配电网模糊潮流计算方法及其收敛性研究

针对配电系统中存在的大量不确定因素,提出一种改进的配电网模糊潮流支路前推回代法,充分考虑负荷的模糊性对潮流计算的影响,使算法能应用于复杂的实际配电系统。算法线性收敛,计算速度快,计算结果采用梯形模糊隶属函数来表达,能更准确的反映负荷模糊性对于各个节点电压和功率的影响。对算法收敛性进行分析和证明,给出算法的收敛判据并证明当满足收敛条件时必存在唯一平衡收敛点,同时给出收敛误差方程。在美国PG&E的69节点配电系统上的仿真结果表明,与确定性支路电流法和基于蒙特卡洛随机抽样的支路前推回代法相比,模糊支路前推回代法的计算结果能更准确地反映出更多的系统信息,验证了研究结论的正确性和实用性。     

基于支路视在功率灵敏度的故障后电压计算

提出了基于支路视在功率灵敏度的N-1网络电压快速计算方法。支路故障采用故障开断参数来模拟,首先通过牛顿潮流计算出故障前网络节点电压,然后利用已收敛潮流修正方程式对支路开断参数求导,从而计算出电压对相应支路开断参数的导数,进一步得到节点电压对故障支路故障前视在功率的导数,最后根据视在功率灵敏度修正故障前网络电压,得到故障后网络电压。方法特点是在计算不同支路故障的导数时共用潮流计算收敛时的雅可比矩阵,不用重新进行因子表分解。由于节点电压与支路功率之间的良好线性关系,所提方法计算精度较高。IEEE14节点、IEEE30节点、IEEE118节点网络和湖南实际系统的测试结果证明了该方法的正确性和实用价值。     

考虑线路故障的随机潮流

该文给出了一种考虑线路随机故障的随机潮流算法。文中将线路随机故障等效为线路端节点注入功率的扰动，将负荷波动和发电机故障都当作节点注入功率的变化，以线性化的潮流方程计算它们引起节点电压和支路功率的变化量。为减小线性化引起的误差，对系统影响较大的离散扰动以确定性潮流计算系统状态的变化。在求节点电压和支路功率分布的各阶半不变量时对连续正态分布和离散分布2部分分别计算。用Von Mises提出的方法由各阶矩求离散分布，与正态分布卷积后获得电压和支路功率的分布函数。对RTS24节点系统的算例分析了线路故障对随机潮流结果的影响。测试表明，文中的随机潮流算法和蒙特卡罗法计算结果是一致的，计算速度则要快得多。对某实际系统的测试则给出了随机潮流应用的可能性。     

适用于计及负荷电压静态特性的配网潮流新型前推回代算法

鉴于当前配电网潮流计算采用恒功率负荷模型不能准确反映网络潮流分布的现状,提出在潮流计算中考虑负荷静态电压特性.针对传统前推回代法在解决该问题时,存在算法效率降低、对负荷静态电压特性呈强敏感性的缺陷,将传统前推回代法中前推功率、回代电压改为前推回代都进行电压迭代,设计了一种新的前推回代法.IEEE36节点系统测试表明,所提算法能够准确、快速地求解配电网潮流,且算法效率对负荷静态电压特性变化具有弱敏感性.同时,通过潮流结果分析负荷静态电压特性变化对系统电压的影响.     

辐射型网络潮流的分层前推回代算法

基于配电网络特有的层次结构特性，论文提出了一种新颖的分层前推回代算法。该算法将网络支路按层次进行分类，并分层并行计算各层次的支路功率损耗和电压损耗，因而可大幅度提高配电网潮流的计算速度。论文在MATLAB环境下，利用其快速的复数矩阵运算功能，实现了文中所提的分层前推回代算法，并取得了非常明显的速度效益。另外，论文还讨论发现，当变压器支路阻抗过小时，利用∏型模型会产生数值巨大的对地导纳，由此会导致潮流不收敛。为此，论文根据理想变压器对功率和电压的变换原理，提出了一种有效的电压变换模型来处理变压器支路，从而改善了潮流算法的收敛特性。基于IEEE40节点的配电网算例系统和1338节点的实际系统进行了仿真计算，结果表明：该文算法具有速度快、收敛可靠的明显优点。     

电力系统柔性潮流

为解决常规潮流求解条件刚硬,可能导致迭代不收敛或计算结果不合理的问题,提出了电力系统柔性潮流的概念、模型和算法,推导了包含发电机静特性及负荷静特性描述的直角坐标牛顿一拉夫逊法柔性潮流雅可比方程,给出了基于负荷和发电机基点功率的一次潮流和二次潮流计算流程.柔性潮流雅可比方程的个数恒等于系统阶数的2倍且结构保持不变.柔性潮流不仅可得到节点电压幅值和相角,还可给出系统频率以及负荷和发电机的实际功率.与常规潮流相比,柔性潮流不再需要设置平衡节点、PV节点和PQ节点,其收敛性好且求解过程和结果更加符合电力系统工程实际.算例系统验证了柔性潮流模型和算法的正确性.     

基于叠加原理和前代后代法的环状配电网潮流计算

提出了一种基于叠加原理和前代后代法的用于计算环状配电网潮流的改进算法。运用叠加原理,将环状配电网的潮流计算转化为纯辐射状配电网的潮流计算。以支路功率为变量,通过两层迭代来求解:内层迭代计算纯辐射状网络潮流,而用外层迭代来不断修正解环点支路功率达到整体收敛。针对该文的算法提出了一种基于节点邻接表的搜索方法,用于搜索环网、形成环网阻抗矩阵而无需进行复杂的编码。利用IEEE标准节点系统进行了验算,结果表明,所提出的算法具有良好的收敛特性,特别适合大规模多环状的配电网络的潮流计算。     

基于叠加原理和前代后代法的环状配电网潮流计算

提出了一种基于叠加原理和前代后代法的用于计算环状配电网潮流的改进算法.运用叠加原理,将环状配电网的潮流计算转化为纯辐射状配电网的潮流计算.以支路功率为变量,通过两层迭代来求解:内层迭代计算纯辐射状网络潮流,而用外层迭代来不断修正解环点支路功率达到整体收敛.针对该文的算法提出了一种基于节点邻接表的搜索方法,用于搜索环网、形成环网阻抗矩阵而无需进行复杂的编码.利用IEEE标准节点系统进行了验算,结果表明,所提出的算法具有良好的收敛特性,特别适合大规模多环状的配电网络的潮流计算.     

电力系统临界电压崩溃潮流的柔性节点算法

针对电力系统电压崩溃问题,该文在负荷临界电压崩溃特性分析基础上,讨论功率型负荷的电力系统临界电压崩溃的潮流计算方法.提出利用交流电路临界电压崩溃的特性,规避崩溃支路,设置等值的柔性节点及柔性等式约束条件处理等措施,构成电力系统负荷临界电压崩溃的柔性节点潮流算法,为大型电力系统工作域的边界分析提供定量计算方法.IEEE5节点算例表明,所提算法是正确有效的.     

适用于计及负荷电压静态特性的配网潮流新型前推回代算法

鉴于当前配电网潮流计算采用恒功率负荷模型不能准确反映网络潮流分布的现状,提出在潮流计算中考虑负荷静态电压特性.针对传统前推回代法在解决该问题时,存在算法效率降低、对负荷静态电压特性呈强敏感性的缺陷,将传统前推回代法中前推功率、回代电压改为前推回代都进行电压迭代,设计了一种新的前推回代法.IEEE36节点系统测试表明,所...     

辐射状配电网支路电流法潮流计算的收敛特性研究

对支路电流法收敛机理进行了理论分析，阐述了该方法在辐射状配网潮流计算时具有线性收敛的特性，指出支路电流法收敛特性与线路的尺／义无关，其收敛条件在一般的配电系统中都能够得到满足。对配网潮流支路电流法在给定收敛精度和恒定阻抗负荷条件下达到收敛时所需的迭代次数进行了深入研究，得到配网潮流支路电流法用于2节点系统时迭代次数的估算公式。在此基础上给出了多节点配电系统潮流计算迭代次数的估算公式，给出的算例验证了得出的估算公式是可行的。     

基于负荷电流的配电网状态估计研究

基于负荷电流的配电网状态估计方法以负荷电流为状态变量,将支路测量函数用负荷电流表示,利用三相潮流计算方法得到支路电流的状态估计值,从而降低了状态估计问题的求解空间,提高了算法的收敛性和计算速度,通过将该算法与三相潮流计算法比较,结果表明状态估计算法在效果、速度、收敛性方面都较常规方法优越。     

A load flow method for weakly meshed distribution networks using powers as flow variables

The relationship between the branch powers and the node-injection powers were developed with the node-branch incidence matrix. Then based on two accurate formulas to estimate the voltage drop and angle difference, a new load flow algorithm for weakly meshed distribution systems was presented. By using active and reactive power rather than complex currents as flow variables, the algorithm reduces the computational complexity and has higher efficiency. Moreover, in order to deal with the PV nodes, a new solution was introduced based on Thevenin’s equivalent circuit. The solution deduced an accurate calculation formula to update the reactive power injections of PV nodes at each iteration and to fix voltage magnitude of PV nodes at specified values. The proposed load flow algorithm is essentially still belongs to the loop-analysis based method and has a strong ability to deal with meshed network. It reduces the iteration number and has a faster calculation speed even when network becomes more meshed and has more PV nodes. The numerical tests proved that the new method is robust and has excellent convergence characteristics.     

基于负荷等效电导迭代的直流配电网潮流算法

分布式电源并网技术需求加快了直流配电网的发展。该文针对低容量多电源的直流配电网潮流计算问题,通过重新定义直流配电网的节点类型,提出了一种负荷等效电导的迭代思想。该方法结合节点电压迭代法,可以快速求解直流配电网的网络潮流。使用该方法对目前常见的"手拉手"直流配电网拓扑进行计算,反推验证了其合理性和有效性。算例结果表明,该方法的收敛速度前期较快,后期逐渐收敛到真值附近;对于潮流计算精度要求较低的系统,可以采用前3步的迭代结果作为其潮流值,不但可以快速求解,还可以得到理想的计算值。     

改进的带二阶项配电网快速潮流算法

在简要分析已有配电网潮流算法的基础上,提出了一种改进的带二阶项的快速潮流算法.该算法应用矩阵分块求逆方法对阶数较高的雅可比阵求逆计算进行了改进,使阶数较高的雅可比阵的求逆变为阶数较低的四个阵的求逆.在充分发挥带二阶项的快速潮流算法收敛性好的基础上,提高了计算速度,适用于各种复杂的配电网络,并基于该算法开发了配电网潮流计算软件.27节点和33节点算例计算结果表明,该方法具有良好的收敛性,能很好地处理配电网重构,具有较高的计算速度.     

基于子空间迭代法的快速N-1潮流计算方法研究

为提高N-1潮流计算的求解速度,提出基于子空间迭代法的快速N-1潮流计算方法。对初始潮流的雅克比矩阵进行不完全LU分解,得到固定的预条件子,应用结合了自适应GMRES(m)法的牛顿法求解N-1潮流。自适应GMRES(m)算法是GMRES算法的改进,能自动调节重启参数值,进一步提高算法收敛速度。对IEEE118、IEEE300、2383wp电力系统的仿真证明了基于子空间迭代法的快速N-1潮流计算方法的有效性。算例结果表明,自适应GMRES(m)算法能快速求解大规模线性方程组,适用于大规模系统的N-1潮流问题。     

基于面向对象的电力网潮流计算软件开发

采用PQ分解法数学模型,运用面向对象的编程思想,在VC 开发环境下,自主开发了实用高效的电力网潮流计算软件,并对一典型电网络进行实际计算。算例分析表明,开发的潮流计算软件具有速度快、精度高、使用方便等特点。     

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。     

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。