基于直角坐标注入电流形式的多平衡节点潮流算法研究

对常规潮流计算中节点注入量由牛顿法的复功率改变为电流,修正方程中的不平衡量由计算有功和无功功率的偏差改变为计算节点注入电流偏差,对于PQ节点,雅克比矩阵只需修正对角块元素,简化了雅克比矩阵的变量元素.同时,针对常规潮流算法中功率不平衡量有一个平衡机承担问题,提出了一种处理多平衡节点的潮流算法,使功率不平衡量由多个发电单元分摊.该算法物理意义清晰,容易实现,收敛性好,给出的算例验证了提出算法的可行性.     

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。     

计及多机平衡策略的半不变量法在线概率潮流

为提高半不变量概率潮流算法的实用性,提出了一种多机平衡概率潮流计算方法。在传统半不变量概率潮流算法的基础上,该方法通过修正待求变量对节点注入功率的灵敏度矩阵,实现了计及系统常规调频特性及常规能源与间歇式能源互补策略对系统潮流分布的影响。算例分析部分通过IEEE标准节点系统与实际省级电网模型的仿真分析验证了所提算法的准确性与实用性。     

考虑平衡节点无功约束的潮流算法

从交流功率网络性质和电力系统网络参数结构2方面分析了常规潮流算法中需要选择基准节点和平衡节点的原因。根据连续潮流计算中发电机无功约束出现的节点类型转换现象,提出了通过转换平衡节点类型来解决平衡机无功约束的潮流算法。通过对负荷节点功率变动态导纳处理,解决了电力系统天网性质造成的节点导纳矩阵病态问题,弥补了常规潮流算法的不足,反映了节点电压是由所有节点注入功率共同维持的客观事实。IEEE多个算例验证了所提算法的正确性和合理性。     

基于等效注入功率法的含直流潮流控制器的直流电网潮流计算方法研究

含有N个节点的直流电网中可控支路数遵循N–1准则,当支路数多于N–1时,会出现不可控支路,故引入直流潮流控制器实现与换流站的协调控制,最大限度地保证所有支路运行在载流限值内。然而,接入直流潮流控制器后,常规潮流计算将增加新的节点,从而导致系统节点导纳矩阵和雅克比矩阵阶数的增加、矩阵元素的变化等,给潮流计算带来附加计算量,影响潮流计算的速度和效率。以电压源型潮流控制器为例,推导含电压源型潮流控制器的直流电网潮流计算数学模型;将等效注入功率法引入含有潮流控制器的直流电网潮流计算中,新增节点以附加注入功率的形式转移到控制器安装支路的两端节点,避免了新节点引入的大量计算。最后,以改造后的某五端柔性直流工程为例,通过等效注入功率法和仿真软件在含有一个和多个控制器时的直流电网潮流计算结果的对比,验证该方法的有效性。     

基于Matlab的动态潮流研究

电力系统潮流计算是电力系统分析中的最基本的一种计算,但是在电网各种运行方式中,节点注入功率的改变特别是节点注入停运将使系统节点有功、无功注入发生较大的变化,会使系统功率出现严重不平衡,从而使以往的潮流计算方法在这种情况下往往会出现收敛性差、计算结果与实际不符的情况。基于此,本文在Matlab运行环境下采用P-Q分解法与最优控制理论相结合进行动态潮流计算,克服了常规潮流算法中由平衡节点独自承担不平衡功率而导致潮流收敛性差、结果和实际不符的情况,并且与常规的动态潮流计算相比,提高了运行速度与准确率。     

基于AQ节点的电力系统静态电压稳定裕度计算方法

为解决电力系统静态电压稳定极限点附近雅克比矩阵奇异、牛拉法潮流不收敛的问题,提出了一种基于AQ节点的静态电压稳定裕度计算方法。首先在两节点系统中推导了AQ节点的特性,该节点电压相角和无功为已知量,省略了其有功潮流方程,将AQ节点和平衡节点的相角差作为衡量负荷变化的依据。然后研究了含AQ节点系统的潮流计算方法,并应用于静态电压稳定性分析,将雅克比矩阵J映射为AQ节点法中的修正雅克比矩阵JAQ,引起矩阵奇异点在静态电压稳定临界点处的"偏移",完全消除了雅克比矩阵在系统静态电压稳定临界点处的奇异性。该方法具有比传统连续潮流法更好的收敛性,计算方法更简、速度更快,能高效、准确计算电网静态电压稳定裕度。太原市220kV实际电网和IEEE118节点标准算例的仿真结果证明了所提方法的有效性和实用性。     

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。     

一种快速的定雅可比潮流算法

完美地组合了电流注入型潮流算法和保留二阶项的快速潮流算法的优点,弥补了二者的不足之处,提出了一种快速的定雅可比潮流算法.该算法修正方程式的雅可比矩阵是通过对电流注入型潮流算法PQ节点的雅可比矩阵进行改造而得来的,是一个对称的常数雅可比矩阵.修正方程式的常数项是在保留潮流方程式非线性项的基础上进行简化改进而获得的,是一个非常简单的修正公式,在迭代过程中完全不需要进行节点电压的修正和节点功率的计算.这些处理,既保证了算法的收敛性,又大大提高了计算速度.详细论述了该算法的原理及用法.最后将它与牛顿法、定雅可比牛顿算法、PQ分解法、快速解耦法(FDLF)等潮流算法在多个算例上进行了收敛性能和收敛速度的比较,结果证明该算法收敛速度远大于牛顿法和定雅可比牛顿算法,收敛能力与定雅可比牛顿算法相当,算法适用能力比PQ分解法和快速解耦法强.     

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.     

基于移相器统一特性的潮流控制

本文根据移相器的共同性质，在保持原始网络节点导纳矩阵对称性的条件下，推导了节点等效附加注入电流和功率的统一表达式，并将此式用于修正移相器参数的选代过程中。实例分析表明，本文方法能统一地分析多个不同种类的移相器对潮流控制的作用，具有适应性强的特点。     

容错型三相四开关有源电力滤波器及其控制策略

有源电力滤波器(APF)多基于三相六开关拓扑,为提高其运行可靠性,提出一种基于元件冗余的三相四开关容错型APF。针对三相六开关APF的故障判别,应用功率器件承受电压变化识别桥路开路故障;研究了基于谐波检测APF补偿算法与控制电源电流跟踪电网电压APF补偿算法的关系,指出容错型APF切换控制中更适合采用电源电流直接跟踪补偿算法;在三相四开关APF数学模型基础上,研究了直流母线中点偏移对三相四开关APF补偿性能的影响,提出一种直流中点电压差值前馈补偿方法。扩展了配置直流侧储能的情况下,容错型APF的有功调节实现方法;设计了APF容错控制切换策略和硬件实现的电流滞环跟踪控制电路,在建立的三相四开关APF平台上,实验验证了所提方法的有效性。     

电流接地系统电压不平衡分析及对策

小电流接地系统中母线电压不平衡现象普遍存在,应引起重点关注。对小电流接地系统中三相电压不平衡的影响因素、表现形式进行了分析和总结,探讨了母线电压不平衡的判别方法和处置措施,以保证供电质量和电网的安全运行。     

节点追加法形成Jacobian逆矩阵的潮流算法

电力网络是由一系列连接关系高度稀疏的节点构成。为了在潮流计算中充分利用这一特性以最大限度地采用稀疏技巧,文章提出一种通过节点追加法来形成Jacobian逆矩阵的潮流算法。该算法以一个节点为基础,逐次添加一个节点,直至网络中所有的节点都添加完毕,最终形成完整的Jacobian逆矩阵。给出了直角坐标和极坐标形式下该算法的推导公式,结果表明:在形成Jacobian逆矩阵的过程中可以充分利用Jacobian矩阵元素排列的高度稀疏特性。以IEEE-30节点系统为例验证了该算法的有效性。     

低惯量直流微电网并网变换器的预测电流分区补偿控制策略

低惯性直流微电网在负荷频繁投切、新能源出力波动等情况下易发生直流母线电容两侧功率不匹配的问题.通过分析直流微电网接口并网变换器输入、输出侧功率失衡机理,依据母线电压变化水平计算母线电压恢复至指令值所需能量和单位采样周期内母线电容能量变化信息,得到线性处理后的母线电容瞬时输出功率、母线电压波动等效负荷信息,最终确定电流指令补偿全值.同时考虑到电压外环的影响,提出一种电流指令快速分区补偿策略,通过调节系数实现分区的平滑过渡,并通过模型预测电流控制实现电流指令的快速跟踪,提升并网变换器的补偿响应速度,抑制母线电压波动.最后,通过仿真和实验验证了所提控制策略的有效性与可行性.     

基于改进PSO算法的非理想电压条件下电力弹簧控制策略

电力弹簧(ES)的提出旨在实现用电量随发电量的变化而变化,可有效缓解新能源发电引起的间歇性问题,为关键负载(CL)提供稳定电能质量。然而当非理想电网(电压不平衡与低次谐波共存)时,ES采用传统比例-积分控制无法稳定CL电压,针对这个问题,首先提出一种基于四阶广义积分器的有源滤波器滤除电网中所含谐波并补偿CL母线的不平衡电流,保证CL电压和电流谐波含量符合要求且逆变器输出电流平衡。在此基础上,提出利用改进粒子群优化算法实时检测CL两端电压的不平衡度信息,实时优化串联非关键负载(NCL)的ES电压脉宽调制控制信号,使CL电压稳定且电能质量符合要求,以消除电网电压不平衡及波动的影响。最后,通过仿真不同负载工况,对所提算法进行了验证。     

A simple implementation of power mismatch STATCOM model into current injection Newton–Raphson power-flow method

This paper presents a simple implementation of Static Shunt Compensator (STATCOM) into Newton–Raphson current injection load flow method. The controlled STATCOM bus in the network is represented by voltage-controlled bus with zero active power generation at the required voltage magnitudes. The power mismatch equation of the connected STATCOM bus is included in Newton–Raphson current injection load flow algorithm, while the other PQ buses are represented by current mismatch equations. Moreover, the parameters of STATCOM can be calculated during iterative process and the final value will be updated after the convergence is achieved. This representation of generator buses reduces the number of required equations with respect to the classical and improved versions of the current injection methods. In addition of that the developed model reduces the complexities of the computer program codes and enhances the reusability by avoiding modifications in the Jacobian matrix. The performance of the developed STATCOM model has been tested using standard IEEE systems.     

A generalized computer technique for the development of the three-phase impedance matrix for unbalanced power systems

This paper presents the development of the three-phase bus impedance and bus admittance matrices for unbalanced power systems. The imbalance conditioned by large single-phase loads, untransposed feeders, bundled conductors, etc., is reflected in the polyphase impedance or admittance matrix. The method utilizes the phase frame representation of network elements. Consequently, line removals or additions, impedance changes, conductor and phase openings can be simulated easily by modifying the bus impedance matrix. Thus, the proposed method makes it possible to analyze any type of single- or three-phase loads and unequal mutual coupling between the phases for large-scale power systems.     

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.