最优潮流计算进行分布式求解更符合信息的保密性和安全性需求。通过将联络线复制同时放到相邻分区中和引入边界变量一致性约束的方法建立交直流互联电网分布式最优潮流模型,并提出了一种完全分布式的不需要任何协调中心的同步交替方向乘子法(Synchronous Alternating Direction Method of Multipliers,SADMM)求解最优潮流模型。对于交直流系统直流部分的网络分区,提出将换流站保留在各自区域中只将中间直流线路复制的直流联络线处理方法。SADMM通过对高斯赛德尔型ADMM(GS-ADMM)进行改进,将当前迭代得到的相邻区域边界节点电压值的加权平均作为下一次迭代的固定参考值,实现不同区域间的并行同步计算。并根据优化问题的特点,确定算法中惩罚因子的合理取值,以加快算法的收敛性。以某一实际大规模交直流互联电网和两个修改的IEEE交直流系统为例,通过与集中式最优潮流计算比较,验证了所提算法的正确有效性。     

基于异步迭代模式的电力系统分布式状态估计方法

互联电网安全运行所要求的一体化建模与计算对分布式状态估计提出了新的要求,为了给后续的基于异步迭代模式的分布式能量管理系统高级应用提供一个较为精确的基态计算模型,也为解决传统两层式状态估计中出现的边界失配量较大的问题,提出了一种基于异步迭代模式的分布式状态估计方法。该方法基于等值网等值量测修正思想,通过构建关于边界状态量的不动点迭代格式,实现基本的分布式状态估计方法;通过在异步迭代过程中,强制外网等值量测数据为非坏数据,再经协调计算,借用外网量测信息解决了内网靠近边界区域的不良数据难以辨识的问题。以IEEE 118节点系统为标准算例进行测试,测试结果验证了所提方法的有效性。     

多层电力系统的异步迭代分布式潮流计算

构建了多层分布式潮流计算系统,研究了分布式潮流异步协调算法,并进行了两层和多层的异步迭代潮流计算。IEEE标准系统测试结果表明,通过选取合适的松弛因子,分布式潮流算法可获得较高收敛性,并能有效克服同步算法存在的同步等待问题,适用于在广域网络环境潮流计算。     

适用于超大规模电网的在线概率潮流算法

针对半不变量概率潮流算法受电网规模影响较大的特点,对传统概率潮流算法进行了优化改进。在随机变量较少的情况下,通过求取部分灵敏度矩阵的方法减少计算量。随机变量较多时,采用网络等值与分解的方法减小待计算电网规模,有效提升了半不变量概率潮流算法的计算速度。通过标准节点系统与多个大型电网模型的仿真分析验证了所提算法的准确性与实用性。     

基于网损等值负荷模型的直流潮流迭代算法

为提高直流潮流计算精度,研究了标准直流潮流模型中由于忽略支路电阻而带来的有功平衡问题,给出了按比例调整出力或负荷、引入网损等值负荷模型这2种有功平衡方法。为了使网损等值负荷模型的应用不依赖于交流潮流的收敛性,重点提出一种改进的直流潮流算法,该算法通过网损迭代得到等值负荷的大小,且保留了标准直流潮流求解的便利性和快速性。实际电网算例的计算结果表明,提出的改进直流潮流算法与标准直流潮流算法相比,计算结果的精度大幅提高,在交流潮流不收敛的情况下,可作为一种有效的近似潮流计算方法。     

实用化分布式动态潮流计算系统的设计与实现

分布式动态潮流可以很好地解决电网规模过大和数据广域分布的一体化潮流计算问题。从实用化角度出发,结合公共对象请求代理结构(CORBA)技术优势,设计并实现了一种基于CORBA和异步迭代模式的分布式动态潮流实用化计算系统,解决了实际电网在边界存在较大重叠区域时的分布式计算一体化建模问题。通过引入注册、激活、启动的分布式管理机制,解决了多子系统同时发起计算时的冲突消解等关键问题。在搭建的模拟广域网测试平台上,以IEEE 118节点系统为例,对该系统的快速性、鲁棒性和异步迭代效果等进行了测试;以深圳地调电网为例,通过与OPEN-3000能量管理系统(EMS)接口,完成了实用化测试。测试结果证明了所设计系统的实用性和异步迭代潮流算法的有效性。     

计及电流潮流控制器的直流电网潮流计算

电流潮流控制器(Current Flow Controller, CFC)可以增加直流电网潮流控制自由度,实现直流电网潮流优化分布,但也使得原始潮流算法对于加装控制器后的直流电网不再完全适用。基于等效功率注入模型和联立求解法,文中提出了一种特定潮流控制目标下,计及CFC的直流电网潮流算法。将CFC对被控支路潮流的调配作用转移到控制器安装支路节点处;将装设CFC引入的附加约束方程组与直流潮流计算约束方程组联立求解,保留了牛顿-拉夫逊法的二次收敛特性,提高了运算效率,保证了运算精度。基于PSCAD/EMTDC仿真平台建立的多端直流环网潮流计算,与所提出的基于等效功率注入模型潮流计算结果进行对比验证,验证了所提方法的有效性和准确性。     

基于风力机特性的风电机组潮流计算

在风力机特性方程和异步发电机的稳态等值模型基础上,建立了基于风力机特性的风电机组潮流计算数学模型。考虑风力机特性方程中的风力机机械力矩和发电机电磁力矩平衡,将风电机组引入处作为功率可变的PQ节点,异步发电机则作为RX等值电路模型,进行了风电机组的潮流计算。该方法引入定子电压,定子电流和转子滑差的修正量,将风力机特性方程中的风速、风能利用系数、尖速比等相关参数引入到潮流计算过程中,通过与常规的牛顿-拉夫逊潮流计算相结合,修正相应的雅可比矩阵来完成,从而保证了潮流计算迭代过程的完整性。该模型既具有传统风电机组RX模型的优点,又可以保证牛顿-拉夫逊方法的平方收敛性。最后,通过2个算例进行了潮流计算,证明了其正确性。