负荷模型与负荷电压特性的研究

主要论述负荷模型与电力系统负荷节点的电压与有功功率特性的关系，给出了包含恒功率负荷模型，恒电流负荷模型，恒阻抗负荷模型的综合负荷模型的特性曲线，定性分析了考虑综合负荷模型时的负荷电压稳定性的临界点以及仅考虑恒功率模型时的区别，论述了考虑综合负荷模型时的负荷电压稳定域，说明了负荷模型对电力系统计算的影响。     

非解析复变电力系统电压稳定的动态分析方法

由于电力系统是非解析复变系统,节点电压不是负荷电流的解析复变函数。在复数域内,节点电压不能直接对负荷电流求导,所以尚没有文献应用动态分析方法研究电力系统的电压稳定性。提出非解析复变电力系统的动态分析方法,定义电力系统综合动态等值阻抗,证明电力系统达到极大传输功率的必要条件是系统综合动态等值阻抗模等于负荷静态等值阻抗模。仿真计算表明:电力系统极大传输功率的必要条件是正确的;阻抗模裕度最小值决定系统电压稳定整体水平,重点监控最小阻抗模裕度节点的电压稳定水平最有价值。动态分析方法为进一步建立电力系统非线性等值模型及应用非线性等值模型快速准确计算极限潮流提供了理论基础。电力系统极大传输功率判据也可用于判断大规模电力系统潮流解是否可行。     

含电动汽车充电站的配电网谐波潮流计算

考虑到实际系统中充电站并网点的运行电压一般不是额定电压水平,且在相同功率下,电压值的变化会引起电流值变化。为使充电站并网谐波潮流计算更精确,本文提出一种适用于充电站的谐波潮流计算模型,该模型为考虑了充电站并网侧电压和自身阻抗影响的充电站等效电流源模型,并根据电动汽车充电站的工作原理,提出了一种含电动汽车充电站模型的谐波潮流计算方法。算例采用IEEE-33节点配电网系统,对两种类型谐波源在多种注入方式下进行谐波潮流计算,对比结果表明,计算中修正谐波电流后,含充电站负荷的节点及相邻节点的电压畸变率增大,充电站并网不仅影响本节点还影响相邻节点的电能质量。     

计及谐波功率修正的独立微电网三相潮流计算

以整流装置带负载为代表的非线性负荷是引起微电网谐波的主要因素之一,而微电网中的非线性负荷比例越来越高,在潮流计算过程中必须考虑谐波潮流与基波潮流的相互影响。提出一种计及谐波功率修正的独立微电网潮流计算方法,该方法立足于独立微电网的运行控制特点和三相非正弦条件下的电流物理分量功率理论,将微电网系统模型及整流装置谐波源耦合矩阵建模作为分析基础;通过对分布式电源节点以及整流装置接口的处理,先求解交流基波的三相潮流,再计算各节点三相谐波电压和注入谐波电流,并以谐波功率对基波功率的修正偏差作为潮流计算的收敛条件。算例分析表明,采用上述独立微电网潮流计算及功率修正方法得出的潮流结果与时域仿真结果之间具有较好的对应关系,验证了所提方法的有效性。     

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.     

计入负荷动态模型确定电压稳定临界电压的方法

针对恒功率负荷模型下,Ｐ－Ｖ曲线上半部分在小扰动分析时,会在较代负荷出现不稳定区域的现象,以及在临界情况下,临界负荷的动态特性对电压稳定起重要作用这一特点,提出了一种对临界负荷节点,用感应电动机并联阻抗的负荷动态模型代替恒功率模型来计算电压稳定临界电压的方法,这种基于静态电压稳定分析的方法易于实现,计算简单,所得结果克服了恒功率模型计算过于保守的缺点。     

考虑负荷静态电压特性的重负荷节点静态电压稳定分析

首先从理论上论述了负荷静态电压特性对静态电压稳定的影响作用。在功率供求关系紧张状态下,电压稳定临界区域电压陡降时负荷静态电压特性影响显著,应计及阻抗负荷和恒电流负荷对静态电压稳定的作用,使用综合负荷进行计算。同时,接近分岔点时采用负荷导纳描述负荷功率需求,使用负荷导纳模型法计算电压稳定极限值及PV曲线下半部分的值。对IEEE30节点系统进行仿真计算分析,结果证明了所提出方法的有效性,同时快速性和精确性得到了保证。     

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.     

考虑泵类负荷特性的低压配电网潮流计算

提出了一种考虑泵类负荷特性的低压配电网潮流计算方法。通过将泵类负荷的电动机转矩平衡方程和配电网各节点功率平衡方程组合起来,构成了考虑泵类负荷特性的低压配电网潮流计算模型。在求解配电网潮流计算的牛拉法的基础上,提出通过将泵类负荷电动机转矩平衡方程与各节点功率平衡方程进行统一迭代和交替迭代两种方法进行求解。通过对实际低压配电网台区的计算分析,验证了该方法能获得更加准确的配网负荷节点电压,而且能够获得泵类负荷正常运行时和启动时的节点电压。     

考虑负荷静态电压特性的重负荷节点静态电压稳定分析

首先从理论上论述了负荷静态电压特性对静态电压稳定的影响作用.在功率供求关系紧张状态下,电压稳定临界区域电压陡降时负荷静态电压特性影响显著,应计及阻抗负荷和恒电流负荷对静态电压稳定的作用,使用综合负荷进行计算.同时,接近分岔点时采用负荷导纳描述负荷功率需求,使用负荷导纳模型法计算电压稳定极限值及PV曲线下半部分的值.对IEEE30节点系统进行仿真计算分析,结果证明了所提出方法的有效性,同时快速性和精确性得到了保证.     

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...     

电力网络节点–回路混合分析方法的基本原理

在π型等值的基础上,将节点注入功率等值为电压源,以阻抗支路为链支、接地支路为树支,建立网络的节点电压方程和回路电流方程,从而形成混合分析方程。并对潮流计算过程中出现的节点类型以及负荷模型处理等问题进行了详细的阐述,说明基本回路数为总支路数量减去退化回路数量,并形成简化计算方法以及迭代解析方法;对潮流方程解的存在性和多值性进行了分析,揭示其与电压稳定性关系密切。以IEEE-30节点系统进行仿真计算,计算结果表明,基于节点电压–回路电流的混合分析方法是电网络分析的基础,可根据需要很方便地形成单独的节点电压潮流算法或者回路电流潮流算法。     

考虑配电网络的负荷聚合方法

负荷模型对电力系统仿真与控制具有突出影响。针对传统负荷聚合方法只能考虑同一母线下静态负荷、感应电动机负荷聚合的不足,提出了一种考虑配电网络的负荷聚合方法。该方法首先根据配电网络的节点电压方程消去联络节点,只保留负荷节点;根据聚合前后配网有功、无功损耗相等的原则,由保留负荷节点电压与简化后的网络导纳求出等值配网阻抗。再由等值配网阻抗与供电点的电压与注入电流求出虚拟母线电压。然后将负荷移置到虚拟母线上。最后根据电动机的机电模型,将虚拟母线上的电动机负荷聚合为一台电动机负荷;静态负荷聚合为一个综合静态负荷。由于考虑了配网阻抗的影响,聚合模型较好地保存了配网的综合负荷模型特性。有功、无功拟合误差较小。算例表明,该方法能够提高仿真精度。     

考虑负荷变化特性的电压稳定判据分析

在采用戴维南等值参数跟踪方法分析需要考虑非线性和动态元件影响的暂态电压稳定性时,通常以负荷节点的等效阻抗与该节点的网络戴维南等值阻抗相等作为暂态电压稳定的临界条件。通过电力潮流方程推演该电压稳定判据,并从理论上分析该判据在负荷以恒功率因素变化以及其他变化特性下判断系统暂态电压稳定性的适用性。明确当负荷不满足恒定功率因数变化特性时,将该电压稳定判据作为暂态电压稳定的临界条件是无效的。提出通过拉格朗日因子法,构造修正目标函数求取不同负荷特性下暂态电压稳定临界点的计算方法。最后通过2个仿真算例证明该文结论。     

多谐波源系统的非迭代式谐波潮流分析

为研究多谐波源系统的电能质量问题,提出一种快速的非迭代式谐波潮流分析算法。该算法将基频下的谐波源视为恒功率负荷,根据基频结果计算谐波源的运行参数及模型。联立求解系统的谐波导纳方程和谐波源模型方程,无需迭代即可得到系统中所有节点的各次谐波电压。该算法可考虑谐波源的各次谐波电压和谐波电流之间的相互耦合,也可考虑系统中多个谐波源之间的相互抵消作用。算法以AC/DC整流装置类谐波源为例阐述,可拓展应用于含其他非线性电力电子装置类谐波源的系统中。以存在多个分散式谐波源的实际系统为例,Matlab编程实现算法并与PSCAD时域仿真对比,结果表明:算法准确度高、计算速度快。     

配电系统非恒功率负荷潮流计算方法

针对配电系统中负荷的非恒功率特性对潮流计算的影响,提出一类改进的基于负荷电压-功率特性的配电网潮流支路前推回代法。算法线性收敛,计算速度快,计算结果能更准确地反映负荷实际电压特性对于各个节点电压和功率的影响。而且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,说明恒功率潮流计算方法仅是该文提出方法的特例。在美国PG&E的69节点配电系统上的仿真结果表明,与恒功率支路电流法相比,在故障情况下该文提出的方法计算结果能更准确地反映出更多的系统信息,结果验证研究结论的正确性流计算方法相比,在故障情况下该文提出的方法计算结果能更准确地反映出更多的系统信息,结果验证研究结论的正确性和实用性。     

负荷电压静态特性的含分布式电源的前推回代潮流计算

分布式电源并网后,配电网中出现了新的节点类型,使得传统的前推回代法不能解决含分布式电源的配电网潮流计算。在考虑恒功率、恒电流及恒阻抗的负荷电压静态特性的情况下,提出了改进的前推回代法对不同分布式电源进行潮流计算。该算法针对风力发电、光伏电池、燃料电池及燃气轮机,分别建立了数学模型,并且在处理PV节点时,通过无功分摊原理设定无功初值,采用无功补偿装置进行功率修正;针对辐射状配电网特征,采用搜索叶节点的方法,形成了便于前推及回代计算的参数矩阵。通过IEEE33配电系统验证表明,提出的方法收敛性能强,能有效解决含不同分布式电源的潮流计算。     

三相重合时序对暂态电压稳定性的影响

发现合于永久故障时三相重合闸时序对系统暂态电压稳定性有较大影响,以单负荷无穷大系统为例探讨其机理.分别在恒阻抗、恒电流和恒功率3种静态负荷模型以及感应电动机动态负荷模型下,考虑故障点位置变化,推导出交流线路从发生三相短路至三相断路器跳闸、三相重合于永久故障直到后加速三跳的整个过程中,负荷侧母线电压的解析表达式.通过比较2种重合时序下的负荷侧母线电压发现,在恒阻抗、恒电流及动态负荷模型下,由远离负荷的线路首端重合,可增大负荷侧母线电压,动态负荷模型下还可减小保护再次跳闸时的电动机转差率,有利于提高系统暂态电压稳定性;而在恒功率负荷模型下,重合时序受故障位置影响,推导出了影响重合时序的故障距离解析式.鉴于实际系统中运行方式变化,提出了离线计算与在线结合的实用三相重合时序整定策略,以提高系统暂态电压稳定性.对单负荷无穷大系统和2010年南方电网的仿真结果验证了其正确性和有效性.     

基于潮流估计和分块负荷削减的配电网可靠性评估算法

基于中压配电网闭环设计、开环运行的特点,以及元件电压降落、功率损耗及树状网络潮流分布的特点,推导出了节点电压、支路传输功率与支路阻抗的关系。在节点负荷矩基础上推导出了计算和修正节点负荷矩的等值阻抗和等值功率计算公式;提出了配电网故障解析中负荷转移后的电压估计模型、送端馈线潮流估计模型和受端馈线潮流估计模型,提高了可靠性评估中元件故障状态下潮流计算的效率。以分块链表简化配电网的结构并给出分块负荷削减的模型,实现了计及潮流约束的配电网可靠性评估。IEEE 33节点系统和工程算例仿真表明,文中提出的负荷削减模型与潮流估算模型相结合可快速、准确地实现中压配电网的可靠性计算,具有较高的工程实用价值。     

考虑频率波动的孤岛微电网在线三相概率潮流计算方法

为了量化短期源荷功率扰动对频率波动的影响并保证模拟精度,从短期概率潮流问题出发,采用预测分量和随机预测误差分量分别表示风电和负荷的实时扰动功率,同时用一次调频实现扰动功率中随机预测误差分量的平衡,用基于超前控制方式的二次调频实现系统当前功率缺额和扰动功率预测分量的平衡,从而实现了对源荷功率扰动影响的准确量化评估。同时,提出的模型考虑了微电源的三相电压、电流对称控制特性以及可控微电源与负荷的静态频率电压调节特性,精确模拟了孤岛微电网的调频过程以及微电源的三相潮流控制特性,因而大幅提高了三相潮流与频率波动的仿真精度。采用三点估计法实现所建模型的概率评估,并通过IEEE 33节点修正系统的仿真分析验证了所提方法的有效性。