含柔性直流电网的交直流网络潮流计算方法综述

为解决大规模新能源并网和消纳问题,基于柔性直流输电的直流电网技术备受关注。相比传统高压直流输电,基于电压源型换流器的直流电网运行方式更为灵活,其控制方式的多样化将使得传统潮流算法不再完全适用。总结了目前含柔性直流电网的交直流网络潮流计算的相关文献,分析了两端、多端直流输电潮流求解算法以及考虑损耗的换流站建模处理方法。梳理了换流器和直流电网不同控制方式与潮流节点类型的对应关系以及对构建潮流方程的影响,并针对不同控制方式切换带来的雅可比矩阵维数变化问题,总结了交直流网络潮流统一表达和高效求解方法。结合柔性直流电网发展方向,展望了未来潮流计算相关技术领域的研究重点并提出了相关建议。     

电气化铁路牵引网节点方程组数值解法比较

电气化铁路牵引网是一个复杂的单相含地不平衡网络,其潮流计算方法不同于三相电力系统。常用的网络描述方法是节点分析法,将列车视为功率源,迭代求解非线性的节点方程组。目前应用最广泛的算法是Picard迭代法,但如果计算中设置的负荷过重,计算可能不收敛。对于Picard迭代法不收敛是否意味着潮流无解,目前还没有文献讨论。通过算例,比较了Picard迭代法、NewtonRaphson迭代法和Levenberg-Marquardt法的收敛特性,探讨了算法收敛性和潮流可解性的关系,并讨论了Picard迭代法的迭代次数、迭代过程中列车电压的变化以及初值的影响。     

适用于多端柔性互联的交直流配电网潮流计算方法

针对采用下垂控制的多端柔性互联交直流配电系统,提出一种改进Zbus高斯算法。首先根据下垂控制曲线给定的直流电压参考值求解一次交直流潮流,确定有功功率稳态计算点,在此基础上按照下垂控制曲线更新直流电压,并采用新的直流电压稳态计算点求解交直流潮流直至收敛。改进的IEEE 123节点算例测试结果验证了所提算法的有效性和正确性。     

基于电压控制特性的电压源型多端直流/交流系统潮流求解

由于基于电压源型换流器的高压直流(VSC-HVDC)输电技术具有良好的可控性,对负荷中心供电、风电消纳、孤岛电力传输等适应能力强,电压稳定性好,因此具有良好的应用前景。当前对VSC-HVDC系统主要基于定功率控制模式进行潮流计算,而很少考虑到实际的换流器电压控制能力。为了更加精确地反映实际电网中VSC的电压控制特性,文中建立了基于VSC的电压控制模型,考虑了换流器损耗、交流滤波器、换流器容量限制等的影响,并基于电压控制特性提出了VSC多端直流/交流系统的通用潮流求解方法。对直流电网功率分布变化和N-1故障以及多端直流/交流系统的潮流算例分析表明,所提的潮流算法能够反映直流换流器的电压控制调节能力,验证了基于VSC的多端直流/交流系统在考虑换流器电压控制特性后的潮流方法的有效性、合理性以及算法的快速性。     

含直流电源与负荷的交直流系统潮流算法

考虑轻型高压直流输电技术的特点,提出了基于电压源换流器(VSC)的交直流电力系统统一迭代潮流求解算法,分别从交流网络、电压源换流器和直流网络三部分推导了其相应的牛顿-拉夫逊法潮流计算修正方程式。该算法可以进行包含直流电源和直流负荷的交直流系统潮流计算。修改的WSCC-9节点系统仿真结果验证了所提算法的正确性和有效性。     

基于电压源换流器的多端柔性直流输电系统拟交流最优潮流

为便于求解含多端柔性直流输电系统的最优潮流,提出一种拟交流最优潮流计算方法。通过分析电压源换流器的工作原理,建立了计及换流站有功损耗的交流电源型等值电路。针对系统直流网络部分设定约束条件,将其等效为特殊的交流网络。为降低计算复杂度,对换流站的能量耦合方程进行了线性化处理。基于此,含多端柔性直流系统可视为纯交流系统并进行潮流计算。考虑到交流系统最优潮流问题具有非凸特性,将其最优潮流模型松弛为半定规划模型。实验结果表明,所述方法能够有效求解多端柔性直流系统最优潮流问题。     

基于配网功率预估的输配网全局潮流计算

在输配网全局潮流计算中,当前的需求是有效减少配网潮流计算量并保证收敛精度。对此,提出一种基于配网功率预估的输配网全局潮流计算方法。首先,建立边界点交互功率预估函数,在此基础上构建主从迭代和预估迭代交替使用的输配网潮流计算模型,通过主从迭代得到配网功率和边界点电压,求解功率预估函数参数进行预估迭代,减少了主从迭代次数。在潮流迭代的过程中不断修正预估函数,使功率预估值不断逼近真实值,保证了潮流的收敛精度。采用修正函数对配网潮流计算初值进行修正,使初值更接近真实值,减少了每次主从迭代中配网子迭代次数。仿真及其分析表明,所提方法在提高计算速度方面效果非常显著,同时计算结果具有很小的误差。     

含潮流控制器的多端柔性直流配电系统协调优化

当多端柔性直流配电系统发生功率扰动、换流站过载或停运时,直流网络的潮流分布将呈现非线性变化,可能导致线路过载或节点电压越限。为此,提出一种换流站与直流潮流控制器(DCPFC)共同参与调节系统潮流的协调控制策略,以各工况下网损和电压偏移最小,建立多目标优化模型。首先,考虑换流站下垂控制的局限性,通过灵敏度法指出DCPFC可减小电压偏移。然后,提出了含DCPFC的多端柔性直流配电系统最优潮流(OPF)模型,自适应修正下垂系数与DCPFC的控制参数。最后,推导了各工况下网损与电压偏移的解析表达。对四端柔性直流配电系统的仿真结果证实了所提控制策略的有效性。     

多端柔性直流下垂控制的功率参考值修正方法

基于电压源型换流器的多端柔性直流输电(VSC-MTDC)所采用的外环有功控制方式会对直流系统潮流分布造成影响。首先提出了电压源型换流器外环有功控制通用模型,该模型基本涵盖了常用的外环有功控制方式。基于该模型推导直流网络潮流计算方法。采用直流电压下垂控制的换流器其直流输送功率会与参考值偏离,为了提高直流系统输送能力,提出了根据期望输送功率对直流功率参考值进行修正的方法。最后通过PSCAD/EMTDC时域仿真模型与潮流计算的结果对比,对所提出潮流计算及直流功率参考值修正方法的有效性进行验证。结果表明所提出的功率参考值设定方法可以使采用下垂控制的多端直流系统按期望功率传输。     

含分布式电源的配电网潮流改进算法

为了解决传统的配电网潮流算法不能求解含有分布式电源的问题,对传统的前推回代法进行了改进。由于传统的算法不能处理PV型节点,引入节点电抗矩阵后,把PV节点转换为PQ节点进行求解。同时为了解决辐射型配电网传统的无功初值确定方法增加迭代次数的问题,基于无功分摊原理改进了无功初值的确定方法。最后通过对美国PG&E 69节点系统建立了仿真模型,得到了配电网单独地并入相应的视作PQ、PI、PV节点的DG以及各类分布式电源混合安装后潮流计算的迭代次数和计算时间的对比结果和基于分摊原理的方法、初值为0以及初值为平均值三种方法的比较结果。通过对结果的分析可以得到：此改进后的算法不论对单个还是混合接入系统的情况都能快速求解;同时新的无功初值确定方法减少了迭代次数,节省了计算时间,验证了改进算法的正确性和可行性。