换流器限流状态下的配电网潮流计算方法

在利用潮流计算方法分析配电网的电压稳定性时,由于换流器本身的限流作用,当配电网电压下降到一定程度后,换流器并网型分布式电源可能进入限流状态。因此,引入一种新的Iθ节点模型对运行于限流状态下的换流器型分布式电源进行等效,同时提出一种含Iθ节点配电网的潮流计算方法。该方法根据Iθ节点功率平衡方程的变化,利用牛顿迭代法,构造新的雅克比矩阵和修正方程组对配电网潮流进行计算。最后在IEEE33节点标准算例中对所提潮流计算方法进行了验证。算例结果验证了所提方法的有效性。     

一种基于电压静态稳定性的电力系统自复性指标

本文针对电力系统的运行稳定问题,提出了一种综合的系统电压自复性指标。该方法结合了系统潮流方程的降阶雅克比矩阵最小特征值以及L指标,既能考虑到系统整体的电压裕度,又反映节点的电压稳定性,能够在直观、全面地体现系统当前运行状态距离崩溃点的距离的同时,对系统的状态变化进行监测。该评价方法在IEEE30节点系统模型与某实际电网模型进行测试,仿真结果表明该指标能够在系统负荷变化时较好地体现系统运行稳定性的波动。     

弱节点排序参与因子的等价判据与比较

将降阶潮流雅可比矩阵的最小奇异值(最小特征值)指标与节点电压/无功灵敏度指标相结合,给出了按参与因子进行弱节点排序的等价判据,即最小奇异值(最小特征值)对节点灵敏度的偏导数,拓展了参与因子应用于弱节点排序的物理意义。在IEEE 30节点系统上的仿真表明:降阶潮流雅可比矩阵得出的特征参与因子和奇异参与因子相等,因此对弱节点排序的作用完全相同。对于降阶潮流雅可比矩阵和由潮流雅可比矩阵的对称部分得到的对称降阶潮流雅可比矩阵,按灵敏度和参与因子得到的若干个关键弱节点相同,但排序略有差异。为简化有关计算,建议采用对称降阶潮流雅可比矩阵。     

基于AQ节点的电力系统静态电压稳定裕度计算方法

为解决电力系统静态电压稳定极限点附近雅克比矩阵奇异、牛拉法潮流不收敛的问题,提出了一种基于AQ节点的静态电压稳定裕度计算方法。首先在两节点系统中推导了AQ节点的特性,该节点电压相角和无功为已知量,省略了其有功潮流方程,将AQ节点和平衡节点的相角差作为衡量负荷变化的依据。然后研究了含AQ节点系统的潮流计算方法,并应用于静态电压稳定性分析,将雅克比矩阵J映射为AQ节点法中的修正雅克比矩阵JAQ,引起矩阵奇异点在静态电压稳定临界点处的"偏移",完全消除了雅克比矩阵在系统静态电压稳定临界点处的奇异性。该方法具有比传统连续潮流法更好的收敛性,计算方法更简、速度更快,能高效、准确计算电网静态电压稳定裕度。太原市220kV实际电网和IEEE118节点标准算例的仿真结果证明了所提方法的有效性和实用性。     

基于机端PMU量测的系统受扰轨迹预测

提出了基于机端相量测量单元量测数据的多机系统受扰轨迹预测方法,结合状态估计或潮流数据,在系统受扰后将其降阶简化为仅含有配置了相量测量单元的发电机节点系统,利用相量测量单元的量测数据修正降阶系统节点电压和电流之间的关系,然后将其代入相应的发电机模型,从而实现了系统受扰轨迹预测。该方法采用时间间隔较大的状态估计或潮流数据计算节点电压和电流传递关系矩阵的初值,并利用该矩阵主对角元的变化反映受扰后系统各元件的详细模型、网络拓扑和参数的改变,然后使用相量测量单元毫秒级的量测数据对其进行修正,从而为在实际应用中将相量测量单元与SCADA系统相结合做出了有益探索。最后以一个6机25节点系统为例验证了该方法的有效性。     

基于拓扑扩展和矩阵增广的复杂配电网络三相不对称系统快速潮流算法

提出了一种解决复杂配电网络（大R／X比值、辐射或弱环结构、含PV节点等）三相不对称系统的快速潮流算法。该算法基于配电网通常情况下的辐射（开环）结构运行特性,利用“降阶的节点－支路关联矩阵”An建立单相辐射网络的拓扑约束和元件约束方程,根据An是稀疏矩阵且主对角元素为1的上三角阵的特点,潮流方程就能快速求解。当配电网弱环运行时,在系统解环后的断点处补偿电压和电流的边界条件,形成网络增广矩阵方程,并综合戴维南多端口等值电路迭代求解潮流。此外,本算法还采用了高斯－赛德尔恒电压幅值迭代补偿技术解决PV节点问题。实验结果说明,本算法（简称3DLF算法）的正确、稳定、快速、实用性。     

交直流混合配电网改进区间潮流算法

将区间泰勒展开法应用到交直流混合配电网中,结合增广直角坐标潮流模型,提出了一种适用于求解交直流混合配电网中存在间歇性电源以及波动性负荷的区间潮流算法。该算法考虑了主从控制策略与对等控制策略下直流配电网中节点电压和功率的波动对交流配电网与电压源换流器(voltage source converter,VSC)中潮流和调制比的影响,采用区间泰勒展开法避免了区间迭代与非线性优化,基于增广直角坐标潮流模型的雅克比矩阵与海森矩阵稀疏度极高,提高了计算效率。最后,在IEEE33节点扩展的交直流混合配电网中验证所提算法,并通过将结果与蒙特卡罗算法运行后的结果相比较,验证了该算法的有效性。     

适应多节点电压稳定性的模拟评估指标

该文提出了一种基于相量测量单元(phasor measurementunit,PMU)采集动态测量数据在线评估多节点电压稳定性的方法。首先利用灵敏度和灵敏度变化率综合指标确定区域电网内薄弱节点,在薄弱节点上优化配置PMU,通过PMU获取的动态测量数据求解系统潮流方程,根据潮流方程中P-、Q-与Q-V的解耦关系,综合雅克比矩阵中JP与JQU子阵元素变化偏移量,并在此基础上定义了一种新的电压稳定判定指标。通过对沈阳地区电网电压稳定进行仿真分析,该指标能够反映电压稳定的变化趋势和变化幅度,并且有一个缓慢变化的过程,较灵敏度指标更直观,便于对电压稳定性进行控制。     

少环配电网节点边际容量成本研究

配电网负荷增加将导致供电设备扩容提前,从而提高扩容投资现值。针对少环配电网的网络结构,提出了能够反映支路潮流分流情况的分流系数矩阵的概念及其计算方法,并结合推导而得的节点注入功率支路电流灵敏度,建立灵敏度系数矩阵,用于计算得到可以表示配电网各节点占用供电容量成本大小的节点边际容量成本(locational marginal capacity cost, LMCC)。进一步改进了基于雅克比矩阵的节点支路潮流灵敏度系数矩阵的计算方法,用于计算LMCC,并作为对照方法在IEEE33配电系统中进行测试,对比验证了本文方法的有效性。     

电压安全域的最小负荷裕度计算

为了评估系统电压稳定性,提出电压安全域的最小负荷裕度算法.该方法在压缩网络的基础上利用降阶雅可比矩阵最小特征模式的参与因子得到最薄弱的负荷节点.利用矩阵部分求逆算法得到对薄弱负荷节点电压灵敏度最小的发电机节点,并将其作为新增负荷的功率平衡节点,利用选出的最薄弱负荷节点和发电机节点形成初始的功率增长方向,通过连续潮流算法得到电压安全域的最小负荷裕度.无功不足引起电压崩溃这一重要因素在算法中得以体现.通过IEEE多个算例仿真以及与相关文献算例结果对比验证了所提出算法的正确性和有效性.     

一种基于回路电流法的有源配电网潮流算法

提出一种基于回路电流法的主动配电网三相潮流算法,并提出风机等多种分布式电源在该算法中的计算模型。首先建立配电网络对应的图,然后将基本回路电流、变压器原边支路电压、非恒阻抗负荷支路电压、分布式电源支路电压、异步电机正序负序电压、转差率作为未知量,列写回路KVL方程、变压器原副边电流方程、负荷功率平衡方程以及分布式电源相关方程,推导Jacobian矩阵,并利用牛顿法求解方程。该方法不需要PV节点转化为PQ节点的过程,也不需要将环路解列及复杂的节点编号,没有对Jacobian矩阵进行简化和近似,具有二阶收敛性。算例表明,所提方法计算速度快,能够处理所有常见的分布式电源,具有较强环路处理能力,且比前推回推法有更好的收敛性。     

基于牛顿法的配电网络Zbus潮流计算方法

根据配电网的特点,在比较各类算法的基础上提出了一种新的基于牛顿法的配电网潮流算法。该算法从Zbus算法出发,对网络方程进行虚实部分解,形成的雅可比矩阵与节点导纳矩阵有极大的相似性,迭代中雅可比矩阵仅有少部分对角元素需要修改。算法通过修改雅可比矩阵元素来处理PV节点,还能够处理几种不同类型的负荷模型。理论分析和计算表明该算法性能优良,是配电网络潮流分析的有效方法。     

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。     

基于PMU量测的配电网稀疏估计

同步相量量测技术的应用为配电网估计如潮流雅可比矩阵估计和电压/相角-功率灵敏度估计提供了重要技术基础。针对潮流雅可比矩阵的相关性、稀疏性和对称性,提出了一种基于同步相量测量单元量测数据的潮流雅可比矩阵和灵敏度矩阵的稀疏估计方法,在较少量测下,有效估计了雅可比矩阵和灵敏度矩阵。进一步针对量测过程中出现的不良数据,引入鲁棒性更大的加权最小二乘法,提高了算法的鲁棒性。最后,通过IEEE33节点配电系统验证了方法的可行性。     

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。     

基于混合注入模型的光伏并网潮流计算研究

首先提出将光伏电站计入网络参数的潮流计算策略,充分考虑光伏电站及电网的相互影响,通过一次计算同时得到光伏电站、电网两部分的潮流结果。针对光伏电站并入输电网问题,提出光伏电站网络化简策略,减少网络节点增加个数,减小雅克比矩阵增大规模。求解潮流时,提出基于电流/功率混合注入模型的牛顿拉夫逊(NR)潮流算法。该算法既继承了常规电流注入模型迭代时,雅克比矩阵PQ节点分块矩阵的非对角元素恒定不变的优点,又降低了雅克比矩阵的规模,节省存储空间。针对混合注入模型的混合坐标问题,提出坐标转换策略,将潮流方程右侧均转换到同一坐标下,使潮流方程变得整齐,程序编写方便。最后,从青海某光伏电站中选出4路光伏阵列并网线路接入IEEE30节点系统,基于其实际参数,进行并网潮流计算,验证了本文算法的可行性。     

基于广域测量的在线电压稳定监视

广域测量技术的发展和应用为电力系统电压稳定监视奠定了基础。对采用局部电压、电流变化估计电网侧等值阻抗进行了分析,指出利用SCADA/EMS测量数据不能准确估计电网侧等值阻抗的缺陷,提出基于节点电压和负荷电流相量变化的改进方法和电压稳定性指标。采用广域测量系统间接地避免潮流方程在临界点的不收敛,弥补传统方法在应用中存在的系统规模过大、非线性模型不准确、数据多且更新不及时、速度慢等缺陷。通过仿真计算表明该指标能够正确指示节点的电压稳定性,适于对节点在线静态电压稳定的监视,具有一定实用性。     

中压不接地配电网三相潮流新方法

在大量分布式电源接入中低压配电网的新形势下,三相潮流计算是分析其影响的基本手段。针对现有中压不接地配电网三相潮流研究主要采用人为设置参考中性点/零序电压的方式,导致无法仿真分析中性点/零序电压偏移、不接地网络零序潮流和相-地电压不平衡等情况,提出一种中压不接地配电网三相潮流新算法。首先,提出不接地配电网三相潮流在节点变量和导纳矩阵方面的特殊性。然后,设计基于功率平衡方程和牛拉法,采用导纳矩阵可逆化处理和矩阵替换技术实现约束零序电流为零的不接地配电网三相潮流算法。最后,基于6节点系统和修改的IEEE123算例仿真不接地配网的潮流,结合PSCAD验证所提方法在不同场景下的准确性以及在大电网中的适用性和收敛性,并在地市电网中进行实际应用。算例分析表明,所提算法计算结果准确,具有良好的工程实用性。     

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。     

含分布式光伏的配电网模型预测控制优化方法

分布式光伏的高渗透率和不确定性对节点电压和潮流分布产生了较大影响,给配电网的安全运行带来了新的挑战,如何对含分布式光伏的配电网进行有效准确的优化控制是亟须解决的问题。为此,文中提出一种含分布式光伏的配电网模型预测控制优化方法,以减小节点电压偏差和网络损耗为目标,基于模型预测控制方法不断更新预测信息并构建优化模型,对分布式光伏和储能设备进行滚动优化控制。采用修改的IEEE 33节点系统作为算例进行验证,仿真结果表明配电网的节点电压偏差和网络损耗得到了有效降低,优化效果相较于日前优化方法更贴近实际结果。基于模型预测控制,所提方法有助于配电网在分布式光伏接入下安全运行,且能减小控制方案与实际情况的偏差。