基于快速解耦算法的地区电网状态估计研究

近年来,随着智能电网的快速发展,大量微网和新能源电源并入地区电网,调度自动化系统中的核心模块—电力系统状态估计因数据量急剧扩大,计算速度缓慢的问题日益凸显。文中提出了一种适用于地区电网的快速解耦状态估计算法,目的在于解决状态估计计算效率低下的问题。该算法基于地区电网调度分区分层运行的特点和管理架构,引入同步相量量测的发展成果,在下层(县调层)采用快速解耦状态估计算法,在上层(地调层)满足线性状态估计条件。相比之前算法,新算法在上、下两层都具有更快的计算速度,整体效率有较大提高。通过用IEEE 118节点仿真系统对新算法进行的测试,结果验证了新算法在计算速度上的优越性能。     

基于AMI全量测点分区的配电网动态状态估计方法

针对传统配电网三相不平衡动态状态估计存在计算速度较慢且估计精度较低的问题,提出了一种基于高级量测体系(AMI)全量测点分区的配电网的动态状态估计方法。以AMI全量测点作为配电网分区节点,提出综合3个指标的分区目标函数对配电网进行分区,可对子区域进行完全解耦,缩小系统规模;并通过所提数据融合框架进行多尺度量测数据的融合,以远程终端单元量测周期为基准,融合量测周期较长的AMI量测数据,对非AMI量测时刻的系统状态进行跟随。提出一种基于子区域数据融合方法的高精度集合卡尔曼滤波算法,采用协方差膨胀法改进滤波发散的问题。算例仿真结果表明所提方法有效地提高了配电网动态状态估计的计算速度和估计精度。     

基于多准则分区和WLS-PDIPM算法的有源配电网状态估计

针对复杂有源配电网三相不平衡状态估计计算速度较慢与计算精度较低的问题,提出了一种基于多准则分区和基本加权最小二乘法—原对偶内点法(WLS-PDIPM)混合算法的状态估计方法。基于对有源配电网中实时量测、虚拟量测和伪量测的配置分析,建立了适用于复杂有源配电网状态估计的多准则分区优化模型,该模型综合考虑了分区后各子区域规模均衡、量测冗余度均衡及伪量测平均误差均衡。通过高级量测体系(AMI)全量测点实现各子区域完全解耦,有效减小了系统规模和雅可比矩阵阶数。所提方法将WLS与PDIPM的优点相结合,在提高算法精度的同时减少了计算时间。仿真算例结果表明所提方法可实现对复杂有源配电网的合理分区,有效提高了状态估计的计算速度与求解精度。     

广义特勒根求解的配电网混合变换三相解耦状态估计算法

提出一种适用于配电网的三相解耦状态估计算法。该方法将量测量混合变换,避免传统电流量测变换带来的误差,基于电流解耦-补偿模型实现三相不对称状态估计解耦计算,并应用广义特勒根定理求解。所提出的方法能够适应配电网三相不平衡、电流量测较多的现状,且适用于考虑电缆线充电电容的网络。求解方法简单、快速,在保证计算精度的基础上,进一步满足配电网状态估计对实时性的要求。通过典型配电网络算例分析,从估计正确性、算法收敛性、估计时间三方面验证该方法实用性。     

基于三相谐波潮流的电能质量仿真决策系统

谐波分析是电能质量分析的重要组成部分。首先论述了谐波等电能质量问题的监控、测量、分析、决策与控制的现状,在此基础上,介绍了基于解耦-补偿理论的实用三相电力系统谐波潮流计算程序。以该实用三相电力系统谐波潮流计算程序为核心,开发了电能质量仿真决策系统平台。应用该平台可对电网中的谐波等电能质量问题进行模拟分析,并可为系统运行分析人员提供控制与决策的依据。该平台的建立为三相电力系统谐波潮流计算从理论到实际应用的实现奠定了基础。通过对实际电网以谐波为主的电能质量问题的计算分析,证明了该系统平台具有很强的实用性。     

基于联络线扩展区域分解协调的分布式并行状态估计

为适应互联电网日益复杂的结构形式和分层分区管理模式,采用联络线分区解耦方式对互联系统进行分布式状态估计计算。考虑到估计计算精度与计算效率的均衡,提出了一种将联络线扩展区域状态估计和灵敏度矩阵协调算法结合的分布式状态估计算法。设计分布式状态估计整体思路,一方面,在实现联络线分区解耦的前提下,完成分区层各子区独立状态估计计算和灵敏度矩阵求解,利用子区计算时机动态构建协调层联络线估计区域并完成并行状态估计计算;另一方面,根据协调层下发的联络线估计值和灵敏度矩阵,分区层各子区并行实现边界估计值不匹配量的协调修正计算。最后,通过IEEE 118节点、IEEE 30节点和实际互联电网的模拟仿真,验证上述算法实现分布式状态估计计算的优越性。仿真结果表明,采用该算法进行分布式估计计算,既具有较高的估计精度、收敛速度和计算效率,又可实现并行独立计算,避免集中式状态估计计算规模大、无法解决局部不可观测或不收敛的瓶颈问题。     

基于三相谐波潮流的电能质量仿真决策系统

谐波分析是电能质量分析的重要组成部分。首先论述了谐波等电能质量问题的监控、测量、分析、决策与控制的现状,在此基础上,介绍了基于解耦-补偿理论的实用三相电力系统谐波潮流计算程序。以该实用三相电力系统谐波潮流计算程序为核心，开发了电能质量仿真决策系统平台。应用该平台可对电网中的谐波等电能质量问题进行模拟分析，并可为系统运行分析人员提供控制与决策的依据。该平台的建立为三相电力系统谐波潮流计算从理论到实际应用的实现奠定了基础。通过对实际电网以谐波为主的电能质量问题的计算分析，证明了该系统平台具有很强的实用性。     

基于拉格朗日松弛技术的复杂有源配电网分布式状态估计

为了提高复杂有源配电网状态估计问题的计算速度,提出了一种基于拉格朗日松弛技术的复杂有源配电网分布式状态估计方法。建立了复杂有源配电网分区模型,该模型从复杂有源配电网的量测配置情况和分布式并行计算效率角度出发,综合考虑了分区后各子区域的计算速度与精度,利用拉格朗日松弛技术将分区问题中的约束条件吸收到目标函数中,降低了分区模型的求解难度。通过网络解耦技术使各子区域相对独立,可在分布式并行环境下求解该网络的状态估计问题。各子区域选取指数型目标函数状态估计模型,该模型能够自动排除不良数据影响,在保证结果精度的同时有效减小了所求问题的系统规模和雅可比矩阵阶数,提高了状态估计算法效率。仿真算例结果表明,所提方法可实现对复杂有源配电网的合理分区,有效提高了状态估计的计算速度。     

基于嵌套BBDF算法的分布式状态估计的研究

电力系统发展对电网在线安全计算提出新的要求。提出一种适用于大电网系统状态估计的嵌套对角加边(bordered block diagonal form,BBDF)雅可比矩阵分割算法。该算法基于大电网地理区域信息,利用边割集自外而内形成电网的嵌套对角加边的结构,将状态估计在解耦后的各分区内实现。针对该算法,还提出一种分布式数据存储方式,不但能满足一般电网的状态估计计算要求,而且特别适用于当电网拓扑信息发生改变时的状况。通过算例验证了算法的有效性。     

基于一致性理论的多区域电力系统分布式状态估计

随着电网规模不断扩大,传统集中式状态估计方法的数据通信与存储任务重、计算量大,难以满足现代电力系统状态估计需求。在计及系统状态估计非线性的基础上,将电力系统划分为若干个不重叠的子区域,并利用拉格朗日乘子法对状态估计方程进行解耦,建立电力系统多区域非线性状态估计模型。基于一致性理论建立全分布式状态估计方法对模型进行求解,该方法无需状态估计控制中心,只需各子区域交换一致性变量和边界节点的状态变量信息,各子区域便可平行独立地计算本地状态变量估计值,较集中式状态估计均衡了通信及计算负担。IEEE 14节点系统仿真结果验证了所提分布式状态估计方法的有效性。     

并联有源电力滤波器解耦控制研究综述

为解决并联型有源电力滤波器三相电流之间和有功无功电流之间的强耦合问题,以达到改善负载补偿效果的目的,总结了近年来相关学者对有源电力滤波器解耦控制的研究工作。首先,分析了并联有源电力滤波器的结构和特点。然后,从搭建模型的不同类型出发,对比分析了三相三线制、三相四线制及混合型并联有源电力滤波器的结构特点和控制方法,研究了近年来有源电力滤波器各种解耦控制方法的研究进展及相互的联系。最后,结合近年来新兴的控制方法,对有源电力滤波器解耦控制的研究做了展望。     

一种含分布式电源的中低压配电网状态估计方法研究

为解决含分布式电源的中低压配电网中三相不平衡的状态估计问题,提出一种含分布式电源的中低压配电网状态估计方法。在包含分布式电源的中低压配电网中引入变压器等值模型,以节点注入电流方程为基础,建立了可同时处理三相三线制和三相四线制量测量的量测方程,扩大了其实用范围并提高了对系统的估计精度。其次,将直角坐标下线性零注入约束作为等式约束条件加入中低压配网状态估计模型中,使节点注入功率严格为零,并使计算过程得到简化。最后,采用细菌群体趋药性算法(BCC)对该模型进行状态估计。IEEE13节点修正系统算例的仿真结果验证了所提方法的有效性,且表明该方法具有良好的估计精度和收敛性。     

含光储系统的增量配电网时段解耦动态拓展无功优化

从增量配电网安全运行及经济效益出发,针对高渗透率分布式光伏接入配网引起的相关问题,构建以系统有功损耗、电容器及变压器调节代价、储能调节代价综合最小为目标的时段解耦动态拓展无功优化模型。在传统无功优化的基础上增加储能有功调节能力和光伏无功调控能力,将动态无功优化解耦为多时段静态无功优化,采用灾变遗传算法求得含高渗透率光伏及储能的增量配网无功优化方案。仿真结果表明,提出的时段解耦动态拓展无功优化模型能够提高增量配电网的无功优化效果,在减少电网损耗、降低设备调节成本的同时,兼顾电网电压运行的安全性。     

基于故障等值网络的双馈风电机组三相短路电流计算方法研究

目前关于双馈风电机组短路电流的研究主要基于传统磁链分析方法。提出一种计算双馈风电机组定转子三相短路电流的新方法。首先将发生三相对称短路的故障网络分解为无故障网络和故障附加网络,在此基础上,考虑机端电压相位跳变以及转子侧变流器调控的影响,从功能解耦的角度出发,进一步将故障附加网络分解为定子侧故障附加网络和转子侧故障附加网络。然后利用Laplace变换方法计算两组故障附加网络下的定转子短路电流增量,并推导全电流解析式。仿真及动模实验结果均验证了定转子短路电流表达式的正确性,对于含双馈风电机组的电力系统短路电流计算和继电保护整定意义重大。     

基于神经网络的状态估计方法研究

智能电网建设的快速推进,导致状态估计算法所处理的数据量急剧增加。串行状态估计算法求解速度慢,无法满足电力系统实时分析的要求;而并行状态估计方法需要大规模计算集群的支持,会占据大量的硬件资源并产生高能耗。为解决上述问题,提出一种基于神经网络的状态估计方法。该方法以离线方式搭建并训练神经网络。在状态估计的实际计算中,以神经网络的前向计算代替传统算法中的迭代最小二乘拟合,从而大幅减少状态估计算法的执行时间。由于神经网络的前向计算所需时间很短,即使处理大规模电网,提出的方法仍可在单机平台上运行,从而避免使用大规模计算集群所需的能耗。同时,神经网络自身的高容错性还能有效地修正量测数据中的误差。实验结果表明,与串行方法相比,所提方法计算速度提升了约205倍。     

逆变器侧电流反馈的LCL型三相光伏并网逆变器解耦控制

为了实现LCL型三相光伏并网逆变器dq轴的解耦控制,同时提高系统的动态响应速度,在同步旋转坐标系下,提出一种适用于逆变器侧电流反馈的前馈解耦控制策略。并在电压外环中引入光伏阵列功率前馈、电流内环中引入电网电压前馈。视各耦合项为扰动,采用闭环传递函数的求解方法以获取实现解耦控制的前馈系数,同时分析了滤波器参数在发生变化时其对dq轴解耦效果的影响。通过Matlab建立系统仿真模型,仿真结果表明:所提解耦控制策略使LCL型三相光伏并网逆变器不仅实现了dq轴的解耦控制,而且在保证强鲁棒性及高入网电流质量条件下具有良好的动、静态性能。     

基于改进REI等值法的网架调整限流策略

为了提高传统全网遍历限流方案的求解效率,面对大规模电力系统,给出一种基于改进REI等值法的网架调整限流策略。将网络等值技术与500 k V网架调整限流机理相结合,根据支路限流灵敏度指标对原系统进行一次预处理,将其划分为研究系统和若干外部子系统。再利用改进的动态REI等值法对各子系统进行化简,以等值过程中各发电机在虚拟支路上的功率传输因子来确定等值发电机的参数。通过在两个算例上的仿真验证,结果表明改进后的REI等值法能够较好地保留原系统的动态特性,同时迅速筛选出最优限流开断线路方案。