基于广义主从分裂的输配电网一体化分布式无功优化方法

大量分布式电源接入配电网后,输、配电网间无功电压关系更加密切,传统输、配电网无功优化孤立进行已不再合适。根据输、配电网运行管理的独立性,提出了一种基于广义主从分裂思想的输配电网一体化分布式无功优化方法。输配全局无功优化问题分解为输电网优化主子问题、各配电网优化从子问题及边界一致性判别问题。各子网无功优化子问题采用对偶规划类算法求解,离散变量采用罚函数法处理以保持增广拉格朗日函数的可微性。通过由对偶乘子构造的边界灵敏度实现输、配电网子问题间的解耦,输配电网控制中心间通过传递边界变量及其灵敏度信息实现分布式协调。对IEEE 30节点系统(输电网)和含多种分布式电源的IEEE 33节点系统(配电网)进行仿真,验证了所提方法的有效性。     

全局输配电网电压稳定故障筛选与排序的分布式计算方法

随着传统配电网向含大量分布式电源的主动配电网转变,输电网、配电网电压稳定评估已不再适宜各自独立计算。基于输电网、配电网分属于不同控制中心调控,提出一种全局输配电网电压稳定故障筛选与排序的分布式计算方法。该方法分为两阶段：阶段1中采用输配电网主从分裂分布式潮流工具在系统要求最小负荷裕度值的工况下进行各预想故障的潮流计算,采用最优乘子法筛选出潮流不可解的严重故障;阶段2中采用基于输配电网分布式连续潮流的步长加速二次曲线拟合方法计算严重故障的负荷裕度并进行排序。由1个IEEE 118节点输电网和2个IEEE 33节点配电网组成的全局输配系统的仿真算例表明所提方法能够快速可靠地实现全局输配电网电压稳定故障筛选与排序。     

基于GPU加速的新能源主配网概率随机模糊潮流计算方法

大量分布式电源（DG）和电动汽车（EV）接入配电网,增加了主配网间的电能交互,传统的主配网相互独立的潮流计算方法不再适用。考虑DG和EV的充放电功率的随机模糊性,提出基于GPU加速的新能源主配网概率随机模糊潮流计算方法。该方法首先采用改进的随机模糊模拟抽样法（SFSLHS）进行抽取分布式电源出力和电动汽车的充电功率,其次利用主从分裂法将主配网概率随机模糊潮流计算问题分解为主网概率随机模糊潮流计算子问题、配网概率随机模糊潮流计算子问题和边界节点状态变量匹配子问题,并采用基于GPU加速的牛顿-拉夫逊法对主网概率随机模糊潮流子问题进行求解。采用前推回代法对配电网概率随机模糊潮流计算进行求解,最后通过边界节点的电压以及主配网间交互功率来实现考虑分布式电源和电动汽车随机模糊性的主配网概率随机模糊潮流计算,并以IEEE-33系统为算例进行计算分析,验证了所提模型和算法的有效性。     

大规模输配一体化系统牛顿法潮流计算性能分析及改进方法

为满足输配电网一体化潮流计算精度和计算速度需求,提出了一种改进的牛顿法潮流计算方法。针对输配电网一体化牛顿法雅可比矩阵病态严重、收敛性能较差等问题,采用自适应Levenberg-Marquardt算法初始精度提升速度快的特征选取初值、不完全三角分解法预处理雅可比矩阵,有效地保证了数值稳定性,提高了牛顿法的收敛性能。针对输配电网一体化后规模庞大、计算效率低等问题,利用图形处理器并行加速技术对算法中的一些计算量密集的步骤,包括雅可比矩阵的生成、矩阵—向量运算等进行加速处理。算例测试表明,该算法能够显著提高大规模输配电网一体化潮流计算的速度和精度,对于多配电网区域、环网、分布式电源、病态系统等多种情形具有较强的普适性。     

基于网络分区的多适配性输配网协同潮流算法研究

针对传统算法不适用于输配电网一体化潮流计算这一情况,提出输配协同潮流算法。该算法基于输配电网之间的电气连接关系及其各自网络结构特点,对整个网络进行区域划分,建立输配电网边界映射区,处理其失配功率,给出收敛判据。根据配电网部分不同地区的网络结构特征,采用适合的算法对配电网进行分区计算。针对一体化潮流计算时电网中负荷功率被人工置数的情况,给出相应处理方法。以广州输配电网为例进行了计算,验证了协同潮流算法的准确性和多适配性。     

基于交替方向乘子法及最优潮流的输配电网协调规划方法

输配电网间的交互愈加紧密,因此在规划中考虑两者间的协调关系是十分必要的。对此,提出了一种基于交替方向乘子法(Alternating Direction Method of Multipliers, ADMM)及最优潮流(OPF)的输配电网协调规划方法。该方法首先通过计及网络最优潮流,以输配电网连结处的传输功率作为耦合变量建立输配电网协调规划模型,并将耦合变量作为共享变量,利用ADMM算法求解模型得到电网规划初步方案。然后提出划分子算法对配电网侧规划初步方案中的各变电站所带供电网络进行独立划分得到配电网侧规划最终方案,据此优化输电网侧规划初步方案。最后将两侧电网规划最终方案加以整合。通过对IEEE-14节点输电网与54节点配电网的耦合系统进行仿真分析,并对比不考虑输配电网协调关系时的电网规划方案,验证了该方法的合理性和有效性。     

网格计算环境下输配电网联合潮流计算

为满足大规模输、配电网的实时潮流计算的快速计算要求,在网格计算环境下基于配电网的结构特点对配电线路按空间划分来进行并行化处理,在输配电网的边界进行功率交换与迭代,构造了输配电网联合潮流并行算法。网格并行计算的输电网和高压配网子区域中使用P-Q分解法,中压配电网子区域使用改进支路电流法,其利用节点—支路关联矩阵来描绘辐射或弱环结构的配电网络,采用节点、支路分层编号加快矩阵运算速度,利用三相拓扑扩展和矩阵增广实现三相潮流计算,采用Gauss-Seidel 恒定电压幅值迭代补偿方法解决配电网弱环结构。在网格计算环境以上海输配电网为算例进行了计算,算例结果验证了所提算法的有效性。     

计及不确定性的输配电网协调恢复全并行分布式优化方法

极端事件频发导致大停电，在此期间协调优化输、配电网的恢复进程，对于提高恢复速度、减少恢复成本至关重要。然而，输、配电网分属于不同运营商，之间交互信息有限。为了在负荷恢复阶段实现二者协调运行，该文提出计及不确定性的输配电网协调恢复全并行分布式优化方法。以恢复成本最小为目标函数构建输配电网恢复运行模型，考虑风电不确定性引入模糊理论和可信性理论将确定性约束转化为模糊机会约束，并采用目标级联分析法将全局输配电网恢复问题分解为输电网恢复与配电网恢复两类子问题进行协调优化。在此基础上，引入对角二次近似对耦合变量一致性约束的惩罚函数松弛处理，从而全并行求解各子问题，提高每次迭代的计算效率。以IEEE 30节点输电网和IEEE 33节点配电网构成的输配系统为例，验证了所提方法的有效性、收敛性以及计算效率。     

含分布式发电的有源配电网电压稳态指标计算研究

针对分布式电源接入配电网带来的电压静态稳定性问题,主要研究含分布式发电的有源配电网电压稳定性。首先提出了根据潮流解来计算整个配电网的电压稳定性指标方法以反映系统各节点的电压稳定性,然后考虑分布式发电作为一个负的负荷直接注入,分别建立了不同类型分布式电源在配电网潮流计算的模型。最后,以分布式电源中典型风电为例,对IEEE-33节点有源配电网进行仿真,分析了不同风机出力、风机接入及有功出力波动对有源配电网系统电压稳定的影响,仿真实验表明分布式电源的接入可以有效提高系统的电压稳定性。     

含电磁环网的输配电网全局动态潮流主从分裂算法

全局动态潮流在计算发输配一体的电网预想事故后的新稳态工况时,比只在主网侧计算的动态潮流更贴近实际。为解决全局动态潮流的分布式计算问题,需要采用主从分裂法。该方法根据配电网等值将输配电网分裂后,分别在主网侧和配电网侧计算动态潮流,然后交换少量数据,实现主从迭代。根据电磁环网理论,在首次主从迭代添加起步加速环节,可以在迭代前期得到更接近真实解的系统频率增量,加快计算速度。算例表明,含起步加速的全局动态潮流主从分裂算法能够更加准确且快速地计算电网在预想事故后的新稳态工况,适用于在输配电网之间进行分布式计算。     

考虑负荷随机性的含DG多目标配电网重构

配电网重构是分布式电源接入条件下提升电网运行经济性和分布式电源利用率的重要措施。分析了常见的配电网重构模型的构建方式,并结合多目标优化理论建立了含有总网损期望最小化与分布式发电量损失最小化两个优化目标的重构模型;考虑到实际中配网系统各节点负荷会有波动且负荷预测的准确程度有限,在模型的潮流计算中采用点估计法计算随机潮流,使重构结果对负荷的小范围随机波动具有较好的适应性。应用多目标差分进化算法对IEEE-33节点系统进行仿真,测试结果验证了所建模型的正确性和有效性。     

适应分布式电源的输配电网协调潮流算法

针对未来分布式电源逐渐增多的背景,输、配电网间潮流耦合关系将趋于复杂化,必须将输电网、配电网潮流统一进行分析。对此,建立了以输电网与配电网边界节点电压为协调变量的全局电网分解协调计算方法,其协调量来自电压无功灵敏度,分解协调的信息就地采集,易于实施。通过算例验证表明,该方法不但能适应当前电网潮流的统一计算,而且对于分布式发电占相当比例的未来电网同样具有很好的适应性。     

基于2n+1点估计法的含分布式电源配电网的 电压质量概率评估

为准确评估分布式电源及负荷功率的随机特性对配电网电压质量的影响,在已有的点估计法的基础上,提出一种2n+1点估计法,求解分布式电源配电网概率潮流。该方法考虑了风速,光照强度以及负荷随机特性对配电网的影响,通过得到电压概率统计值,然后结合半不变量理论与GramCharlier级数展开得到相应的概率密度函数以及含分布式电源节点的电压越限概率,对含分布式电源的配电网电压质量进行概率评估。以含有分布式电源的IEEE-30节点系统作为算例,通过2n+1点估计法进行概率潮流计算,分析了分布式电源接入前后对系统节点电压的影响。     

计及主网潮流响应的主动配电网故障恢复研究

随着传统配电网向含高分布式电源(DG)渗透率的主动配电网转变,传统的配电网故障恢复孤立进行的做法已不再适用。提出了一种计及主网潮流响应的主动配电网故障恢复方法。通过考虑主配全局潮流实现了主配网的协调,配电网侧DG、可中断负荷和网络重构资源的合理配合,保证了故障恢复策略的准确性和经济性。对IEEE30节点主网和IEEE33节点配网组成的全局电网算例进行测试,结果表明,该方法较传统的配电网孤立故障恢复方法更具有效性。     

基于模糊控制的主动型配电网潮流计算方法研究

本文针对PV等分布式电源节点对配电网潮流计算影响的差异性问题,充分利用分布式电源节点接入不会对配电网系统网络架构和整体运行产生根本性改变情况,研究分析电源无功功率主要与电压幅值相关的物理特性,设计了一种基于模糊控制器快速跟随性能的节点处理方法,有效解决了传统潮流计算处理PV节点困难问题.通过IEEE33节点算例进验证,结果证明,该算法够有效、快捷求解多PV节点分布式电源的配电网潮流问题,具有较好的应用价值.     

含分布式发电的配电网潮流计算

分布式发电的引入,不可避免地对配电网运行和安全产生很大影响,因此必须对含分布式发电的配电网潮流进行计算和调整。引入了基于参与因子调整的分布式松弛母线模型,应用牛顿拉夫逊法求取基于网损灵敏度的参与因子,通过参与因子计算变电站和各个分布式发电参与有功网损分配的贡献,从而形成含分布式发电的配电网潮流计算方法。该方法充分考虑了负荷分配,以及功率不平衡量由多个松弛节点分摊。将所提方法在多个测试系统进行了仿真计算,经与常规潮流算法比较可知,所提方法是有效的。     

含分布式电源的弱环配电网三相潮流计算

配电系统中引入分布式电源形成分布式发电系统后,引起有功功率和无功功率的数量和方向的改变。分布式电源不能简单处理为PQ节点,传统的配网潮流算法已不适用。在基于常见分布式电源运行方式和控制特点的基础上,建立各种分布式电源在潮流计算中的节点模型,考虑配电网三相参数不平衡和环网问题,提出适用于含多种分布式电源的弱环配电网的前推回推三相潮流算法。     

含分布式电源的输配电系统联合扩展潮流计算

在分析分布式电源动态特性基础上,推导出配电系统扩展潮流方程。结合输电系统扩展潮流方程,对输配电系统进行联合扩展潮流计算,并采用主从分解协调法求解。输配电系统的联合计算考虑了主系统和从系统的相互影响,实现电力系统联合一体化计算,提高了计算结果的逼真性。另外,将输配电系统中动态元件的动态特性纳入潮流计算中,使计算结果与实际更贴切。最后通过构造的94节点输配电联合系统算例,验证了模型和计算方法的有效性。     

应用序分量法的主动配电网三相潮流计算

随着分布式电源的迅速发展,传统配电网逐步转变为主动配电网,传统配电网的潮流算法已无法直接应用于日益复杂的配电系统潮流计算中。为此,提出一种应用序分量法的主动配电网三相潮流计算方法,该方法将主动配电网划分成树状连通网络、连接支路和节点注入3个部分,针对主动配电网中的环网,给出了连接支路序电流计算方法;针对各种分布式电源,根据其实际控制效果建立潮流计算模型;针对主动配电网中PV节点,给出了直接计算节点无功功率的计算式。该方法提高了环网的处理能力,具有较强的实用性与可操作性,使潮流计算更简洁。IEEE33节点系统算例验证了提出的潮流算法的有效性。     

基于目标级联分析的输配电网黑启动分布式协同优化方法

协调优化大停电后输、配电网的恢复进程,充分发挥分布式电源的黑启动价值,可加快系统恢复速度,减小停电损失。考虑完整时间尺度下的黑启动过程,文中提出了一种输配电网黑启动分布式协同优化方法。首先,以最小化停电损失为目标建立了输配全局电网黑启动优化模型,利用经济手段量化黑启动方案的恢复效果。然后,基于目标级联分析将其分解为输电网黑启动优化子问题和各配电网黑启动优化子问题,子问题建模采用混合整数二次规划模型,计及了黑启动各时步电网不同元件的恢复操作。输、配电网控制中心仅需交换各时步的边界功率等少量信息就可进行分布式协调,进而得到输配协同的黑启动方案。最后,输配全局电网算例分析表明所提方法可有效协调输、配电网的恢复资源与进程,减小停电损失。