保留非线性的交直流联合系统状态估计算法

针对当前交直流联合系统各种状态估计方法所遇到的问题,提出了一种新的有功、无功和直流方程解耦的快速分解状态估计算法.在估计过程中交直流方程交替求解,并对直流方程采用保留泰勒级数展开式中所有高阶项的方法.其特点是:一方面可以使直流方程雅可比矩阵在迭代过程中恒定,降低计算量;另一方面使算法保持了良好的收敛性能.文中在IEEE 14节点系统中构造了多端交直流联合系统,并进行了仿真.仿真结果验证了该算法的有效性和可行性.     

交直流系统状态估计研究

本文综合分析了近年来关于交直流系统状态估计的算法,并提出一种新的交直流联合系统快速分解状态估计算法,该算法实现了交流有功、无功和直流方程的解耦,并通过对直流方程用保留所有高阶项的泰勒级数展开,在迭代过程中使直流雅克比矩阵恒定,因此计算量小,收敛性好。算例验证了提出的方法是有效的。     

基于连续潮流法的交直流系统可利用传输能力的计算

提出并建立了交直流系统可利用传输能力(ATC)模型.该模型采用两端直流混合系统,考虑电压稳定性、节点电压水平、热稳定、N-1故障等安全约束条件.应用连续潮流法求解过程中,将交流和直流系统方程分解计算,通过直流网络状态量与换流器交流母线电压和给定直流控制量之间关系方程组来简捷地计及交直流系统间耦合关系.对IEEE30节点系统进行的仿真计算证明了所提出模型和算法的有效性.     

交直流混合系统状态估计算法研究与分析

采用最小二乘法对交直流输电系统的状态估计问题做了详细的分析和评价.在四种典型的交直流系统状态估计算法的基础上,增加了一类处理交直流系统之间关系的状态估计方法.针对五种算法对交流、直流系统的处理方法,采用一含有双端直流输电系统的14节点算例和一含有两条直流输电线路的300节点系统算例,进行多样本采样计算,从算法的优化效果,估计误差、迭代次数、对量测系统的适应性和计算速度等方面进行了详细的对比分析,总结了五种算法在不同的交流、直流系统量测配置情况下的计算性能,详细分析了几种算法的优缺点和实用性.针对电力系统状态估计的研究现状和现场需求,提出了直流系统状态变量的选取原则,对每个换流站只需选择两个状态变量即可,一个是直流电压,另一个是换流器控制角或换流变压器分接头.归纳出直流系统量测配置的特殊问题,即直流系统量测方程中必须包括无功量测或者触发角(熄弧角)量测,否则交直流混合系统状态估计发散的可能性比较大.     

基于连续潮流法的交直流系统可利用传输能力的计算

提出并建立了交直流系统可利用传输能力(ATC)模型。该模型采用两端直流混合系统,考虑电压稳定性、节点电压水平、热稳定、N-1故障等安全约束条件。应用连续潮流法求解过程中,将交流和直流系统方程分解计算,通过直流网络状态量与换流器交流母线电压和给定直流控制量之间关系方程组来简捷地计及交直流系统间耦合关系。对IEEE30节点系统进行的仿真计算证明了所提出模型和算法的有效性。     

交直流混合系统状态估计算法研究与分析

采用最小二乘法对交直流输电系统的状态估计问题做了详细的分析和评价。在四种典型的交直流系统状态估计算法的基础上,增加了一类处理交直流系统之间关系的状态估计方法。针对五种算法对交流、直流系统的处理方法,采用一含有双端直流输电系统的14节点算例和一含有两条直流输电线路的300节点系统算例,进行多样本采样计算,从算法的优化效果、估计误差、迭代次数、对量测系统的适应性和计算速度等方面进行了详细的对比分析,总结了五种算法在不同的交流、直流系统量测配置情况下的计算性能,详细分析了几种算法的优缺点和实用性。针对电力系统状态估计的研究现状和现场需求,提出了直流系统状态变量的选取原则,对每个换流站只需选择两个状态变量即可,一个是直流电压,另一个是换流器控制角或换流变压器分接头。归纳出直流系统量测配置的特殊问题,即直流系统量测方程中必须包括无功量测或者触发角（熄弧角）量测,否则交直流混合系统状态估计发散的可能性比较大。     

含电压源换流器的交直流混联电网状态估计快速解耦法

多端柔性直流输电技术的发展迫切需要改进和完善现有的状态估计算法以支撑调度系统应用。根据含多端柔性直流的交直流混联系统状态估计模型的结构特点,提出了一种含电压源换流器的交直流电网快速解耦状态估计算法。在传统交流状态估计模型上扩展了柔性直流电网模型,并根据交直流系统的稳态物理特性按有功、无功类对交直流量测和状态量进行分类,在保留系统耦合关系的基础上忽略雅可比矩阵中的某些次要因素,通过正常工况下的矩阵元素常数化,从而实现交直流系统的快速解耦估计计算。通过含3端柔性直流系统的IEEE 14和IEEE 118节点交直流系统算例仿真,验证了算法的有效性和实用性。     

基于广域量测的交直流混联系统发生扰动后稳态频率预测算法

随着直流输电工程的广泛应用,交直流混联系统已经成为电网的发展趋势。针对含不同类型高压直流的交直流混联系统提出了其发生扰动后的稳态频率快速预测算法。该算法以广域量测系统得到的扰动后瞬间数据为基础,通过联立交流系统的发电机调速器方程、负荷静态模型方程、系统网络方程与不同类型高压直流系统的换流器稳态模型方程、直流网络方程、控制方程,得到了交直流混联系统的稳态频率预测方程。利用牛顿-拉夫逊法对该方程进行求解,可以快速、精确地计算得到电网发生扰动后的稳态频率。对一个典型的22节点交直流混联系统进行仿真分析,结果验证了所提算法的准确性和适用性。     

交直流系统可靠性评估

直流系统传输容量大、元件多、故障率高,对电力系统的可靠性影响较大.随着实际系统中直流输电工程的陆续投运,迫切需要研究如何定量考虑直流系统对系统可靠性的影响.文章根据双极直流系统的结构和特点,采用故障树分析法,将直流故障结果分为单极停运、双极停运和容量降低;然后应用频率和持续时间法计算得出直流系统的多状态模型嵌入发输电系统可靠性评估软件中;并在系统状态分析中考虑了直流控制措施的影响.建立了交直流混合系统可靠性评估的模型、算法及指标体系,并开发了相应软件.对南方电网2005年规划方案的500kV交直流系统的评估结果验证了所提出的算法和软件的可行性和有效性.     

计及紧急直流功率支援的扰动后稳态频率预测算法

提出了一种计及紧急直流功率支援情况下,能同时考虑直流两侧电网频率响应的扰动后稳态频率预测算法。该算法对系统发电机调速器方程、负荷静态模型方程、直流输电系统传输功率方程和系统网络方程进行了线性化处理,同时考虑紧急直流功率支援,推导了两区域交直流系统扰动后稳态频率预测方程,可以直接快速地计算出扰动后各区域的稳态频率和使其中一个区域稳态频率恢复到设定值时的直流功率支援量。对一个典型的两区域交直流并联系统进行了仿真分析,仿真结果表明所提算法具有较高的精度和较快的计算速度,证明了算法的适用性和有效性,具有与紧急频率控制相配合并在线应用的前景。     

交直流系统可利用传输能力的评估

提出了一种基于内点法的适用于交直流系统求解可利用传输能力的新方法.由交直流网络间的耦合关系和换流器转换方程,推导出直角坐标系交直流系统的Jacobi、Hessian矩阵,进而用原始-对偶内点法求解计及电压幅值和热稳定约束的交直流系统ATC.针对静态电压稳定约束下交直流系统直流控制方式会发生调整的情况,提出分段求解交直流系统ATC的方法,该方法能方便考虑直流变量约束及运行方式的调整.经算例验证该算法在交直流系统ATC计算中对初始值选择要求不高,收敛迅速.     

交直流系统可观测性分析

基于潮流定解条件对交直流系统可观测性进行了分析。该方法将直流系统中的每个换流站视为独立的单元,在直流系统整体不可观测的情况下,仍能合理利用其中换流站的量测,以尽可能扩大交直流系统的可观测范围。文中对交直流系统中交流部分和直流部分的相互影响进行了详细讨论,并归纳出用于交直流系统可观测性判断的规则。指出交直流系统边界节点上的交流电压幅值和注入量测是交流部分和直流部分的耦合变量,应用直流相关系数的概念和交替迭代的思想,提出了有效的交直流系统可观测性判断方法。在算例分析中,指出了直流线路的可观测性对状态估计程序收敛的影响,并验证了文中所述算法的效果。     

基于双向迭代的交直流互联电力系统潮流计算

提出一种基于双向迭代技术的交直流互联电力系统潮流计算的新算法。算法针对交流系统和直流系统的完整电路模型,以换流器交流母线电流作为协调变量,分别建立含该协调变量的改进交流系统和直流系统潮流方程。并通过线性变换,先后推导出一组直流系统和交流系统的标准形修正方程,从而实现前推计算交流系统变量修正量,回代计算直流系统变量修正量的双向迭代计算。算法在数学上保持了统一迭代法的收敛特性,在结构上继承了交替迭代法控制方式切换简易的特点。在一个典型的交直流测试系统上论证了该算法的有效性,同时在一套南方电网完整结构的大规模系统上论证了该算法的实用性。     

基于内点法的交直流系统电压稳定性评估

针对交直流系统稳定分析时直流变量约束、运行方式调整以及计算收敛性问题,基于原始-对偶内点法提出分段求解交直流系统负荷裕度的新算法。由交直流网络间的耦合关系和换流器转换方程,推导出直角坐标系交直流系统的Jacobi、Hessian矩阵,进而用原始-对偶内点法求解直流控制方式不变的交直流系统的负荷裕度。交直流系统直流控制方式会发生调整,提出分段求解负荷裕度的方法,即分别用内点法求解系统不同直流控制方式的最大负荷增量再求和,该方法能方便考虑直流变量约束及运行方式的调整。经算例验证该算法在交直流系统稳定计算中对初始值选择要求不高,收敛迭代次数少。     

含VSC-HVDC的交直流混合系统的状态估计解耦迭代算法

针对以电压源换流器（Voltage Source Converter, VSC）为基础的新一代高压直流输电,推导了直流系统的数学模型,以状态估计为着眼点,建立了交直流混合系统的状态估计模型,并在此基础上提出了一种解耦迭代算法。该算法根据雅克比矩阵的特点,运用数学方法对交流子系统和直流子系统进行严格解耦,从而将交直流混合系统分为交流子系统和直流子系统2部分,实现了交、直流子系统的分开迭代求解。计算过程中未做任何假设,因此完整计及了交、直流子系统间的耦合性,算法精度高,同时该算法在编制程序时可以充分利用纯交流系统的状态估计程序,因此具有良好的继承性。IEEE 14、IEEE 30、IEEE 57节点测试系统的仿真结果表明了所提算法的有效性。     

改进遗传算法在电网规划中的应用

交直流系统是一个切换系统,其稳定域非常复杂,相关研究几乎空白。提出包含完整直流运行状态的全状态直流模型,很好地模拟了交直流系统固有的切换特性。计算了单机无穷交直流全状态系统在不同直流运行方式下的相图,分析了单机无穷交直流全状态系统的稳定域特性以及子系统切换规律,并与单机无穷纯交流系统以及单机无穷交直流简化系统的特性作对应比较。结果表明,完整的直流运行状态以及子系统的切换特性使得单机无穷交直流全状态系统具有非常复杂的稳定域特性,研究成果可以为交直流系统稳定域研究提供一定参考,但仍需进一步的深入分析。     

基于全状态直流模型的交直流系统稳定域相图分析

交直流系统是一个切换系统,其稳定域非常复杂,相关研究几乎空白。提出包含完整直流运行状态的全状态直流模型,很好地模拟了交直流系统固有的切换特性。计算了单机无穷交直流全状态系统在不同直流运行方式下的相图,分析了单机无穷交直流全状态系统的稳定域特性以及子系统切换规律,并与单机无穷纯交流系统以及单机无穷交直流简化系统的特性作对应比较。结果表明,完整的直流运行状态以及子系统的切换特性使得单机无穷交直流全状态系统具有非常复杂的稳定域特性,研究成果可以为交直流系统稳定域研究提供一定参考,但仍需进一步的深入分析。     

多端交直流系统状态估计

综合分析了近些年来关于多端交直流系统（ＡＣ／ＭＴＤＣ）状态估计的算法,并提出了一种ＡＣ／ＭＴＤＣ状态估计分析的算法－改进交替求解法,此方法由于在对交流系统和直流系统进行解耦时未忽略耦合量,所以可以保证算法的收敛性。同时,由于对交直流系统实现了解耦,此算法可以采用简便的交直流系统交替迭代形式,并能很方便地与现有的交流状态估计算法相结合,且实现简单,算例验证了所提出的方法是正确的,有效的。     

一种交直流潮流PQ解耦算法

本文根据直流系统特点和快速PQ解耦特点，提出的交直流潮流算法不仅具有简捷、可靠的特色，而且易于考虑换流器和直流系统的众多约束，它克服了以往联立求解法和交替求解法的缺点。通过反映交流子系统与直流子系统之间耦合性质的关系方法，对换流器各种不同控制形式及直流系统各种不同运行方式，能够准确而简捷地考虑直流系统变量对交流系统潮流方程的影响。文中研究了采取不同修正方案修正B”对交直流潮流收敛性的影响，并给出了本文方法同以往一些交直流潮流算法的对比。计算结果表明：本文方法比以往的算法快速而且对各种不同控制形式和运行方式有较强的适应性。     

含VSC- HVDC的交直流混合系统状态估计

针对以电压源换流器(VSC)为基础的新一代高压直流输电(HVDC),对含VSC-HVDC的交直流混合系统进行静态状态估计.介绍了VSC-HVDC的稳态模型.通过确定交直流混合系统的量测函数、状态变量和雅可比矩阵,建立了含VSC-HVDC的交直流混合系统的状态估计模型;在基本加权最小二乘状态估计算法的基础上,提出了含VSC-HVDC的交直流混合状态估计同时迭代求解法:对经过修改的IEEE 14、IEEE30、IEEE 57节点系统算例进行仿真,从算法的估计误差、迭代次数和计算速度等方面验证了算法的有效性和实用性.