多电压等级交直流配电系统潮流分析

随着分布式电源及直流负荷的发展,兼具安全、可靠、高效的交直流混合配电网将成为未来配电网发展的一种重要形式。基于电压源型换流器的直流配电网具有可控性强、电能质量问题少、经济性好等优点,但同时也引入了有别于交流配电网的潮流计算问题。为此,文章首先建立了考虑换流器损耗以及直流变换器损耗的潮流计算模型,并给出损耗参数计算方法。其次介绍了直流系统潮流模型的求解方法,重点考虑了电压源型换流器和DC/DC变换器控制方式对潮流计算的影响,针对不同的控制策略给出不同的潮流求解方法,并给出了当潮流越限时几种有效的解决措施。最后利用IEEE 33节点直流配电网算例验证了提出的损耗模型的正确性和潮流求解方法的有效性。     

采用直流和交流功率传输分布因子的输电权交易

对比分析了基于直流和交流潮流的功率传输分布因子，认为交流的功率传输分布因子更能准确反映系统运行点变化对潮流的影响。文中还把交流传输分布因子与基于交流潮流的输电权相结合，为我国实现交流模型下的输电权交易探索了新思路。IEEE 9节点算例表明了交流功率传输分布因子比直流功率传输分布因子具有更高的准确性及有效性。     

Market Clearing and Settlement Using Participant Based Distributed Slack Optimal Power Flow Model for a Double Sided Electricity Auction Market – Part II

Even though non-linear Optimal Power Flow model proposed in part I of this paper provide accurate results there are difficulties in solving a full non-linear Optimal Power Flow model since it is a very time consuming. Due to speed and robustness, Linear Programming model is preferred by the system operators for nodal price calculations. It is a challenge to incorporate transmission losses into the losses linear DC power model. In this paper to model line flow operating limit inequality constraint a lossless Participant Based Distributed Slack DC Power Flow model is derived from Newton-Raphson state correction scheme used in part I of this work. An equivalent lumped linear model for the Participant Based Distributed Slack Lumped Nonlinear Optimal Power Flow model called Participant Based Distributed Slack Lumped Linear Optimal Power Flow model is developed in part II of this paper. The results for market clearing and settlement of double sided electricity market by the proposed lumped linear model are compared with the nonlinear model proposed in part I of this work using case studies on PJM system, IEEE 30 bus system and IEEE 118 bus system. The results obtained indicate the speed and robustness of the proposed linear model.     

基于网络流和内点法的电力系统动态经济调度

该文用线性约束网络流来描述电力系统动态经济调度问题,它在计及机组出力上下界约束和输电元件传输功率上下界约束的同时,也考虑了电力网络中功率的流动应遵循的自然规律—K irchhoff定律,确保了网络流模型解与直流模型解的一致性,并用内点法进行求解。内点法克服了传统方法难以精确处理不等式约束的弊端,使计算结果更精确。同时采用变量重组、矩阵既约和约束松弛技术,减少计算量,加快了计算速度。计算结果表明:该文方法是可行和有效的。     

基于改进直流潮流算法的潮流计算收敛自动调整方法研究

为了获得潮流计算的收敛解,传统的方法是一次又一次地反复手动修改系统预设。随着电力系统规模的扩大和复杂性的提高,调度和规划人员获得收敛的潮流计算结果的难度进一步增大,因而有必要实现一种潮流计算收敛的自动调整方法。为此,提出了一种基于改进直流潮流算法的潮流计算收敛自动调整方法。根据高压电网潮流计算中有功无功弱耦合的特点,分别对有功无功进行调整,先调整有功功率,再调整无功功率。对于有功功率的调整,在改进直流潮流算法的基础上设计了局部有功平衡的量化指标。对于无功功率的调整,设计了虚拟无功网络和局部无功平衡的量化指标。使用智能优化算法或强化学习对有功和无功进行调整,以使得潮流恢复收敛。使用所提方法对IEEE 118节点系统和实际电网系统进行了潮流的自动恢复调整,验证了该方法的可行性和有效性。     

电力系统并行恢复分区新模型及算法

制定合理的电网并行恢复分区方案可以有效缩短系统恢复时间,而如何构建更为有效的分区模型及算法是该问题的关键。提出了电网并行恢复的分区新模型及快速求解算法。首先根据系统恢复的实际过程,构建了完善的系统并行恢复最优分区新模型;进而,为了克服大型混合整数非线性规划问题求解的困难,提出了分步求解策略:先基于电气距离对待启动机组进行划分和调整;再基于电气距离和潮流追踪算法的负荷分区和调整。所构建的模型相对比较完整,所提算法计算性能好且易于实现,而有望用于工程实际。不同规模算例验证了所提模型及算法的有效性和正确性。     

同步电机的谐波参数模型和谐波潮流计算

在文献 [1 ,2 ]的基础上重新推导了同步电机的谐波参数模型 ,并对其物理意义赋予了新解释 ;介绍了几种有关的电力元件谐波参数模型 ;编制了相应的谐波潮流计算程序 ,并进行了大量计算。在分析计算结果的基础上 ,指出了常用的不计同步电机会派生谐波的“无源”模型 ,不可能用以分析源于电力元件不对称而实际存在的谐波潮流 ,对由于元件非线性而衍生的谐波潮流也会带来计算误差 ;推荐采用重新建立的同步电机模型     

计及电流潮流控制器的直流电网潮流计算

电流潮流控制器(Current Flow Controller,CFC)可以增加直流电网潮流控制自由度,实现直流电网潮流优化分布,但也使得原始潮流算法对于加装控制器后的直流电网不再完全适用.基于等效功率注入模型和联立求解法,文中提出了一种特定潮流控制目标下,计及CFC的直流电网潮流算法.将CFC对被控支路潮流的调配作用...     

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。     

计及电压与无功功率的直流潮流算法

直流潮流算法在电力系统中应用广泛,但目前的直流潮流算法大多无法准确计算节点电压幅值和支路无功潮流。因此,文中基于经典直流潮流算法,考虑无功功率方程,提出了一种计及电压与无功功率的直流潮流算法,可在保留直流潮流算法线性与快速性的前提下,实现节点电压幅值与无功潮流的近似求解。对IEEE 118节点系统、Polish 3012节点系统和国内实际大系统的仿真验证表明,所提出的改进直流潮算法能够精确、快速地求解系统中的节点电压幅值与无功潮流。     

Teaching learning based algorithm for OPF with DC link placement problem

Optimal Power Flow (OPF) is an important operational and planning problem in minimizing the chosen objectives of the power system. The recent developments in power electronics allow replacing the existing transmission lines by DC links with a view of making the operation more flexible, secure and economical. This paper formulates a new DC link placement problem through extending the standard OPF to embrace DC link equations and presents a heuristic optimization technique, inspired from the teaching–learning process in class rooms, for solving the problem. The solution process involves sequential NR based AC/DC power flow. It presents simulation results of two IEEE test systems with a view of demonstrating its effectiveness.     

多种控制方式下交直流系统潮流算法改进

在对交替迭代法进行研究的基础上,发现直流输电系统系数矩阵在某种控制方式下可能奇异,对该系数矩阵在各种不同控制方式下的可逆性进行了分析和证明,指出直流输电系统方程系数矩阵可能出现不可逆的运行情况,并提出了在这些情况下交直流潮流算法的改进方法。文中提出的改进交替求解法经过实验测试,效果令人满意。     

基于直流潮流计算的风电接入能力分析

依据电力系统分析中采用的直流潮流算法,研究了风电功率在静态安全约束下的传输功率能力,建立了传输功率约束的详细数学模型以及基于直流潮流的简化模型并给出了求解方法,对大规模互联电网建立了交流潮流与有功功率约束相结合的实用模型。通过系统中的算例表明,该方法简捷、可靠,能够满足实际分析计算需要。     

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。     

计及潮流转移特性的直流潮流控制器优化配置

直流电网的潮流可控支路数遵循N−1原则,在线路上安装直流潮流控制器可提升直流电网的潮流控制自由度。现有关于直流潮流控制器配置的研究都只关注其稳态特性,考虑到直流系统发生断线故障可能导致线路过载,从潮流转移的角度提出一种新的直流潮流控制器配置方法。建立安装直流潮流控制器后的直流电网数学模型,应用灵敏度分析结合潮流分布情况确定直流潮流控制器安装位置,提出直流系统潮流转移熵,结合直流系统加权潮流熵对直流潮流控制器进行优化。仿真结果显示,在不同运行方式下,采用所提方法进行优化不仅能改善潮流分布,还能优化直流线路的潮流转移特性,且N−1故障后重载线路的平均负载率明显降低,验证了所提方法的有效性。     

适用于柔性直流电网的多端口直流潮流控制器

现有的直流潮流控制器大多为双端且仅能辅助控制一条线路上的潮流。为全面控制直流电网潮流分布,文中提出了一种适用于柔性直流电网的多端口直流潮流控制器,它可以同时控制多条线路上的潮流且易于拓展。首先,在充分研究已有直流潮流控制器的基础上,提出了多端口直流潮流控制器的拓扑结构并详细阐述了工作原理;其次,研究了多端口直流潮流控制器的等效电路,进而设计了能够使其稳定运行的控制策略;最终,在RT-LAB仿真平台中搭建了舟山五端柔性直流输电系统并安装了三端口直流潮流控制器,对所提拓扑结构和控制策略进行了仿真验证。     

A new sequential AC–DC power flow algorithm for multi‐terminal HVDC systems

This paper presents a new algorithm based on the sequential method for power flow calculation in integrated multi‐terminal, high‐voltage, direct current (HVDC) systems. Unlike similar studies in the literature, a real equivalent circuit model is considered for under‐load tap changer (ULTC) transformers of the DC converters, for the first time. So, new DC equations are obtained. Thus, exact and accurate results can be obtained for practical applications by the proposed algorithm. Adjustment effects of the DC converters' ULTCs tap values are included in the Jacobian matrix instead of the bus admittance matrix in the sequential AC power flow algorithm as well as other ULTCs in AC system. To this aim, new equations for the calculation of power and Jacobian matrix elements are obtained for the AC system. The proposed approach is tested on the modified IEEE 17‐bus AC–DC test system. Numerical results show that the proposed approach is accurate and reliable in convergence. © 2017 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

电压型直流潮流控制器优化配置方法

直流潮流控制器可提高线路潮流的可控性,针对多点电压下垂控制的直流电网,提出了一种电压型直流潮流控制器的优化配置及变比计算方法。建立了含潮流控制器的直流电网数学模型,采用灵敏度方法研究控制器对网络潮流分布的影响,从整个电网的角度得到直流潮流控制器最佳配置位置。针对加权潮流熵无法突出反映线路过负荷的情况,提出直流电网改进加权潮流熵,并将其作为目标函数,对系统潮流进行优化控制,由此得到对应的直流潮流控制器变比。以海上六端直流电网模型为例,验证了所提方法的有效性。     

基于改进增广节点方程的柔性互联配电网统一潮流计算方法

未来柔性配电网中的直流环节可能以大量、分散的变流器形式与交流电网耦合,建立统一联立的计算模型对系统准确、高效求解将更具适用性.提出了一种基于改进增广节点方程的柔性配电网潮流分析建模方法.首先,建立了基于改进增广节点方程的交流和直流电网的网络模型,以及各类型节点的潮流约束.然后,考虑了作为耦合环节的换流器及智能软开关等包含多种控制模式的电力电子设备模型,形成了柔性配电网潮流计算的改进增广节点方程,并采用牛顿-拉夫逊法实现了对模型的求解.最后,通过改进的IEEE 123节点柔性配电网算例验证了所提算法能够有效实现对电力电子化柔性配电网的求解,并适用于包含多种运行模式场景下的系统时序潮流计算.     

基于交直流关联最小雅可比矩阵结构的潮流算法

随着直流输电比例的不断增加,以交流输电为主的电网,其潮流计算必将考虑直流输电影响以及交直流关联的机制等基础问题。为此,文中根据直流输电单元的物理方程,以及其不同控制方式间的相通性,在潮流计算中增加直流输电单元的直流电流作为状态变量,以实现直流输电单元与交流(整流、逆变)系统的有机关联。由此建立交直流混合潮流模型,并基于牛顿法进行求解。该研究在力求保留交直流潮流关联机制前提下,使雅可比矩阵维数最小,实现交直流潮流关联机制的直接可观,为评价或调控交直流混合电网提供基础工具。以22节点系统为例,验证了所提算法的有效性。