考虑负荷电压静特性和PV节点的配电网线性化潮流计算

鉴于原有的高维非线性潮流模型无法适用于配电网线性规划,而现有的线性化潮流模型存在通用性不强的问题,提出了一种考虑负荷电压静特性和PV节点的配电网线性化潮流计算方法。所提方法基于极坐标系下的潮流方程,利用配电网的特征对潮流方程的电压幅值和相角进行解耦;再根据PV节点自身的控制特性,推导出一种含PV节点的线性化潮流计算模型。所提模型不仅考虑了PV节点和负荷电压静特性,而且兼顾对过负载和弱环网的适应性,无需迭代便可求解配电网的电压分布。仿真结果表明：所提方法具有较高的精度和通用性,可用于配电网的快速分析。     

基于高斯函数-最大熵展开的风电并网系统概率潮流计算

为有效计及风电出力随机性对电网运行状态的影响,在风电并网系统中提出一种基于高斯函数-最大熵原理的改进半不变量概率潮流计算方法。首先,以高斯函数为风速分布信息的载体,在此基础上采用改进反射核密度估计,建立计及风速有界性的风电出力概率模型,以便精确地求取描述风电出力随机性的各阶矩、半不变量等数字特征。然后,基于节点电压、支路功率等状态变量的数字特征,采用高斯函数改进最大熵模型进行状态变量的分布展开,由高斯函数的数量和性质来计及输入侧风速分布形状对输出侧状态变量分布的影响。同时将所提改进最大熵模型的约束由积分形式转为代数形式,提升计算效率。最后,以IEEE30节点系统对所提方法进行测试,结果证明了所提方法的有效性、准确性。     

考虑大规模风电并网的电力系统随机潮流

提出一种考虑大规模风电并网的电力系统随机潮流算法。该方法针对大规模风电注入功率波动性强的特点,在当前结合半不变量和级数展开的随机潮流计算方法基础上,采用分段线性化手段减小潮流方程线性化误差,提高系统状态量的半不变量求解精度;引入C型Gram-Charlier级数,避免在含大规模风电的系统中采用A型Gram-Charlier级数逼近系统状态量概率密度函数会出现负值的问题。为求分段线性化后系统状态量的半不变量,根据半不变量的定义,推导得出了分段线性函数因变量的半不变量与自变量分布之间的定量关系,此关系可方便地考虑风场有功、无功注入相关性。对IEEE 30节点系统的测试表明:所提算法与蒙特卡罗法计算结果是一致的,而计算速度则要快得多;与当前半不变量法相比,结果计算精度得到了较大提高。该算法可快速、准确地求解含大规模风电并网的电力系统随机潮流,具有较好的实际应用价值。     

一种含PV节点的配电网线性潮流计算方法

为了解决线性潮流计算方法无法处理PV节点的问题,提出了一种含PV节点的配电网线性潮流计算方法。所提方法从极坐标的牛顿-拉夫逊法潮流计算的节点功率方程出发,利用配电网的特征对节点功率方程中的非线性项进行线性近似处理,得出一种线性潮流方程。所提方法不仅适用于弱环网络,还克服了大多数线性潮流计算方法无法处理PV节点的缺陷。算例分析表明,以牛顿-拉夫逊法潮流计算结果作为基准,所提方法的最大误差的数量级保持在10~(-4),计算精度与计算效率满足配电系统快速分析的要求。     

基于改进多点估计与最大熵的概率谐波潮流算法

随着可再生能源发电的大规模接入,电力系统中的谐波呈现出更加明显的随机性、波动性等不确定性特征。为研究电力系统的不确定性谐波水平,提出了一种基于改进多点估计与最大熵分布的概率谐波潮流算法。首先,基于离散近似理论,确定独立标准正态分布随机变量的多重采样点和权重;然后,根据随机变量空间变换,获得功率、谐波电流等任意分布随机变量的权重与采样点,并据此计算谐波电压等输出随机变量的统计特征,进而基于最大熵分布求取输出变量的概率分布。相比传统点估计结合级数展开算法,所提算法通过改进的多点估计,提升了计算效率与准确度;通过引入最大熵分布,保证了概率密度函数拟合效果。利用改进的IEEE 33节点系统验证了不同分析场景下所提方法的性能以及相比传统算法的优势,并依据该方法分析了谐波潮流计算中输入随机变量相关性对系统谐波水平的影响。     

基于分段Copula函数和高斯混合模型的多段线性化概率潮流计算

大规模风电并网以及负荷的随机波动加剧了电网运行的不确定性,为了有效分析新环境下的电网运行特性,提出一种基于风功率分段Copula函数和负荷高斯混合模型的多段线性化概率潮流计算方法。采用分段Copula函数在时间维度上刻画相邻风电场的空间相关性,分析风功率相关性的季节变化。针对实际负荷的不对称、多峰特性,采用改进K-means聚类优化的期望最大化(expectation maximization,EM)算法,准确快速地建立负荷高斯混合模型。在此基础上,采用多段线性化半不变量法进行概率潮流计算,以减小风功率和负荷大范围波动造成的潮流方程线性化误差。对改进的IEEE 14节点系统进行仿真分析,验证了所提方法的准确性、快速性及有效性。     

一种考虑PV节点的配电网三相线性潮流计算方法

为了响应配电系统快速分析的需求,提出了一种考虑PV节点的配电网三相线性潮流计算方法。根据配电网自身的特性,对极坐标形式的节点功率方程中的非线性项进行线性近似处理,并利用导纳矩阵的性质对节点功率方程进行化简,得到一种线性的节点功率方程。基于线性的节点功率方程,建立了一种考虑PV节点的配电网三相线性潮流计算模型。所提线性计算模型不仅考虑了PV节点,还适用于弱环配电网络,通用性较强。最后以牛顿-拉夫逊法潮流计算结果作为基准,通过33节点配电系统算例分析表明：所提方法的计算误差满足配电系统快速分析要求,与现有的线性潮流计算方法相比,具有更高精度。     

考虑支路随机断线的概率潮流方法及应用

采用交流概率潮流方法,综合考虑负荷的随机波动、发电机的随机停运以及支路的随机故障对系统潮流的影响,并应用于系统的静态安全分析。为提高计算效率,采用线性化的潮流方程,并利用潮流计算中的灵敏度矩阵,在网络的相应节点上引入随机补偿功率来模拟支路的随机开断,结合半不变量和Gram-Charlier级数展开的方法来求取各节点电压和各支路潮流的概率分布,避免了复杂的卷积运算。同时采用故障排序技术,根据预想事故严重程度的顺序对各支路进行随机开断分析,减少了计算量。分别采用IEEE30节点系统和IEEE118节点系统进行概率潮流分析,得到系统静态安全评估的概率指标,并与蒙特卡罗法进行比较,验证了该方法的快速性和准确性。     

计及随机变量相关性的多点线性化概率潮流计算

为满足考虑源荷双侧强不确定性场景的“双高”电力系统潮流分析计算需求,提出一种新型的概率潮流计算方法。基于核密度估计建立输入随机变量的概率分布模型,构建Copula函数刻画多维随机输入变量间的相关性,获取更加符合系统实际运行情况的样本数据。引入多点线性化潮流计算方法,在降低非线性潮流计算量的同时减小单点线性化潮流计算的截断误差。在IEEE-30节点系统上进行算例测试,验证所提方法的准确性和有效性。     

考虑支路随机断线的概率潮流方法及应用

采用交流概率潮流方法,综合考虑负荷的随机波动、发电机的随机停运以及支路的随机故障对系统潮流的影响,并应用于系统的静态安全分析.为提高计算效率,采用线性化的潮流方程,并利用潮流计算中的灵敏度矩阵,在网络的相应节点上引入随机补偿功率来模拟支路的随机开断,结合半不变量和Gram-Charlier级数展开的方法来求取各节点电压和各支路潮流的概率分布,避免了复杂的卷积运算.同时采用故障排序技术,根据预想事故严重程度的顺序对各支路进行随机开断分析,减少了计算量.分别采用IEEE30节点系统和IEEE118节点系统进行概率潮流分析,得到系统静态安全评估的概率指标,并与蒙特卡罗法进行比较,验证了该方法的快速性和准确性.     

基于广义半不变量及最大熵法的电网概率潮流分析

规模化新能源接入使得电网惯性降低,进而给系统频率和电压安全稳定带来更大的挑战。为了解决上述问题,提出了一种计及频率的基于广义半不变量法的电网概率潮流分析方法。首先构建了计及频率的电力系统潮流模型,并通过规则藤Copula模型拟合出新能源出力的概率分布。其次,针对计及频率的潮流模型输出变量的不确定性,提出了基于半不变量法的概率潮流计算方法,从而定量得到状态变量的概率密度函数。由于规模化新能源接入导致常规半不变量法线性化误差增大,进而提出广义半不变量法来克服这一难题。最后,采用最大熵法拟合状态变量的概率分布曲线,并通过某地区实际电网算例验证了所提方法的准确性和实用性。     

基于拉丁超立方采样技术的半不变量法随机潮流计算

新能源发电的兴起加剧了电力系统运行中的不确定性和关联性,传统潮流计算方法无法适应新环境下电网分析和评估的要求。提出一种可考虑输入变量相关性的基于拉丁超立方采样技术的半不变量法随机潮流计算方法。该算法综合了模拟法精度高、适用性广和半不变量法计算速度快的优点,采用分段线性化潮流模型减小截断误差,并通过Cholesky分解解决了半不变量法只能处理独立变量的难题。对IEEE 30和IEEE 118节点系统的测试验证了所提方法的准确性、快速性和实用性。     

基于拟蒙特卡洛的半不变量法概率潮流计算

随着风电并网容量的增加,概率潮流计算方法在计及风电出力不确定性的同时,还需考虑邻近风电场由于风速相关性导致的风电出力相关性问题。针对风电出力波动范围较大且存在相关性的特点,提出一种可考虑输入变量相关性的基于拟蒙特卡洛的半不变量法概率潮流计算方法。该方法利用基于Nataf变换的拟蒙特卡洛法产生具有相关性的风电出力样本,在各样本点处进行半不变量法概率潮流计算,基于各风电出力样本下的状态变量正态分布特性,依全概率公式整合所得正态分布得到最终的概率潮流结果。基于IEEE 30节点系统的算例分析表明,所提方法在较小采样规模下具有很高的计算精度,能够较精确地得到系统状态变量的概率分布。     

Probabilistic Multi-objective Framework for Multiple Active Power Filters Planning

In the real-world electrical distribution networks, entering of the non-linear loads, as main sources of harmonic generator, has probabilistic nature. In this paper, with a new point of view, a multi-objective framework is developed for multiple active power filters (APFs) with taking probabilistic features of non-linear loads into account. In the proposed probabilistic multi-objective framework, total harmonic distortion of voltage (THDV), motor load loss function, harmonic transmission line loss, and total APFs current are the four objectives considered in the optimization problem. At the same time, individual and THDV, and maximum allowable size of the APFs are modeled as constraints with predetermined admissible levels. The newly developed framework is a non-convex non-linear mixed-integer optimization problem. Hence, a new hybrid of melody search algorithm and augmented Powell heuristic method is employed and followed by a fuzzy satisfying method to obtain the final optimal solution. The feasibility and effectiveness of the offered framework has been implemented on the IEEE 18-bus distribution test system and IEEE 30-bus distribution test system. The obtained results show the profitableness of the newly developed framework in the APFs planning.     

交流模型下电力系统概率潮流计算

针对目前概率潮流计算方法普遍存在计算复杂、计算量大的问题,采用经过解耦简化的线性化交流潮流模型,并用累积量代替传统的卷积技术,只需1次潮流计算就可以通过Gram-Charlier级数得到状态量的概率密度函数。其计算步骤可描述为:给定注入功率的概率描述,计算各阶原点矩;计算注入功率的累积量;计算节点电压和支路潮流的各阶累积量;计算节点电压和支路潮流的各阶原点矩和中心矩;计算Gram-Charlier级数的系数,从而得到节点电压和支路潮流的概率密度函数和概率分布函数。算例结果证明该方法方便、快速且能保证计算精度。     

考虑双馈异步风电机组无功极限的静态电压稳定概率评估

风电机组中双馈异步发电机(DFIG)恒电压运行时具备一定无功调压能力。为了准确评估含DFIG风电机组的电力系统电压稳定性,得到更为精确的临界功率或负荷裕度的统计信息,构建了考虑DFIG风电机组恒电压运行的无功极限的静态电压稳定概率分析模型,并采用蒙特卡罗法结合内点法加以求解。模型中将风电场接入节点作为PV节点,考虑了风机网侧变换器的注入无功功率,分析了风速随机性和相关性对风电机组注入无功功率和系统电压稳定性的影响。IEEE 118和300节点标准系统的计算结果验证了所提模型和方法的有效性。     

考虑源荷频率特性的含风电交直流系统概率连续潮流方法

针对传统连续潮流方法难以适应大规模风电接入交直流互联系统的实际情况,提出了一种含风电交直流系统概率连续潮流计算方法。该方法在兼顾常规机组调频特性和负荷电压/频率静特性基础上,进一步考虑风电出力随机性、直流控制方式和频率波动偏差约束,建立考虑电源调频和负荷电压/频率静特性的含风电交直流系统概率连续潮流方程;通过其修正方程的雅可比矩阵,推导能反映频率波动、风电出力和控制方式等因素的负荷裕度灵敏度指标;基于统一迭代法,结合蒙特卡洛方法和预估-校正方法获取系统N和N-1状态时多场景潮流解和负荷裕度。最后,修改的IEEE 39节点系统算例仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

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。