仿射型区间潮流算法应用与展望

可再生能源的大规模开发和并网,给电力系统带来了极大的不确定性,增加了电力系统分析的复杂性.仿射算术作为区间算术的一种扩展,能够考虑不确定因素之间的相互影响,对于分析电力系统不确定性具有重要意义.对比了现有仿射型区间潮流算法的差异,分析了各自特点及其应用现状.首先整理与分析了目前采用的仿射算术,总结其保守性的主要来源和特...     

电-气互联系统预测-校正型仿射能流算法

综合能源系统能流耦合渐趋紧密,与此同时可再生能源和负荷需求的强不确定性对系统能流分析提出了挑战。因此,提出一种电-气互联系统(IEGS)仿射型区间能流算法,在仿射能流计算结果中保留噪声元特征,通过噪声元系数分析各独立不确定因素对系统状态变量的影响程度。建立电、气子系统仿射模型及能流方程。提出基于域收缩思想的IEGS预测-校正型仿射能流算法,根据灵敏度对状态量的解域进行保守的预测,并构建优化模型对解域进行压缩校正。同时,采用多能流分布式迭代方法进行求解,其无须考虑复杂耦合网络中的多能流计算顺序。最后通过仿真验证了所提方法在保守性、计算效率方面的优势,并量化分析了不确定因素对系统状态量的影响。     

潮流追踪迭代算法

该文在对潮流流动机理进行深入分析的基础上,提出了一种新的快速准确潮流追踪算法,在潮流追踪过程中,考虑了有功与无功功率之间的影响,是完全意义上的有功和无功功率追踪,算法中采用了有功功率与无功功率追踪的迭代进行方式,从而克服了在有功与无功功率通路不同的情况下无法进行准确追踪的困难。由于充分利用了电压分布的特点,将节点电压的幅值和角度作为水平位分别对有功和无功功率进行追踪,在确定节点追踪顺序中避免了对节点和线路的搜索,可显著提高计算速度,因为该算法中同时对有功和无功功率进行追踪,故计算结果准确,该算法直观,清晰,计算快速,准确,数字算例表明,文中的观点是正确的,所提出的迭代算法是有效的。     

考虑DG运行不确定性的复仿射Ybus高斯迭代区间潮流算法

采用复仿射描述DG出力和状态变量的不确定性,建立复仿射迭代形式的Ybus高斯区间潮流方程。提出将同类噪声元合并的处理方法,减少迭代过程中增加的噪声元数量,兼顾区间潮流计算的效率和精度。提出从复仿射计算电压幅值区间值和相角区间值的方法。IEEE 33节点系统算例验证了所提方法的有效性和准确性。     

含电压源换流器交直流系统的仿射潮流算法

针对交直流系统因大量不确定性能源接入带来的潮流不确定性问题,建立一种适用于交直流系统的仿射潮流算法,能为系统提供保守性较小的仿射数估计结果,并实现不确定注入功率对系统状态量影响的量化分析。该文首先对三角函数进行仿射运算的推导,而后在仿射原理下建立含电压源换流器的交直流系统不确定潮流求解模型。模型将电压源换流器(VSC)节点分别进行交流节点、直流节点的类型等效,与纯交流、纯直流潮流模型实现求解对应。进而,结合P-Q分解法实现了交直流仿射潮流的快速求解。通过对比多种潮流方法的求解结果并行不确定注入功率对交直流系统状态变量的影响分析,验证了该文算法的有效性和快速性。     

基于区间和仿射运算的不确定潮流算法

大规模的风电接入电网,使得电网注入功率变得不确定,对调度规划提出了挑战。潮流计算是调度分析的基础,而传统的潮流计算很难得到不确定功率潮流的解。文中提出了以仿射和区间运算为基础的不确定性潮流的计算方法,可以得到不确定潮流解的上下界。为了克服区间运算过于保守的缺点,在采用Krawczyk-Moore算子求解潮流时,对于区间的乘除法引入了仿射运算,有效地缩小了潮流解的范围。IEEE 9节点和IEEE 57节点的算例验证了该算法的有效性。     

配电网区间线性三相潮流的非迭代仿射求逆计算方法

现有配电网区间潮流计算大多是以迭代法为基础扩展得到的,需要进行多次区间迭代以获取收敛的潮流解,因而存在收敛性和计算效率低下问题。为此,文中将线性三相潮流算法与仿射求逆方法相结合,提出了一种配电网区间线性三相潮流的非迭代仿射求逆计算方法。所提方法采用仿射数描述区间变量间的相关性,将潮流方程转化为仿射线性潮流方程,并引入仿射矩阵求逆方法对其进行求解。该方法无须迭代,不存在收敛性问题。最后采用多个三相不平衡系统作为算例,通过与其他3种方法的分析比较,验证了所提算法的性能。结果表明,所提算法兼具高效性和低保守性优点,且性能稳定。     

基于BX型潮流算法的无功电压灵敏度校正方法研究

随着社会生产和生活水平的提高,电压质量问题日益突出,已成为当前电能质量的主要矛盾之一。研究了基于灵敏度的电力系统无功电压校正,详细论述了无功电压校正的方法,根据可调无功节点对需要校正电压节点进行灵敏度计算,并且利用IEEE-5节点系统作为算例进行了校正分析。     

一种非迭代仿射算法的输电网区间潮流计算方法

当系统注入功率随机波动时,潮流分布也随之波动,但潮流方程的约束使得各变量之间存在一定的相关性。利用仿射运算能够有效克服这种相关性,为提高计算效率,采用非迭代算法,将区间潮流计算问题转为优化问题进行求解,分别建立线性规划、非线性规划和二次规划的优化模型,依次求解支路两端的相角差、节点电压幅值和相角以及支路有功功率和无功功率。9节点和57节点系统的仿真结果表明,所提算法得到的电压幅值和相角的区间结果与迭代算法基本相同,但支路区间功率要优于迭代算法,其时间复杂度近似为O(m3),能够快速有效地求解区间潮流问题,并且能够实现并行运算。     

大型交直流互联电力系统双向迭代连续潮流算法

提出一种求解大规模AC/DC互联电网电压稳定极限的双向迭代连续潮流算法。该方法将换流变压器一次侧交流母线电流作为交、直流系统之间的协调变量,分别推导了含该协调变量的交流系统和直流系统牛顿法迭代的修正方程,通过对直流系统修正方程进行线性变换,得到一组换流器母线电压电流的约束方程,通过该约束方程实现大规模AC/DC互联电网预测–校正连续法的双向迭代新算法。该算法不改变AC/DC互联电网全网联立求解潮流牛顿法的迭代次数和计算精度,且具备了交替求解法灵活处理直流系统控制方式的优点。以南方电网2007年夏季大方式运行数据的分析结果说明了所提连续潮流算法的有效性。     

固定边界矩阵的并行潮流牛顿算法

为了克服基于BBDF分块的牛顿潮流的协调量计算过大的瓶颈,通过固定处理边界矩阵,提出了一种固定边界矩阵牛顿潮流并行算法,该法可显著减少每次迭代的协调计算量,提高并行效率。在IEEE118和IEEE300标准网络上,使用P42.4G的PC机对各个网络在分块数为2、4、8、12和16块时计算的结果表明,该算法在减少计算量的同时还具有较好收敛性,在大型互连网络上能提高计算速度。     

含VSC-HVDC的交直流混合系统潮流统一迭代求解算法

介绍基于电压源换流器(VSC)的新一代高压直流输电(VSC-HVDC)技术,具有可向无源网络供电、不会出现换相失败等众多优点。分析VSC-HVDC输电系统的原理及其中VSC的控制方式。针对不同控制方式下的VSC,分别推导其交流母线及直流系统相应的潮流修正方程式。提出VSC-HVDC交直流混合系统潮流的统一迭代求解算法,并以修改后的WSCC-9节点交直流混合系统的潮流计算为例,验证统一迭代求解算法的有效性。通过该潮流算法分析VSC-HVDC输电系统的稳态特性和有功功率损耗特性。     

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。     

含电力电子变压器的配电网潮流交替迭代算法

由于能源互联网中能量流执行体——电力电子变压器(PET)的电力电子特性与含PET的配电网结构特点,使得传统的潮流计算方法不再适用于含PET的配电网。本文提出一种含PET的配电网潮流交替迭代算法。首先详细分析了PET的潮流调控原理与控制方式,进一步分析了含PET的配电网潮流计算特点,依据各部分网络的辐射式结构、有/无源特性及PET的变量计算方法等特点,针对不同控制方式下的PET,分别建立了其潮流计算模型,并采用前推回代交流潮流计算中嵌套PET部分潮流计算的方式,计算配电网络潮流的整体分布。算例结果验证了所提算法的正确性与有效性,所提算法更深入地分析了含PET的配电网潮流计算特点,提出了PET在不同控制方式下的潮流计算模型,克服了当前算法无法计算PET内部潮流的缺点,更详细直观地阐述了PET的控制方式与潮流调控能力,具有较好的应用前景。     

计及分布式电源无功特性的弱环配电网复仿射潮流算法

为解决前推回代复仿射潮流算法在弱环及多分布式电源(DG)接口类型配电网中的适用性问题,在详细分析前推回代复仿射潮流计算特点的基础上,引入基于道路矩阵的回路分析法来解决该适应性问题。随后,针对仿射算术无法在区间不确定性条件下准确描述DG无功控制特性的不足,采用无功灵敏度矩阵与电压灵敏度矩阵两步修正的方式,提出了可计及DG无功控制特性的复仿射潮流改进算法。最后,基于IEEE 33节点系统、PGE 69节点系统以及实际113节点系统扩展的含多DG接口类型的不同规模配电网验证了所提算法的有效性与准确性。     

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。     

支路重载型潮流算法的研究

在牛顿-拉夫逊法的基础上提出了一种支路重载型潮流算法.这种算法对于变压器和线路等支路采用统一的反映支路自身参数的对称电路模型,可以直接用支路自导纳进行支路功率的计算和雅可比矩阵元素的求取,不需要专门再构建节点导纳矩阵.这种算法可以用来计算变压器的变比,特别适用于线路参数估计、变压器分接头估计.该算法对迭代过程中的修正方程式进行了大量的简化,使计算过程变得简单快速.详细地阐述了这种算法的处理策略,最后将它与牛顿-拉夫逊法进行了收敛程度和收敛速度的比较,结果令人满意.     

支路重载型潮流算法的研究

在牛顿-拉夫逊法的基础上提出了一种支路重载型潮流算法。这种算法对于变压器和线路等支路采用统一的反映支路自身参数的对称电路模型,可以直接用支路自导纳进行支路功率的计算和雅可比矩阵元素的求取,不需要专门再构建节点导纳矩阵。这种算法可以用来计算变压器的变比,特别适用于线路参数估计、变压器分接头估计。该算法对迭代过程中的修正方程式进行了大量的简化,使计算过程变得简单快速。详细地阐述了这种算法的处理策略,最后将它与牛顿-拉夫逊法进行了收敛程度和收敛速度的比较,结果令人满意。     

考虑风电场模型的仿射区间潮流计算

为了获得风电场并网后潮流变量的精确变化范围,为运行调度部门制订应对方案提供依据,提出了考虑风电场模型的区间潮流模型,采用区间形式来表示风电场有功功率变化范围,并在模型中考虑了3种控制模式来模拟风电场的有功和无功控制。为求解该模型,提出了考虑风电场模型的仿射区间潮流算法。该算法基于仿射算术,构造优化模型以压缩区间的仿射形式,并在仿射运算过程中考虑了有功和无功的关联控制模型,以获取风电并网后潮流变量的区间。IEEE 30节点和IEEE 118节点系统的测试结果表明:考虑风电场模型的仿射算法能有效求解含风电场的区间潮流模型,其获得的潮流区间结果比蒙特卡洛模拟的结果更保守,更有利于保证电力系统安全性;所提仿射算法具有较高的计算效率,并且能求解含多个风电场的大节点系统。