含直流配电网的交直流潮流计算

文中提出了增广直角坐标下的交直流潮流模型,并采用牛顿法进行统一求解。该模型可以解决任意拓扑形式的交直流网络潮流问题,适应直流配电网的潮流计算。给出了VSC损耗模型及其具体参数计算方法,考虑了电压下垂控制的先进控制策略。采用了增广直角坐标模型,使得雅克比矩阵非常稀疏,且绝大多数非零元素在迭代过程中保持常数,极大地提高了计算效率。含多个VSC的直流配电网的仿真结果证明了所提出方法的正确性、灵活性和高效性。     

交直流混合配电网区间潮流等效算法

为定量分析间歇式分布式电源、随机性负荷等不确定因素对交直流配电网电压不确定水平的影响,该文提出一种交直流混合配电网区间潮流等效算法。首先,分别针对交流配电网与直流配电网在拓扑与运行方面的特殊性,给出了交、直流配电网区间潮流确定性等效的充分条件及其数学证明。然后,针对交直流混合配电网,进一步将交、直流区间潮流转化为非线性规划问题,并结合确定性等效与交替迭代法,设计了适用于交直流混合配电网等效区间潮流的算法流程。最后,基于IEEE 33节点系统扩展的交直流混合配电网,检验了区间潮流确定性等效及其充分条件的正确性与准确性,并通过换流站多种控制模式下的蒙特卡罗随机潮流验证了交直流混合配电网区间潮流等效算法的准确性与优越性。     

基于扩展节点法的交直流混合电网统一潮流算法

基于电压源型换流器的多端直流输电电网是解决可再生能源并网和消纳的有效途径,因此研究交直流混合电网的潮流算法很有必要。提出了一种基于扩展节点法的交直流混合电网统一潮流算法。首先建立了电压源型换流站的稳态模型和控制策略及基于扩展节点法的交流和直流电网的网络模型。然后推导了基于牛顿法的统一潮流算法,将交直流混合电网的节点注入电流、支路电流和节点电压作为未知变量同时求解。通过IEEE 30节点交直流混合电网算例验证了所提算法的有效性。     

基于网络矩阵的交直流混合配电网潮流计算

为了准确分析含有分布式可再生能源及具有发-用-储一体化新型柔性负荷的复杂大系统的潮流分布,针对具有离散性、动态性、非线性、多目标性和不确定性等特点的现代城市配电网,给出一种基于网络矩阵的交直流混合配电网潮流计算方法。首先,根据PWM调制原理给出电压源转换器(VSC)的稳态潮流模型。然后,通过二进制描述的网络矩阵,建立交直流混合配电网拓扑结构的潮流计算模型。进而,针对不同控制策略修改雅可比矩阵,并基于牛顿拉夫逊法求解潮流模型。最后给出了两个算例,针对该方法与PSCAD仿真的结果进行比较分析,验证了所提的潮流计算模型的正确性、灵活性和收敛性。     

多端互联交直流配电网的潮流分层控制策略及算法

随着直流配电系统的提出与发展,传统配电网的网架结构与运行方式正在逐渐改变,未来会形成交直流混联的配电网新型供电模式,交直流之间的电气量耦合给潮流的有序控制以及混联求解都带来了新的挑战。为此,提出了多端互联的交直流配电网分层潮流控制策略,实现交直流电压的有序控制。第一层控制由交直流互联的换流器实现,采用下垂控制均摊直流配电网内的负荷,并根据下垂曲线对直流母线电压进行控制。第二层控制由具有调压功能的分布式电源实现,维持就地电压平衡。第三层控制由电压调节器实现,进行区域电压调整。针对交直流配电网的特点,提出了高斯—牛顿交直流混合潮流算法,提高了算法的收敛性能。最后,在改进的IEEE 123节点系统上进行了测试,验证了所述控制策略及算法的有效性与正确性。     

考虑谐波功率修正的地铁交直流潮流计算方法

地铁牵引供电系统是一个不同于交直流电力系统的交直流混合系统,其潮流计算的难点在于交直流系统的解耦和迭代方法。将牵引变电所的交流侧母线节点视为交流系统的PQ节点,将直流侧节点视为直流系统的恒压节点,从而将交直流系统进行了解耦。直流系统中,将节点分为P节点和V节点,适应了直流牵引网结构特点,提高了收敛速度;交流系统中,利用交叉频率耦合导纳矩阵建立整流器组的谐波模型,建立整流器组谐波电压与谐波电流的关系矩阵。用交流谐波潮流的谐波功率对交流基波潮流的PQ节点进行修正,提高了交流潮流计算的精度。该混合潮流计算方法有机地将交流基波潮流、谐波潮流和直流潮流三者结合起来,收敛性能好,适应性强,实例分析结果验证了该算法的有效性。     

含分布式电源的交直流混合配电网潮流计算

交直流混合配电网的潮流计算具有收敛困难甚至不收敛的现象,通过分析交直流混合配电网拓扑结构,建立了交直流变流器潮流模型,并用交流子网和直流子网分网交替迭代计算求解,可以解决含功率型控制、电压型控制变流器的交直流网络潮流问题。同时,考虑了配电网参数不对称性、分布式电源大量接入等特点,采用经过直流子网改进的IEEE 33节点网络对所提出的算法进行了验证,仿真结果验证了所提出方法的正确性、有效性和高效性。     

多端直流架构的交直流混合配电网三相不平衡潮流计算

在配电网向交直流混合供电的方向发展的新形势下,提出一种能够计及交流三相不平衡的交直流配电网潮流计算方法。首先建立了电压源型换流器的三相稳态潮流模型,推导了换流器的三相潮流以及直流配电网潮流计算方程,并对不平衡系统进行了补偿。考虑了不同的控制方式及适用于配电网的多端直流控制策略,在此基础上,提出了适合配电网的三相不平衡交直流交替迭代潮流计算方法,该方法采用了模块化思想,不需要全局迭代,可以从交、直流侧任意方向开始潮流计算,自动修正越限变量并调用控制策略,实现了交直流潮流计算的解耦。最后,对修改的IEEE 37节点配电系统进行仿真计算,仿真结果证明了算法的有效性、快速性和准确性。     

基于多场景改进Krawczyk区间潮流算法的分布式新能源多目标优化配置

分布式新能源发电(renewable distributed generation,RDG)的运行不确定性对配电网的规划具有较大影响。首先根据RDG的典型出力场景建立其时序区间出力模型。为改善区间潮流计算时收敛性能差且存在无效迭代的问题,提出一种改进的区间Krawczyk迭代算法求解区间潮流,该算法通过改进迭代算子的区间扩展和降低迭代过程的维数2个举措提高算法收敛性。在此基础上,以RDG年投资与运行费用最小、年节能减排收益最大及年节点电压偏差程度最小为目标,建立配电网中考虑出力不确定性的RDG多目标优化配置模型。以改进的区间潮流算法进行电压安全约束校验,并采用带精英策略的多目标遗传算法求解。最后,针对获得的Pareto最优解定义模糊贴近度,筛选不同应用场合下的最优接入容量和位置。采用IEEE-33节点测试系统对该算法和模型进行仿真,验证了算法与模型的有效性。     

考虑DG渗透率的交直流混合配电网运行优化方法

为适应分布式电源大规模并网和直流负荷不断增长的发展趋势,发展交直流混合配电网已成为当前配电网研究的重要方向。首先对电压源型换流器的稳态潮流模型和控制策略进行了分析,提出了一种基于交替求解法的交直流配电系统潮流计算方法;然后,考虑分布式电源不同渗透比例,以系统的网损最小为目标,提出了基于遗传算法的交直流混合配电网运行优化调度方法;最后,结合交直流混合配电网算例系统进行仿真分析,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于区间泰勒展开的不确定性潮流分析

区间算法已经在电力系统不确定性潮流计算中得到了成功应用。然而,迭代法类的区间潮流计算方法由于将区间运算嵌入到了牛顿迭代过程中,使得区间潮流计算过程复杂、计算量大,为此提出基于区间泰勒展开的不确定性潮流计算方法。该方法在建立含区间变量潮流计算数学模型的基础上,利用区间泰勒展开将采用直角坐标系的区间潮流方程求解问题等价转化为三个确定性的代数方程组求解。算例测试结果表明了所提算法在计算精度上高于区间迭代法,与区间迭代法和蒙特卡洛法相比,可以获得良好的加速效果。     

基于改进信赖域算法的孤岛交直流混合微电网潮流计算

交直流混合微电网兼备交流微电网和直流微电网的优点,是未来具有发展前景的一种微电网形式。针对对等控制策略下的孤岛交直流混合微电网,考虑分布式电源和分布式储能装置不同的控制方式,基于交直流互联变流器标幺化方法的自治运行控制策略,兼顾交流子系统和直流子系统之间的双向功率交换,建立了对等控制策略下的孤岛交直流混合微电网潮流计算模型。为了提高现有潮流计算方法的收敛性,提出了信赖域半径收敛至0的改进信赖域算法求解上述模型。通过对12节点的孤岛交直流混合微电网的潮流计算,与BFGS(Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno)信赖域算法及牛顿—拉夫逊法进行了对比,验证了所提算法的有效性和鲁棒性。     

计及电压稳定约束的微电网动态最优潮流

为使微电网并网运行满足电压稳定性和经济性要求,将改进后的小扰动电压稳定指标引入微电网最优潮流模型中,并研究了多时段动态负荷下的最优潮流算法。在有载调压变压器模型中引入虚拟节点,以消除模型中的变比及因变比而产生的高阶项,并计及分布式电源及储能单元的影响在直角坐标系中建立了微电网动态优化潮流的二阶新模型。进一步通过在拉格朗日方程进行泰勒展开时保留高阶项和利用近似最小度算法进行节点优化编号,对传统内点法进行改进。修正计算中所使用的常系数海森矩阵与改进内点法相结合,从而提出一种常系数海森矩阵内点法,有效地解决了计算精度与迭代效率之间的矛盾。在ETAP环境下建立微电网模型,应用所提方法进行优化计算,计算结果表明,在改进的小扰动电压稳定指标约束下,所提模型和算法能够满足微电网运行经济性和电压稳定性的要求。     

一种含分布式电源的配电网三相潮流混合计算方法

针对现有配电网三相潮流计算方法的不足,提出了一种新的含分布式电源的配电网三相潮流混合计算方法。分析了配电网中相关元件的特点,建立了配电线路、配电变压器和负荷的三相数学模型。对4种不同类型分布式电源节点的处理方式进行了分析,采用前推回代法和牛拉法的混合计算方法建立了三相潮流计算模型。采用回路阻抗矩阵法来计算三相电压差,解决了单相潮流计算方法的适用性问题,采用以节点电压的收敛性作为潮流计算程序迭代与否的控制目标,可直接求取电压值,迭代计算简洁高效。最后,以包含分布式电源的IEEE 33节点网络模型和山滩变某10 kV配电线路为例,验证了该混合计算方法的收敛性与高效性。     

含能量路由器的交直流混合配电网潮流计算

能量路由器(energy router, ER)作为新兴电力电子设备,可以实现电能在电力系统中的灵活分配。分析ER对系统的影响,研究以ER为配电枢纽的交直流混合配电网潮流计算方法,对实现配电网的优化运行具有重要意义。文中首先基于改进交替迭代法建立ER的稳态潮流模型,并对ER直流端口采用下垂控制策略,结合传统解耦法,提出一种适用于含ER的配电网交直流解耦迭代潮流计算方法。以含有多个ER的IEEE 14节点和IEEE 69节点配电系统为算例进行仿真计算,验证所提方法的正确性与收敛性。为分析ER对系统运行的影响,对不同场景下IEEE 69节点测试系统进行仿真计算,证明ER在系统中可以支撑节点电压,减小系统运行损耗。     

基于增广雅可比矩阵的交直流解耦潮流新算法

交直流潮流计算是研究交直流系统的基础,传统交替迭代法需要交、直流依次迭代多次并且有不易收敛的问题。首先分析传统交替迭代法需要多次迭代的原因,在此基础上提出一种适用于含电压源换流器(VSC)的交直流电网的改进潮流新算法。该算法通过重新划分交直流系统和归并换流器接口方程至交流系统,建立含部分直流侧变量的增广交流雅可比矩阵模型,进而实现直流系统潮流与交流系统潮流的独立解耦计算。该算法继承了传统交替迭代法控制方式切换方便的优点,又同时具有统一迭代法的收敛性。经修改的IEEE 30节点与IEEE 57节点算例仿真,证明了该方法的正确性与有效性。     

基于可靠性显式表达的交直流混合配电网规划方法

为了克服基于启发式优化算法难以得到交直流混合配电网规划模型最优规划方案的缺点,同时在规划时更好地兼顾交直流混合配电网的经济性与可靠性,文中基于改进的配电网可靠性显式表达方法和线性潮流约束,提出了计及可靠性成本的中压交直流混合配电网的混合整数线性规划模型。所提模型以最小化投资建设成本、运营成本、可靠性成本为目标,对配电网中的节点建设类型以及待规划支路进行规划求解。然后,将得到的交直流混合规划方案与交流规划方案和直流规划方案进行了比较。最后,分析了换流器故障率对交直流混合配电网规划结果的影响。     

含VSC-HVDC的交直流混合网络的动态潮流计算方法

针对含电压源型换流器(VSC)的交直流混合网络在出现功率扰动之后的潮流计算问题,分析了VSC的各种基本控制方式,引入了VSC的虚拟同步控制。在此基础上推导了含VSC的交直流混合网络潮流模型,构建了具有通用性的交直流混合网络动态潮流算法。该算法以混合网络潮流计算的交替迭代法为基础,适用于不同的VSC控制方式。最后在包含多端VSC-HVDC的IEEE-39节点系统中验证了所提出算法的有效性。     

基于层次关系的拓扑分析配电网潮流计算方法

配电网潮流计算是配电网规划、网络分析、故障处理的基础,在分析现有配电网潮流计算方法的基础上,针对配电网结构特点,将一种目的为形成层次关系模型的配电网拓扑分析算法应用于配电网潮流计算中。通过该算法将配电网络支路按层次进行分类,以矩阵方式建立网络拓扑结构模型,结合支路层次关系矩阵用前推回代法计算各支路功率损耗和各节点电压,算例结果表明该算法表达简捷、概念清楚,方便实用。     

采用带预处理的区间Hull算法求解区间直流潮流

随着间歇性能源接入电网,电网的潮流具有一定的随机性。考虑高压输电网中直流潮流的不确定性问题,文中提出了一种带预处理的区间Hull(P-Hull)算法来求解区间直流潮流。该方法首先通过预处理,形成主对角占优的区间系数矩阵,然后利用区间Hull算法得到系数H-矩阵。为了提高结果的精度,分别利用向上近似和向下近似方法处理H-矩阵的比较矩阵,进而采用迭代方法求得区间直流潮流分布的上下界。采用9节点系统,将文中所提出的算法与蒙特卡洛算法进行比较,揭示了误差主要受网络参数不确定性的影响。此外,采用IEEE 57和IEEE 118节点系统分别对P-Hull算法、区间Hull算法、Krawczyk算子迭代法以及高斯消去法在精度和计算时间上进行比较分析,可以看出P-Hull算法能够得到最高的精度,并且其时间复杂度远小于蒙特卡洛算法。