外网扩展电压源支路Ward等值模型及其在状态估计中的应用

随着互联电网建设的加强,各区域网络之间的联系日益紧密,在内网状态估计时考虑外部电网的影响已成为一种趋势。现有的基于外网扩展Ward等值的状态估计方法,不仅需要外网提供等值阻抗参数,还需要等值状态信息,同时要求等值状态和内网状态在采样时间上保持一致。在实际系统中,互联电网一体化的计算周期和内网独立状态估计的计算周期难以保持一致,从而易因采样时间的不同步而使外网等值状态和内网不匹配,给内网状态估计带来较大误差。鉴于此,在已有的外网扩展电压源支路Ward等值模型的基础上,提出了等值阻抗参数和状态参数的计算方法。该模型与扩展Ward等值相比,相同之处是等值阻抗支路的结构及其参数,不同之处是等值注入功率。后者在边界节点,前者在等值电源节点。相应所提模型的等值状态信息只有等值电源节点的电压和功率,该状态量可以基于节点功率平衡方程仅通过边界节点的内网电压和支路功率来确定。因此,所提模型的状态量与内网的状态量完全匹配,不存在扩展Ward等值的状态不匹配问题,从而可以大幅度提高含外网等值独立内网状态估计的精度。同时,所提模型继承了扩展Ward等值的阻抗支路结构与参数,因而在全网信息已知时具有与扩展Ward等值相当的等值精度。IEEE39节点系统的仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于量测数据的外部电网在线等值实用方法

如何进行准确的外部电网等值是一个经久不衰的研究课题。文中提出了基于量测数据的外部电网在线等值实用方法。该方法首先构建了外部电网等值网络,该网络包括边界节点间的耦合支路,每一边界节点通过支路与外部电网等值电源相连。进而,构建了基于数据采集与监控(SCADA)在线量测数据的等值网络参数优化求解模型,该模型以边界节点的量测值与计算值的失配量的和最小为目标,以所有等值支路的参数在合理范围内为约束。为保证等值参数估计的稳定性和收敛性,提出2个策略:一是基于最大及最小运行方式下的Ward等值网络相应等值支路的阻抗值作为在线等值网络参数范围;二是基于历史数据获取补充量测,避免要求内部电网进行非计划开合操作以及由此带来的一系列问题。算例证明了所提模型及算法的有效性和正确性。     

基于内网实测信息的两端口外网静态等值参数估计方法

为求解外网信息未知的外网静态等值参数,提出了外网扩展电压源支路Ward等值电路模型(extend edvoltage-source branch Ward-equivalence model,EWM)及其等值参数的2阶段估计方法.第1阶段,以边界点的等值注入功率和边界点间的等值导纳为等值参数,形成外网的简化Ward等值电路,建立其等值参数的多时段最小二乘估计模型.第2阶段,以电压源串联阻抗的等值支路代替边界点的等值注入功率,形成扩展电压源支路Ward等值电路模型,然后考虑2个电路模型等值参数间的约束关系,建立第2阶段等值参数的最小二乘估计模型.最后,采用高斯牛顿法,依次求解2阶段的等值参数,并以后者作为外网的等值参数.由于第1阶段等值参数的约束作用,降低了第2阶段等值参数间的耦合作用,从而保证了其等值参数的准确性.IEEE 39节点系统计算验证了论文方法的有效性.     

基于递推最小二乘法的多端口外网静态等值参数辨识方法

为了能够在外部网络信息不足的情况下在线等值系统网络,提出了利用递推最小二乘法实时辨识多端口外网静态等值参数的方法。该方法利用阻断外网后内网的一步式状态估计,在不要求内网支路开断情况下获取优化后的实测边界信息。基于该边界信息,选取多端口扩展电压源网络模型和 型等值支路分别对外部网络建模,并采用含有数据纠错功能的两步式递推最小二乘法辨识外网等值参数。IEEE30节点系统和湖南528节点系统的仿真结果验证了该方法的准确性,以及该方法可应用于在线外部网络的静态等值。     

基于支路等值注入功率模型的外部网络等值修正方法

在基于外部网络等值的最优潮流计算中,不断对外部网络等值导纳矩阵进行重新计算导致计算效率下降。针对Ward等值和REI等值,通过采用支路等值注入功率模型消去变动支路对节点导纳矩阵的影响,获得与变动支路无关的外部等值导纳矩阵,只需修正变动支路的等值注入功率, 并把支路注入功率归并到边界点,即可对外部网络等值进行修正。以 IEEE 39节点系统作为试验系统,通过对外部网络等值修正效果进行评估,验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于支路等值注入功率模型的外部网络等值修正方法

在基于外部网络等值的最优潮流计算中,不断对外部网络等值导纳矩阵进行重新计算导致计算效率下降.针对Ward等值和REI等值,通过采用支路等值注入功率模型消去变动支路对节点导纳矩阵的影响,获得与变动支路无关的外部等值导纳矩阵,只需修正变动支路的等值注入功率, 并把支路注入功率归并到边界点,即可对外部网络等值进行修正.以 IEEE 39节点系统作为试验系统,通过对外部网络等值修正效果进行评估,验证了所提方法的正确性和有效性.     

基于支路开断直流模拟法的黑箱外网参数估计研究

针对黑箱外网参数估计难以求解以及不稳定问题,提出了基于支路开断直流模拟法的黑箱外网参数估计新方法。该方法基于输网电阻远小于电抗的原理简化扩展电压源支路模型,利用支路开断直流模拟法构建边界节点间等值电纳与采样状态的线性关系,使得边界节点间等值电纳参数求解简单而且稳定;进一步利用支路开断前后的状态数据建立扩展支路参数的最小二乘模型,最终通过支路开断前后两个数据断面实现外网等值参数的高精度求解,IEEE39节点系统的仿真结果论证了本文方法的准确性。     

基于潮流及短路计算的电力系统Ward等值实现方法

对电力系统进行电磁暂态计算,需搭建原系统的等值模型。在电力市场环境下,由于商业机密,相关从业人员可能不具有电力系统外部网络信息,或不具备对大型电力系统进行等值的软件模块,这给工程计算带来了困难。针对这一问题,提出一种基于潮流和短路计算的电力系统Ward等值实现方法。首先将内部网络流向边界节点的电流作为边界节点的等效注入电流,进而对边界节点进行短路电流计算,获得相应的短路电流和节点电压,最后通过节点电压方程求解等值系统参数。理论和实际系统算例分析表明,该方法具有极高的准确性。     

基于支路开断模拟的双端口黑箱外网静态等值方法

在电力市场坏境下,黑箱外网静态等值是有效解决互联子网独立潮流安全分析结果准确性的关键技术,现有研究存在参数估计值不稳定的严重问题。为此,提出一种基于支路开断潮流灵敏度的双端口黑箱外网静态等值方法。首先,针对常规的双端口互联电网,将外网等值为简化Ward模型。然后,利用支路开断潮流的灵敏度构造等值转移导纳与边界关联节点电压增量之间的线性关系。最后,在上述线性关系基础上采用最小二乘估计方法实现转移导纳的高效求解。一方面,利用上述线性关系,参数的估计只需要边界关联节点及其支路的几个电压量测和导纳参数,所需数据量和计算量较少,且不存在非线性方程迭代求解的初值设置问题和计算收敛问题。另一方面,除线性化误差外,上述线性关系严格成立,因而在估计精度方面也具有明显的优势。最后利用IEEE39节点系统和广东电网的仿真结果验证该论文所提方法的有效性。     

电力系统的静态外部等值

Ⅲ.扩展Ward法通过数值试验,发现解耦Ward法,在外部系统对内部系统的MVAR响应方面是可靠的,但由于求等值支路时,忽略了外部系统的电阻,而影响了等值网PE的MW潮流准确度。为此,[2,9]提出了扩展Ward法,这一方法试图把常规Ward法的简单性与解耦Ward法的MVAR响应合并在一起。 构成扩展Ward等值的步骤如下:     

基于外网等值模型的输电线路不平衡度计算方法

同塔双回、多回及未换位线路不断的增加,使得输电线路不平衡度越来越受到重视,为此从系统外网等值模型等方面就输电线路不平衡度计算的关键问题进行了研究。基于国内广泛使用的电力系统短路电流程序(power system department-short circuit current program,PSD-SCCP)提供的外网等值阻抗参数,建立了外网等值模型并给出求取等值参数的方法,由此得出更易理解且物理含义清晰的外网等值参数;根据以上等值模型,且输电线路采用精确的π型等值电路,计算输电线路不平衡度。通过与仿真结果的对比表明,所提出的不平衡度计算方法具有极高的准确性,且相关结论已在实际工程中应用。     

考虑灵敏度一致性的外网静态等值新理论研究

提出一种新的外网静态等值理论,该理论不仅可以保证等值前后系统潮流状态的一致性,还能保证如下两类灵敏度关系在等值前后的一致性:非发电机节点电压与发电机节点电压之间的灵敏度关系、非发电机节点电压与非发电机节点注入电流之间的灵敏度关系。已有的外网静态等值方法往往只能保证潮流状态的一致性,所以文中所提等值理论更为严格,从而能获得更高的外网等值精度。基于节点电压方程,以潮流状态和两类灵敏度关系在等值前后应保持一致为前提条件,结合Ward等值理论推导所提外网静态等值网络及其参数。IEEE39节点系统和广东电网的仿真结果表明所提理论的准确性和有效性。     

电力系统静态等值的研究

本文在分析电力系统两种经典静态等值法(Ward等值法与REI等值法)优缺点基础上,提出了在线Ward/REI等值法,其要点是在基态情况下对外网进行Ward等值,在实时情况下用REI等值法对等值网进行修正,最后给出两实验系统加以验证。     

基于非线性规划遗传算法的外网静态等值参数估计

针对电力系统外部网络信息未知的情况,为了对研究网络进行系统分析,提出一种基于非线性规划遗传算法的外网静态等值参数估计方法,来建立外网等值模型。首先,采用典型的双端口和三端口外网等值模型,通过边界节点的功率方程推导出等值参数的最小二乘估计模型;然后,结合非线性规划方法与遗传算法,提出一种组合智能优化算法;最后,运用非线性规划遗传组合算法进行外网静态等值参数的估计。提出的优化算法,不需要设定初值,能够更好地得到符合物理解释的全局最优解。以双端口和三端口等值为例,通过IEEE 14节点系统的仿真分析,并对比等值前后研究系统的潮流分布,验证所提方法的正确性和通用性。     

电力系统外部等值网络快速修正方法

在基于外部静态等值的电力系统最优潮流计算中,为了保持外部等值精度,不断重新计算外部等值导纳矩阵将导致优化计算时间效率下降,文中针对Ward外部等值方法的特点,从不同解决思路入手,分别采用矩阵求逆辅助定理和支路等值注入功率模型提高外部等值网络参数修正计算速度,对两种快速修正方法的修正原理和计算过程做了充分的分析和说明,以IEEE 39节点系统和某538节点系统作为试验系统,验证所提方法的有效性,并对两种修正方法进行详细分析比较.     

基于内网实测信息的多端口外网静态等值方法

在外网信息完全未知的情况下,提出基于内网实测信息的多端口外网静态等值方法,以估计多端口外网等值网络及其参数.该方法所需的内网实测信息不要求内网支路开断,利用外网等值参数与内网实测信息之间的约束关系,采用两阶段估计方案,建立多端口外网等值参数的量测方程及其两阶段的最小二乘模型,再利用最小二乘法求解得到多端口外网等值网络参数.IEEE 39节点系统和广东电网的仿真结果验证了所提方法的正确性.     

电力网络频率等值新方法

提出了一种基于高斯消去法的电力网络新的宽频等值方法。该方法基于高斯消去法获得外部系统网络在频域上导纳传递函数,即外部网络的传递函数,将传递函数进行分式展开并基于简单的RLC支路与分式的对应关系获得等值网络;针对等值网络规模过大而使等值网络过于复杂、计算量过大的问题,进一步提出了等值网络化简方法及大网络分步求解的方法,而实现大系统的等值计算。因外部网络的传递函数包含了外部系统网络在较宽频域内的全部电气信息,故所提出的宽频等值方法获得的外部系统网络的等值电路,可以反映外部系统网络的在较宽频域的电气特性,等值精度较高。算例证明了方法的有效性。     

改进静态等值中网络结线分析的方法

针对网络静态等值,提出了改进网络结线分析的方法,该方法的核心是人为地断开边界变电站与内部系统相连支路的断路器。借助于典型系统图,描述了该方法的具体实施步骤。在进行系统静态等值时运用该方法,可以快速地得到内部系统和外部系统的网络结线分析结果。     

交直流混合系统外网等值研究

随着直流输电技术的发展,交直流混合系统的相关算法也日益完善.提出了在外网包含直流线路的情况下进行外网等值的方法.将外网中的直流线路用交流线路代替,应用扩展Ward等值法进行外网等值计算.建立交直流混合系统的缓冲网等值模型,用36节点交直流混合系统检验直流输电线用交流输电线代替后外网等值模型的合理性,通过开断实验检验模型的计算误差和精度.实验表明,用交流线路代替直流线路方法可行,所建的外网等值模型能够保证实时网络分析的正确性.     

基于PSASP短路计算的区域电网等值方法

使用PSCAD/EMTDC软件对大型区域电网的局部线路和附近区域进行电磁暂态分析,需要将区域电网分为内部网络和外部网络2部分,对外部网络进行等值简化。传统的网络等值方法需要建立被等值系统的节点导纳矩阵,通过高斯消元法化简网络,计算工作量巨大。为此提出了基于PSASP短路计算的区域电网等值方法。通过全部边界节点的同时短路获得注入电流源参数。然后采用边界节点逐一短路,获得与边界节点数目相同的节点电压方程组,联立求解出节点导纳矩阵。新方法直接求解边界节点对应参数,计算量小。含特高压线路的大型区域电网仿真分析表明,PSASP原网络和PSCAD/EMTDC等值网络的短路电流基本一致,验证了等值方法正确性。最后分析比较了新方法与传统的静态等值方法,探讨了新方法的适用范围。