基于改进信赖域算法的孤岛交直流混合微电网潮流计算

交直流混合微电网兼备交流微电网和直流微电网的优点,是未来具有发展前景的一种微电网形式。针对对等控制策略下的孤岛交直流混合微电网,考虑分布式电源和分布式储能装置不同的控制方式,基于交直流互联变流器标幺化方法的自治运行控制策略,兼顾交流子系统和直流子系统之间的双向功率交换,建立了对等控制策略下的孤岛交直流混合微电网潮流计算模型。为了提高现有潮流计算方法的收敛性,提出了信赖域半径收敛至0的改进信赖域算法求解上述模型。通过对12节点的孤岛交直流混合微电网的潮流计算,与BFGS(Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno)信赖域算法及牛顿—拉夫逊法进行了对比,验证了所提算法的有效性和鲁棒性。     

含多类型直流的交直流混联电网潮流计算方法适用性分析

作为电网发展的新阶段,交直流混联电网呈现多类型直流参与、大规模交直流互联的特点,而关于统一迭代和交替迭代2种潮流计算方法的适用性尚未得到深入分析。为此基于含多类型直流的交直流混联电网对2种潮流计算方法的运算性能进行对比研究。推导了含常规直流、柔性直流、混合直流的交直流混联电网潮流模型,进而提出了相应的统一迭代法和交替迭代法。通过3个交直流混联电网测试系统和南方电网实际系统数据验证了潮流模型的有效性和潮流算法的准确性,结合系统负荷水平、系统强度、直流嵌入规模等因素对2种潮流计算方法的收敛性能和计算速度进行对比分析。研究结果表明,在含多类型直流的交直流混联电网中进行潮流计算时,统一迭代法的计算效率比交替迭代法高。     

基于增广雅可比矩阵的交直流解耦潮流新算法

交直流潮流计算是研究交直流系统的基础,传统交替迭代法需要交、直流依次迭代多次并且有不易收敛的问题。首先分析传统交替迭代法需要多次迭代的原因,在此基础上提出一种适用于含电压源换流器(VSC)的交直流电网的改进潮流新算法。该算法通过重新划分交直流系统和归并换流器接口方程至交流系统,建立含部分直流侧变量的增广交流雅可比矩阵模型,进而实现直流系统潮流与交流系统潮流的独立解耦计算。该算法继承了传统交替迭代法控制方式切换方便的优点,又同时具有统一迭代法的收敛性。经修改的IEEE 30节点与IEEE 57节点算例仿真,证明了该方法的正确性与有效性。     

含电压源型换流器直流电网的交直流网络潮流交替迭代方法

随着电压源型换流器(VSC)及基于VSC的并联型直流电网的不断发展,未来电网会形成含VSC的多直流母线、多直流联络线和多直流负荷的交直流网络。文中分析了VSC的稳态模型及其控制方式,详细推导了含VSC直流电网的交直流网络稳态潮流模型,研究了不同控制方式直流电网的潮流求解方法。在此基础上提出了一种通用交直流网络潮流交替迭代方法,该算法根据VSC换流站的不同控制方式在交流侧和直流侧解耦等效,先进行直流电网潮流迭代,后进行交流电网潮流迭代,二者交替计算直至直流电网、换流站和交流电网全部收敛。算法适用于不同的直流电网控制方式且考虑了直流变量约束条件和运行方式的合理调整。最后在改进的IEEE 57节点交直流电网上,验证了所提出的交替迭代方法的有效性和准确性。     

兼具电能质量补偿功能的互联变换器统一控制策略

针对孤岛运行的交直流混合微电网中的电能质量问题,提出了一种兼具电能质量治理功能的互联变换器(ILC)统一控制策略.在平衡交直流混合微电网功率的基础上,同时实现交流子网母线电压不平衡和谐波补偿以及直流母线电压多倍频脉动抑制,从而避免增加额外的电能质量治理装置.在所提控制策略中,选取一台容量最大的ILC控制成电压源模式,称为主ILC,通过引入阻抗调节系数可以使主ILC根据交直流混合微电网不同的电能质量要求运行在不同的补偿模式.其余ILC控制成电流源模式,称为从ILC,通过控制多个ILC传输的脉动功率相互抵消来抑制直流母线电压多倍频脉动.最后,通过仿真结果验证了所提ILC电能质量控制策略的有效性.     

含分布式电源的交直流混合配电网潮流计算

交直流混合配电网的潮流计算具有收敛困难甚至不收敛的现象,通过分析交直流混合配电网拓扑结构,建立了交直流变流器潮流模型,并用交流子网和直流子网分网交替迭代计算求解,可以解决含功率型控制、电压型控制变流器的交直流网络潮流问题。同时,考虑了配电网参数不对称性、分布式电源大量接入等特点,采用经过直流子网改进的IEEE 33节点网络对所提出的算法进行了验证,仿真结果验证了所提出方法的正确性、有效性和高效性。     

基于能量路由器的交直流混合微网潮流计算

能量路由器是一种具备能量灵活转化、变换、传递和路由功能的柔性装置,研究以能量路由器为配电枢纽的交直流混合微网潮流计算方法,对实现微网的稳定、优化运行具有重要的意义。本文通过分析建立针对各类控制策略的潮流特性,并考虑不同拓扑结构的损耗因素,建立了基于能量路由器的交直流混合微网的潮流模型;在此基础上依据交直流混合微网结构的划分,给出交流、直流网络及能量路由器的潮流方程,采用牛顿拉夫逊法进行交替迭代求解,最终通过改进的IEEE14节点算例及交直流混合微网算例对所提出的能量路由器潮流模型和算法进行了验证。测试结果表明,本文潮流模型能够合理地反映能量路由器不同控制策略下的稳态运行特性,且潮流算法适用于基于能量路由器的交直流混合微网的潮流计算分析。     

多端直流架构的交直流混合配电网三相不平衡潮流计算

在配电网向交直流混合供电的方向发展的新形势下,提出一种能够计及交流三相不平衡的交直流配电网潮流计算方法。首先建立了电压源型换流器的三相稳态潮流模型,推导了换流器的三相潮流以及直流配电网潮流计算方程,并对不平衡系统进行了补偿。考虑了不同的控制方式及适用于配电网的多端直流控制策略,在此基础上,提出了适合配电网的三相不平衡交直流交替迭代潮流计算方法,该方法采用了模块化思想,不需要全局迭代,可以从交、直流侧任意方向开始潮流计算,自动修正越限变量并调用控制策略,实现了交直流潮流计算的解耦。最后,对修改的IEEE 37节点配电系统进行仿真计算,仿真结果证明了算法的有效性、快速性和准确性。     

混合电网的交直流解耦潮流算法

潮流计算是电力系统分析的基础,基于交替迭代的混合潮流计算,便于灵活处理换流器的各种控制方式,而且对交流子系统的计算,可以直接利用成熟的交流潮流计算方法。但是,该类算法需要分别迭代求解交、直流潮流,并且需要交替进行多次。文中分析了该类算法的迭代过程需要多次交替进行的原因,提出一种适用于电压源换流器(voltage source converter,VSC)型混合电网的交、直流解耦潮流算法,该算法通过调整交、直流子系统的划分界限以及VSC的有功控制参量,避免了迭代的多次交替,从而使混合潮流的计算量大为减少。通过算例验证了新算法的有效性,以及在处理直流电压控制方式上的优势。     

基于异步迭代的交直流互联系统分布式动态潮流计算

交直流互联电网与调度中心独立计算模式之间存在矛盾,给电网分析和监控带来种种弊端.为克服这一矛盾,在基于异步迭代模式的分布式动态潮流(ADDPF)算法的基础上,提出了以高压直流线路为联络线的交直流互联系统ADDPF算法.该方法针对两端直流系统,直流线路在其两端子系统重复建模,内层交直流潮流计算采用交替求解法,外层将直流线路等值为交流线路构造不动点迭代格式,不断修正外边界节点注入功率实现全网潮流计算.将IEEE标准系统扩展为交直流系统进行测试,可获得与全网一致的动态潮流解.     

交直流混合微电网潮流控制器功能规范研究

交直流混合微电网是交流微电网与直流微电网的有机融合体,兼具交流微电网和直流微电网的优点,并为解决高密度分布式发电接入配电网的有效途径,交直流混合微电网潮流控制器(hybrid microgrid flow conditioner,HMFC)是其中的关键设备,用于连接交直流混合微电网的交流母线和直流母线,实现交流微电网和直流微电网的电能双向变换与潮流控制。该文分析了交直流混合微电网的运行特征,明确了交直流混合微电网体系结构,提出并网和离网2种模式下HMFC以不同母线占优运行的功能规范,并采用DIgSILENT/Power Factory仿真验证其功能的稳定性。     

新型交直流混合微电网拓扑及其可靠性分析

交直流混合微电网综合了交流微电网和直流微电网的优点,是未来智能电网的发展趋势之一,而拓扑结构和可靠性研究是交直流混合微电网发展的基础。参考现有微电网拓扑结构,结合交直流混合微电网的构成和运行方式,提出了3类新型交直流混合微电网拓扑,分别是一对多型(一个交流微电网与多个直流微电网)、多对一型和多对多型,根据3类拓扑自身的特点,指出了各自的适用场景;基于配电网可靠性分析方法,考虑分布式电源接入和微电网孤岛运行,提出了交直流混合微电网的可靠性计算方法;通过算例,对比和分析了提出的3类新型交直流混合微电网拓扑的可靠性。     

基于交直流解耦的超大规模交直流混合电网潮流计算可行解获取方法的研究EI北大核心CSCD

目前的交直流交替迭代潮流算法应用于超大规模交直流系统时经常面临收敛性差甚至不收敛的问题,无法有效获取可行解。文中提出基于交直流完全解耦从而获取潮流计算的可行解的方法,可提高超大规模交直流系统潮流计算收敛性,并避免交直流交换功率在交替迭代中发散的问题,文中方法的主要观点是交流换流母线电压在正常运行范围内并且直流运行于正常工况时,直流系统可与交流系统完全实现功率解耦,从而可将直流系统等效为恒定功率注入交流系统;待交流系统潮流计算迭代收敛后再求解直流系统换流变的有关变量。若换流变压器分接头越限,则表明交流换流母线电压不能维持在正常运行范围内,可为交流系统调整提供有效的信息,并能正确反映系统运行状态的突出问题。文中所提方法同样适用于未来含级联直流及多端直流的系统。通过我国多个大规模交直流系统算例,表明算法具有极佳的收敛性和鲁棒性。     

交直流混合微电网多模式协调下垂控制

交直流混合微电网是未来配用电系统的重要组成形式,对高密度分布式可再生能源的接入与消纳、直流负荷的高效直接供电,以及电力系统的高可靠性运行具有重要意义。相比于传统的交流微电网,交直流混合微电网拓扑结构更加灵活,运行模式多样,交/直流功率可以协调互动,但同时也对其稳定运行控制提出了诸多挑战。文章首先介绍了一种典型的分段式交直流混合微电网网架结构并依据此结构提出了交直流混合微电网并网、直流分段、交流分段、孤岛4种运行模式;然后提出适用于4种模式稳定运行及模式之间无缝切换的交直流混合微电网多模式协调下垂控制策略;最后,通过RT-LAB/MGCC半实物仿真验证了所提算法的正确性与有效性。     

计及换流站运行方式的交直流混合配电系统潮流计算方法

针对含有VSC-MTDC的交直流配电网络,在充分考虑交流侧三相不平衡建模和VSC换流站运行控制方式的基础上,提出了一种交替迭代潮流计算方法。讨论了潮流计算时换流站主从控制、下垂控制等多种运行方式下的节点等效处理方法。在交流潮流计算时,将换流站等效为虚拟发电机节点,并采用了可计及三相不平衡的潮流计算方法。通过对改进的IEEE13节点算例的计算分析,表明所述方法可以灵活处理交直流配电网主从控制、下垂控制等多种运行方式并快速收敛,同时通过多端直流可以有效降低分布式电源接入对交流电压分布和三相不平衡的影响,在此基础上可以进一步开展交直流混合配电网三相不平衡补偿控制与运行优化方面的研究。     

基于扩展节点法的交直流混合电网统一潮流算法

基于电压源型换流器的多端直流输电电网是解决可再生能源并网和消纳的有效途径,因此研究交直流混合电网的潮流算法很有必要。提出了一种基于扩展节点法的交直流混合电网统一潮流算法。首先建立了电压源型换流站的稳态模型和控制策略及基于扩展节点法的交流和直流电网的网络模型。然后推导了基于牛顿法的统一潮流算法,将交直流混合电网的节点注入电流、支路电流和节点电压作为未知变量同时求解。通过IEEE 30节点交直流混合电网算例验证了所提算法的有效性。     

一种新型VSC潮流计算模型

交替迭代法由于处理换流器控制策略的灵活性以及对单侧潮流计算方法的良好继承性而被广泛采纳,但该方法用于求解基于目前广泛采用的电压源换流器(Voltage Source Converter, VSC)潮流计算模型的混合系统潮流时,会出现交直流系统间的多次交替迭代问题。从避免多次交替迭代问题和进一步减少计算量的角度出发,对VSC潮流计算模型进行重塑,提出一种新型VSC潮流计算模型。该模型将VSC的有功损耗等效至直流侧,并重新对交直流系统设定边界,在避免了交直流系统间多次交替迭代问题的同时也相应减少了混合系统的潮流计算量。最后在IEEE9节点系统增加直流环节形成一个交直流混合系统,对所提模型进行测试,测试结果表明了所提模型的有效性和高效性。     

考虑谐波功率修正的地铁交直流潮流计算方法

地铁牵引供电系统是一个不同于交直流电力系统的交直流混合系统,其潮流计算的难点在于交直流系统的解耦和迭代方法。将牵引变电所的交流侧母线节点视为交流系统的PQ节点,将直流侧节点视为直流系统的恒压节点,从而将交直流系统进行了解耦。直流系统中,将节点分为P节点和V节点,适应了直流牵引网结构特点,提高了收敛速度;交流系统中,利用交叉频率耦合导纳矩阵建立整流器组的谐波模型,建立整流器组谐波电压与谐波电流的关系矩阵。用交流谐波潮流的谐波功率对交流基波潮流的PQ节点进行修正,提高了交流潮流计算的精度。该混合潮流计算方法有机地将交流基波潮流、谐波潮流和直流潮流三者结合起来,收敛性能好,适应性强,实例分析结果验证了该算法的有效性。     

含VSC-HVDC的交直流系统潮流计算方法研究

建立了VSC-HVDC系统潮流计算稳态数学模型,明确了对应VSC稳态运行状态的4个变量,导出了直流系统求解的修正方程式,并提出了含VSC-HVDC的交直流系统潮流计算的交替迭代算法。通过对修改后的EPRI-7节点测试系统进行潮流计算,验证了潮流计算模型和方法的正确性和有效性。     

基于VSC的柔性互联电网潮流解耦算法研究

基于交替迭代的交直流潮流计算是柔性互联电网研究的基础,其能灵活适应电压源换流器(voltage source converter, VSC)的各种控制方式,且对成熟的交流潮流计算方法具有良好的继承性。但此算法由于交、直流系统间存在耦合关系,需要交替进行多次迭代。对此,本文首先分析换流器稳态模型及其常用控制方式、直流电网潮流稳态模型,随后推导出柔性互联系统交替迭代法及交替迭代法需要进行多次交替迭代的原因,提出了一种基于VSC的柔性互联电网潮流解耦算法。在不重新划分交、直流系统界限的基础上,通过对VSC有功控制参量的两次处理,继承了交替迭代法优点的同时,可避免进行多次交替迭代,使得潮流计算更加简洁且更贴近实际模型,从而使柔性互联电网潮流计算量大为减小。最后,通过IEEE9节点和IEEE30节点交流测试系统形成的两个柔性互联系统算例,验证本文所提算法的有效性和准确性。