孤岛运行的微电网潮流计算方法研究

提出改进潮流计算方法,将各分布式电源视为松弛节点,免去系统平衡节点的设定,考虑了孤岛运行的微电网三相对称及不对称潮流的情况。采用牛顿迭代法,以与IEEE-5节点系统相同网络结构的微电网为例,将之与传统潮流计算进行对比。算例分析了含有不同分布式电源的发电系统及其有功/无功调节能力、不同负荷模型等情况。该方法物理意义明确,计算简单,计算潮流的同时反映系统频率的变化,较传统潮流计算方法更适于孤岛运行的微电网潮流计算。     

基于频率特征的微电网孤岛潮流计算

通过对微电网孤岛运行时潮流计算的特殊性分析,将传统牛顿拉夫逊法进行改进,特别针对频率进行计算,且不设置平衡节点,让多电源共同承担功率缺额。根据实际情况,考虑分布式电源和负荷的调节特性,进行潮流计算分析,所得分析结果具有一定参考价值。     

微电网孤岛运行的分层控制策略研究

微电网中的分布式电源自身的不稳定性将导致微电网的运行控制困难,为此提出了分层控制（Hierarchical control）方法。在微电网孤岛运行的控制系统中,分层控制包含2个层次,其控制是通过上层将控制信息发送到下层来实现的。对于低压系统中线路的下垂特性（Droop控制）,提出了基于电压外环、电流内环和功率环等的反馈控制器。通过理论分析,在微电网孤岛运行时,微电网的输出电压幅值和频率显示稳定。利用Matlab/Simulink仿真结果表明,该分层控制策略能稳定地控制微电网的电压和频率,具有很好的稳态性。     

基于孤岛检测的微电网并离网切换控制技术

针对分布式发电系统中并离网切换控制和孤岛检测问题,提出并实现了基于孤岛检测的微电网并离网切换控制技术.分析了当微电网系统外部电源发生故障时,系统切换至离网运行状态,在并离切换过程中,利用快速孤岛检测技术,通过并离网控制器实现微电网快速孤岛检测与整体隔离,实现微电网由并网到离网无缝快速切换,确保重要负荷不间断供电的可能性,并用实际事例验证了该技术的有效性.     

基矛孤岛检测的微电网并离网切换控制技术

针对分布式发电系统中并离网切换控制和孤岛检测问题,提出并实现了基于孤岛检测的微电网并离网切换控制技术。分析了当微电网系统外部电源发生故障时,系统切换至离网运行状态,在并离切换过程中,利用快速孤岛检测技术,通过并离网控制器实现微电网快速孤岛检测与整体隔离,实现微电网由并网到离网无缝快速切换,确保重要负荷不间断供电的可能性,并用实际事例验证了该技术的有效性。     

基于BFGS信赖域算法的孤岛微电网潮流计算

分散下垂控制策略的孤岛微电网,系统中没有平衡节点,多个下垂控制的分布式电源(distributed generator,DG)装置参与系统频率的调节并达到新的频率稳态值,传统配电网潮流计算方法将不再适用。针对分散下垂控制策略的孤岛微电网潮流计算,提出基于BFGS信赖域算法的潮流计算新方法。把DG装置处理为PQ节点、PV节点和下垂节点3种类型,建立下垂节点潮流计算模型;分析非线性节点功率方程组的求解,并将其转化为无约束最优化问题,再采用带BFGS修正的信赖域算法进行求解,得到系统稳态频率及各节点电压。对改造后的37节点孤岛微电网系统应用提出的方法进行潮流计算,验证了算法的正确性和有效性。     

微电网孤岛运行时的频率综合控制策略的研究

针对现有微电网运行模式切换方法,以提高从并网转换为孤岛运行时控制策略切换的可靠性和微电网孤岛运行时频率的稳定性为目的,提出一种将P-Q控制和U-F控制集中于一个逆变器,通过连续监测联络线交流电流,在无需通信的情况下实现微电网不同运行方式下控制策略切换的方法,该方法具有较高的可靠性,节省了通信设备的投资。实验结果表明该控制策略有效可行。     

含风光柴储的孤岛微电网运行性能综合评价方法研究

微电网是可再生能源接入电网的主要途径之一,是智能电网的重要研究内容。客观有效地评估微网运行性能,对提高微网能源运行最优化具有重要的指导意义。文中从可靠性、优质性、经济性以及环保性四个方面对微网进行了详细的分析,基于最优隶属度的模糊评价方法,提出了一种孤岛微电网运行性能综合评价方法。该方法可以有效评估一段时间内,微电网运行的综合性能。最后,本文以某海岛实际运行数据,进行了算例分析,证明了该评价方法的有效性和合理性。     

计及微电源调节死区的孤岛微电网概率潮流计算

孤岛微电网由于缺乏主网支撑,在电源及负荷具有不确定性的情况下,其频率与电压易出现波动。概率潮流计算是用于分析系统运行状态不确定性的有效工具,本文提出一种计及微电源调节死区的孤岛微电网概率潮流计算方法,体现了微电源调节死区对微电网运行状态的影响,提出了计及调节死区的潮流求解步骤,并基于拉丁超立方采样方法计算孤岛微电网的概率潮流。算例结果表明,本文方法能够反映微电源的调节死区对潮流的影响情况,同时具有较为满意的精度与计算速度,可应用于在线分析。     

光储柴微电网运行特性分析

微电网既可以并网运行,也可以孤岛运行,而孤岛模式下主控微源对电压和频率调节作用的强弱对微电网能否稳定运行影响显著。基于已搭建的以储能电池为主控微源的光储柴微电网,分别在蓄电池不同荷电状态、负载不同程度扰动、是否投入柴发微源的情况下进行三组对比实验,用三相电能质量分析仪记录相关波形,分析不同实验条件下微电网的运行特性。实验结果表明,蓄电池的荷电状态、负载的扰动情况对微电网的稳态孤岛运行有重要影响;柴发微源的投入会抢占蓄电池对电压和频率调节的主导作用,需对蓄电池容量进行优化配置。根据实验结果,对蓄电池容量进行了优化,可以保证蓄电池的主导作用。     

电力系统最优潮流的计算方法

为了保障电网安全稳定运行,结合当前条件,提出了一种求解电力系统最优潮流方法-原-对偶内点法.介绍了原-对偶内点法的基本思路和算法步骤,并用Matlab语言编写了关于原-对偶内点法的最优潮流程序.计算了14节点系统的发电成本,其结果表明原-对偶内点法对目标函数的优化效果更好,算法的中间量也能为调度提供合理的经济信号.     

New reactive power flow tracing and loss allocation algorithms for power grids using matrix calculation

A novel simple method is suggested in this paper to evaluate the contributions of the sources (including the generators and branches’ charging capacitances) or the loads to the branches’ reactive flows and losses separately as well as to calculate the sources’ shares in providing the loads’ reactive powers. In the method, the study system is first converted to the system, each branch of which only has reactive loss, using a new technique for modeling the generating branches based on the AC load flow results. The properties of two new matrices (i.e. injection-bus and absorption-bus matrices), which are constituted for the obtained system, are then used to derive three other matrices. These matrices, which express reactive power productions of the sources in terms of reactive power consumptions of the demands (viz. the loads and branches’ losses) and vice versa, contain the intended contributory factors. Three-bus system is applied to demonstrate the computing process of the method whereas several IEEE systems are used to show its capability to implement on the transmission systems with arbitrary topologies and sizes. Some advantages of the method compared to the earlier methods are also illustrated.     

Estimated impedance islanding detection method for grids with high motor penetration

In the dispersed generation (DG) field, islanding is known as a situation in which those generators are disconnected from the utility feeders and a bunch of local loads being powered by them is isolated. Accordingly, anti‐islanding schemes are used to immediately detect the phenomenon in facilitating the detachment of the DG or adaptively controlling the autonomous operation. Negative‐sequence impedance measurement is considered as a novel method of detecting electrical islands in DG networks. However, in the case of high induction motor penetration, this method might malfunction. Using two‐round impedance measurement, this paper deals with that problem while making typical assessments on how the impedance tolerance values are selected and how these values vary with network configuration. The simulation in PSCAD/EMTDC and experiments validate the methodology. © 2013 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

基于预处理BICGSTAB法的电力系统潮流并行计算方法

为实现大规模电力系统潮流的准确、快速求解,以非精确牛顿法为基础,提出一种基于CPU-GPU异构平台的电力系统潮流并行计算方法。修正方程组的求解是牛拉法潮流计算中最为耗时的部分,提升修正方程组的求解效率可有效提升潮流计算效率。为此,根据雅可比矩阵的不对称不定性,采用稳定双正交共轭梯度(bi-conjugate gradient stabilized, BICGSTAB)法进行修正方程组的求解。进一步,为改善BICGSTAB法的收敛性,根据雅可比矩阵的稀疏性和类对角占优性,提出一种改进PPAT(Preconditioner with sparsity Pattern of AT, PPAT)预处理器和改进Jacobi预处理器相结合的两阶段预处理方法,并对雅可比矩阵进行预处理,提升BICGSTAB法的收敛性能。然后,将上述潮流算法移植到CPU-GPU异构平台,实现电力系统潮流的并行求解。最后,通过不同测试系统算例对所提方法进行验证、分析。结果表明,所提潮流并行计算方法可实现电力系统潮流的准确、快速求解。     

一种新的含UPFC的电力系统潮流算法

提出了一种新的UPFC功率注入模型.基于该模型,推导了含UPFC的电网潮流方程,提出了一种新的算法来求解含UPFC的电网潮流问题.该算法基于快速解偶法(FDLF),包含了两个交替迭代过程,继承了快速解偶法的基本特性,雅可比矩阵在迭代过程中保持对称、定常.此外,采用该潮流计算模型可以直接方便地得到UPFC控制变量的较佳初始条件,有利于算法的收敛.通过实例的计算和比较,最后验证了算法的可靠、快速和准确.     

一种改进的辐射状配电网潮流计算方法

配电网潮流计算是配电网络分析的基础.对比分析了前推回代法和牛顿法在求解辐射状配电网潮流时的特点和区别,并提出了一种改进的前推回代算法.该算法在原有前推回代算法基础上修改了回代求解的节点电压修正方程.提出的算法简单实用,且具有前推回代法简单快速和牛顿法收敛性好的特点.文中仿真算例给出了前推回代法和该文方法的计算结果,表明提出的方法具有更快的计算速度和更好的收敛特性.     

面向电网运行方式计算的不收敛潮流无功调整方法

潮流收敛调整是电网运行方式计算的重要工作,其中无功安排不合理是潮流不收敛的重要原因之一。由于无功问题非线性较强,凭借人工经验进行调整较为困难。为此,提出了基于自适应Levenberg-Marquardt的不收敛潮流无功调整方法,将原始问题分解为序列二次规划形式的有功子问题和无功子问题,引入自适应阻尼因子。利用增广拉格朗日函数及信赖域方法决定是否接受迭代步长的更新。详细分析了所提方法能够提升数值稳定性的原因。通过对IEEE300节点系统、波兰3375节点系统以及某省级电网实际系统的算例分析表明,所提方法能够给出无功调整的最小二乘解以实现潮流收敛,进而为方式人员进行潮流调整提供参考和借鉴。     

基于补偿算法改进的隐式Zbus高斯潮流计算方法

隐式Zbus高斯法由于其高效、可靠的特点广泛应用于放射状和弱环状的配电网潮流计算。该方法适合处理PQ节点和P-Q(V)节点,但是当系统中并入PV节点类型的分布式电源时,它存在潮流发散的问题。为了解决这类问题,提出一种基于补偿法改进的隐式Zbus高斯法。其核心思路是在每一次迭代后,通过节点阻抗矩阵和电压不匹配量对PV节点的无功功率进行修正,从而使PV节点的注入无功功率达到真实值,进而求得潮流收敛的解。该方法被应用到IEEE 33节点配电系统中,通过与基于同伦算法改进的隐式Zbus高斯潮流计算方法进行比较,表明提出的方法收敛性更好,收敛速度更快。此外,PV节点的数量对该方法的收敛性和收敛速度影响不大,表明该方法更适合于含PV节点类型配电网潮流计算。     

大规模电力系统潮流计算收敛性诊断与调整方法

在对大规模电网进行潮流仿真时,容易出现潮流计算不收敛的情况。针对潮流计算不收敛时难以定位关键影响因素的问题,通过分析迭代中间数据的变化规律,建立判别潮流计算收敛性的指标,提出一种导致潮流计算不收敛关键因素的辨识方法,并基于潮流收敛域,对辨识得到的关键因素进行修正,为运行人员进行潮流调整提供直观的参考依据。通过对某省220 kV及以上电压等级电网和欧洲13659节点系统进行仿真计算,验证了所提方法的有效性。