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。     

输配电网一体化分布式潮流计算方法

随着大量分布式电源和电动汽车接入配电网,传统的输配电网相互独立的潮流计算已不再适合。考虑到输配电网由不同层级控制中心监控和管理,提出了基于主从分裂的输配电网一体化分布式潮流计算方法。该方法以输配全局电网作为研究对象,将一体化潮流问题分成输电网潮流计算、多个配电网潮流计算和边界节点协调子问题,其中,输、配电网潮流计算子问题分别采用牛顿法和前推回代法来解决,并通过边界节点电压和等值功率的交换实现输配电网一体化分布式潮流计算。最后,对IEEE-30节点输电系统和IEEE-33节点三相不平衡配电系统构造的全局电力系统进行仿真,结果表明该方法的有效性。     

网格计算环境下输配电网联合潮流计算

为满足大规模输、配电网的实时潮流计算的快速计算要求,在网格计算环境下基于配电网的结构特点对配电线路按空间划分来进行并行化处理,在输配电网的边界进行功率交换与迭代,构造了输配电网联合潮流并行算法。网格并行计算的输电网和高压配网子区域中使用P-Q分解法,中压配电网子区域使用改进支路电流法,其利用节点—支路关联矩阵来描绘辐射或弱环结构的配电网络,采用节点、支路分层编号加快矩阵运算速度,利用三相拓扑扩展和矩阵增广实现三相潮流计算,采用Gauss-Seidel 恒定电压幅值迭代补偿方法解决配电网弱环结构。在网格计算环境以上海输配电网为算例进行了计算,算例结果验证了所提算法的有效性。     

辐射型配电网潮流算法综述

配电网潮流计算是配电网络分析的基础,其绝大部分的功能都需要调用潮流分析模块。由于配电网的固有特点,使得配网潮流分析不能套用传统的潮流分析算法。为了解决配电网络的潮流计算问题,许多学者进行了大量的研究,提出了很多适合于配电网络结构特点的算法。本文从传统潮流算法分类的角度,将这些算法进行了分类,归纳总结了针对辐射型配电网潮流的计算方法,并分析了它们的优缺点。     

计及配电侧分布式电源的输配协同高收敛性最优潮流研究

在新型电力系统背景下,充分利用配电侧分布式电源对于实现“双碳”战略具有重要意义。而随着分布式电源的广泛接入,输配电网之间存在双向功率流动,如果输电网和配电网仍然按照传统的等值方法进行最优潮流计算,将无法获得精确结果。因此建立输配协同全局最优潮流优化模型,采用节点撕裂的方法解耦输配电网的耦合变量。在此基础上,通过数学推导得到模型的不动点迭代形式,考虑到传统的异构分解算法只利用最新的计算结果进行迭代计算,结合数学领域的安德森加速思想,利用历史迭代值对不动点迭代进行优化,提出基于安德森加速的异构分解算法。经算例测试,所提算法能充分调动配电网的主动性,减少碳排放。算法对比显示所提算法的准确度高,收敛性能相较于异构分解算法有显著提高。     

输配电网高级应用协同运行关键技术分析

输配电网业务融合是地区电网调度运行发展的趋势。文中针对目前输配电网自动化系统独立建设的模式,分析了输配电网协同运行和分析计算的业务需求,提出了输配电网高级应用协同运行的整体架构,并在此基础上对输配电网统一建模、拓扑分析、潮流计算、风险评估以及故障处置等方面的关键技术进行了分析。     

含多类型分布式电源的主动配电网三相动态潮流算法

随着高比例、多类型的分布式电源(Distributed Generations,DG)大量接入,对配电网的运行方式和潮流计算方法提出了新的要求。传统配电网潮流计算方法已不适用于主动配电网运行特点,为解决此问题,提出一种基于序分量的主动配电网三相动态潮流算法。建立电力电子逆变器的三相序分量的稳态潮流模型,并在潮流计算中引入功率缺额分担系数,使不同控制策略的DG参与分担系统的功率缺额,同时给出DG出力越限后的处理方法。通过对蒙西某地区配电网和IEEE33节点配电系统进行仿真,结果表明DG参与分担系统功率缺额后,可以降低网络损耗、提升系统电压水平。从而表明动态潮流算法能够有效处理主动配电网中各类DG共同分担功率缺额的运行方式,更好地模拟主动配电网实际运行情况。     

配电网的叠加法潮流计算

分析了配电网络结构特点和配电网潮流计算的发展状况 ,根据配电网会出现不同程度的病态特征 ,提出了一种有效的配电网潮流算法—叠加法潮流计算。它有几个不同之处在于 :对弱环网不需要进行特殊处理 ;在节点编号上也不需要特殊的处理 ,这在算法实现上是很大的方便。同时列出了公式推导和证明 ,并给出了迭代的形式。简要介绍了算法实现的平台。     

非全测量信息的配电网概率潮流算法研究

确定性潮流计算在反映配电网运行时的波动情况时存在着缺陷,引入了概率潮流计算理论进行配电网潮流分析。目前我国配电网自动化程度不高,量测装置配置不足,导致概率潮流计算时能获得的负荷数据严重不足。针对确定性潮流计算不能对整个配电网做出较为准确和全面的评判以及配电网中测量数据不足问题提出了一种基于伪测量数据获取的非全测量信息配电网概率潮流算法,该算法利用配电网中有限的实测量数据,采用某种负荷分配算法来估算伪测量数据;并基于各个节点负荷相互独立,负荷功率分布呈正态分布的假设,根据辐射型配电网的特点,提出了适合辐射型配电网的线性化概率潮流算法,得到了配网各节点电压的概率特性。最后通过计算实例验证了算法的有效性与正确性。     

基于改进前推回代法的弱环配电网三相潮流计算

基于配电系统特有的网络结构,对配网潮流计算的前推回代法作了改进,提出了一种适合弱环配电网的三相潮流算法。该算法采用了一种独特新颖的分层方法,将网络节点从末稍节点依次向上层搜索至根节点,形成了一个链式层次的分层节点数组,省去计算过程中对节点和支路的复杂编号;同时考虑到配电网的三相参数不对称和三相负荷不平衡问题比较突出,直接采用相域模型进行计算;而对于环网问题,则运用功率补偿的方法进行了有效处理。通过对IEEE33节点系统的验算,证明了该算法的有效性。     

考虑高铁负荷和风光不确定性的输电网规划方法研究

为对复杂山区含高铁负荷和风光电站的输电网进行合理规划,提出了考虑高铁负荷和风光不确定性的输电网随机规划方法。首先,对具有间歇性和冲击性的高铁负荷,通过拉普拉斯混合模型结合二项分布对其进行建模。其次,针对直流随机潮流不能计及电压分布,而交流随机潮流模型较为复杂的问题,以解耦线性潮流计算为基础,提出一种基于解耦线性化的半不变量随机潮流计算方法,并基于此构建考虑电压偏差的输电网规划模型。然后,针对输电网规划求解问题中决策变量维度高、约束复杂的特性,通过自适应地动态调整进化过程中交叉、变异概率对遗传算法进行改进。最后,对某高海拔山区铁路沿线电网进行仿真研究,验证了本模型和求解算法的正确性与有效性。     

含电磁环网的输配电网全局动态潮流主从分裂算法

全局动态潮流在计算发输配一体的电网预想事故后的新稳态工况时,比只在主网侧计算的动态潮流更贴近实际。为解决全局动态潮流的分布式计算问题,需要采用主从分裂法。该方法根据配电网等值将输配电网分裂后,分别在主网侧和配电网侧计算动态潮流,然后交换少量数据,实现主从迭代。根据电磁环网理论,在首次主从迭代添加起步加速环节,可以在迭代前期得到更接近真实解的系统频率增量,加快计算速度。算例表明,含起步加速的全局动态潮流主从分裂算法能够更加准确且快速地计算电网在预想事故后的新稳态工况,适用于在输配电网之间进行分布式计算。     

基于超短期负荷预测的智能配电网状态估计

状态估计作为智能配电网自愈控制的数据出口和态势感知工具的核心板块,需要在1个数据采集周期内对全网进行1次状态估计计算,传统的配电网状态估计算法不能满足以上要求,需要研究高效的配电网状态估计算法。提出了一种基于超短期负荷预测的智能配电网的状态估计方法,为自愈控制状态评估模块和潮流计算模块提供所需数据。该算法将预测速度快、预测精度高的超短期负荷预测技术引入智能配电网状态估计,实时预测节点负荷,实现了配电系统节点负荷的实时跟踪;采用指数函数抑制不良数据的影响,提高了状态估计的精度;利用配电网潮流计算的前推回代算法计算状态变量的初始幅值和相角,提高了算法的收敛性;考虑了分布式电源接入,体现了智能电网透明开放的特点。基于IEEE36节点标准算例的计算分析,验证了算法的有效性。     

计及分布式电源下垂控制和负荷静态特性的三相不平衡孤岛微电网直接潮流算法

基于分布式电源下垂控制、负荷静态特性和三相不平衡网络模型,提出了一种三相不平衡孤岛微电网的直接潮流算法。首先基于配电网直接潮流算法,并计及分布式电源下垂控制和负荷静态特性的影响,推导建立了三相不平衡孤岛微电网直接潮流算法的计算模型。为了求解所提直接潮流算法的计算模型,提出了一种两层潮流迭代法,其中内层潮流迭代法用于求解除虚拟节点外的三相不平衡孤岛微电网的潮流计算,外层潮流迭代法用于更新虚拟节点电压和系统角频率。最后分别基于澳大利亚真实网络和25节点典型微电网开展多场景仿真分析,并将其与牛顿信赖域方法进行对比分析,仿真及对比结果表明所提算法能够快速准确地反映微电网的特点以及真实运行状态,并能够解决三相不平衡孤岛微电网的潮流计算问题。     

区域气电综合能源系统同质化网络流优化方法

现有综合能源系统(integrated energy systems,IES)优化研究缺乏统一同质化工作,且主要集中于输电网,不适用于电阻电抗比值较高的配电网。网络流模型具有统一表示输配电网、天然气网能量流动和分配情况的能力,并能以可视化的形式将能量流清晰展现。文章基于IES能量传递的内部本质相同和外部特征相似等特性,构建了以系统总经济成本最小化为目标和系统安全为约束的气电综合能源系统(gas-electricity integrated energy system,GEIES)统一同质化网络流模型,将异质能源同质化到统一网络流平台进行计算。算例分析表明,该模型不受网架结构限制且形式清晰直观,对应算法求解速度快且能保证线性收敛。所提模型能够合理反映涵盖配电网IES的稳态特性,为多能流同质化统一优化调度提供参考。     

考虑等效拟合特性的输配电网全局潮流计算方法

为缩短大规模输配网潮流计算所需的收敛时间,本文首次提出了基于配网潮流特性等效拟合的输配网全局潮流计算方法。首先,详细分析配电网等效拟合的原理,构建考虑电压功率特性的配网潮流拟合函数;然后建立主从分裂与主从合并交替使用的输配网潮流计算模型,其计算过程将主从迭代与配网潮流拟合迭代相结合,在迭代过程中求解拟合函数,并可不断修正其参数,缩小拟合误差。该方法以配网拟合结果和主从迭代精确结果交替作为边界点协调信息,无需每次潮流计算都进行主从迭代,减少了潮流计算量,加快了潮流收敛,计算结果精度高。仿真算例验证了所提方法的可行性和有效性。适用于当前规模庞大的输配网全局潮流计算。     

基于直流区域配电的船舶电网潮流计算

考虑到船舶直流区域配电网络与传统船舶配电网络在结构上和电制上存在的差异,根据船舶直流区域配电网络的数学模型,提出一种新的潮流计算方法。针对直流网络的特点,将前推回代法和牛顿拉夫逊法做了变形,并对船舶直流区域配电网络进行了分层处理。利用改进之后的船舶直流网络潮流计算方法,分别对各层单独计算。最后通过对某船直流区域配电网络实例进行计算分析,验证了该方法的正确性。     

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。     

基于自适应正交频分复用系统的改进LMMSE 信道估计算法

针对自适应正交频分复用（orthogonal frequency division multiplexing,OFDM）系统中线性最小均方误差（linear minimum mean square error,LMMSE）算法复杂度高、数据传输速率低问题,采用改进 LMMSE算法对配电网信道状态进行了信道估计,通过和LMMSE算法对比,该改进 LMMSE的计算复杂度相比 LMMSE算法已大大地降低,在配电网信道估计的时间上节省8 s,大大缩短了信道估计的时间。