电力网络节点–回路混合分析方法的基本原理

在π型等值的基础上,将节点注入功率等值为电压源,以阻抗支路为链支、接地支路为树支,建立网络的节点电压方程和回路电流方程,从而形成混合分析方程。并对潮流计算过程中出现的节点类型以及负荷模型处理等问题进行了详细的阐述,说明基本回路数为总支路数量减去退化回路数量,并形成简化计算方法以及迭代解析方法;对潮流方程解的存在性和多值性进行了分析,揭示其与电压稳定性关系密切。以IEEE-30节点系统进行仿真计算,计算结果表明,基于节点电压–回路电流的混合分析方法是电网络分析的基础,可根据需要很方便地形成单独的节点电压潮流算法或者回路电流潮流算法。     

计及接地支路的直流潮流算法

在考虑无功注入和线路电阻的基础上,计入接地支路的影响并仍保持了直流潮流方程的线性形式,提出了适合于计算输电系统无功功率的直流潮流算法。该算法利用完整的节点导纳矩阵形成相应的并联元件导纳项,在不改变直流潮流方程线性形式的情况下计入接地支路中并联元件的影响。通过修正相角的回代求出所有PQ节点的电压幅值,结合复功率潮流方程可同时求得系统的有功功率和无功功率。IEEE-118节点算例结果表明:与不考虑接地支路的直流潮流算法相比,所提出的算法在保持现有直流潮流算法的有功潮流计算精度的前提下,提升了电压幅值和无功潮流的计算精度,使直流潮流算法适用于输电系统无功功率的计算。     

基于改进回路电流法的配电网潮流通用算法

针对传统的回路电流潮流算法在进行节点编号时需要添加虚拟支路形成二叉树的缺点,提出一种新的节点编号方法,简化编号过程并提高算法效率;针对回路阻抗矩阵分解算法的优化问题,在原有的只对其中部分元素优化计算的基础上,提出了所有元素均参与优化的回路阻抗矩阵LU分解算法;基于该改进的回路电流法,提出可以计算含有PV节点和弱环网的配电网潮流通用算法,并用PG&E的69节点配电网对算法的有效性进行了验证。     

基于改进回路电流法的配电网潮流通用算法

针对传统的回路电流潮流算法在进行节点编号时需要添加虚拟支路形成二叉树的缺点,提出一种新的节点编号方法,简化编号过程并提高算法效率;针对回路阻抗矩阵分解算法的优化问题,在原有的只对其中部分元素优化计算的基础上,提出了所有元素均参与优化的回路阻抗矩阵LU分解算法;基于该改进的回路电流法,提出可以计算含有PV节点和弱环网的配电网潮流通用算法,并用PG&E的69节点配电网对算法的有效性进行了验证.     

大规模交直流系统潮流计算的实用化模型

给出了一种不发散的大规模交直流系统潮流计算的实用化模型.通过在交直流潮流方程组引入一组松弛量,将常规的潮流计算转换为松弛量平方和最小的非线性规划模型.在该模型中引入不等式约束以反映运行约束及直流控制方式.采用内点法求解该模型,减少修正方程的维数,使之与牛顿-拉夫逊潮流计算修正方程具有完全相同的维数,而且修正方程的系数矩阵具有对称正定特性.采片j近似最小度(approximate minimum degree,AMD)算法与改进平方根分解法来求解修正方程以提高程序计算速度.该模型具有如下特点:无需特殊的初值计算环节:能够适应具有大量小阻抗与负阻抗支路的系统;在潮流有解、潮流无解、可行域边界附近具有良好的、一致的收敛性.在6891节点含8同高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)线路的测试系统的潮流计算中验证了所提算法的有效性和高效性.     

配电网潮流前推回代法的一种简单实现方法

针对以往的前推回代实现方法需要复杂的节点和支路分层编号,导致算法复杂,程序效率低下等问题,根据配电网络的特点,通过构造特殊的节点与支路数据结构,形成配电网络对应的树结构,完全确定配电网络拓扑结构。通过对树的后序遍历回代修正节点电流,对树先序遍历前推修正节点电压,不断迭代直至收敛,形成一种实用的配电网潮流计算方法．分析表明该方法无需复杂的网络编号、不用形成导纳矩阵。算例表明该方法编程简单、结果精确。     

基于改进前推回代法的辐射状配电网潮流计算

在分析现有配电网潮流计算方法的基础上,针对辐射型配电网潮流计算中广泛采用的前推回代法需要复杂编号的情况,提出了一种不需要对配电网重新编号的分层前推回代算法。该算法将网络支路按层次进行分类,得到支路层次矩阵,从而可以不必对节点和支路重新编号计算支路功率损耗和各节点电压。并且由于同一层次的支路功率之间没有前后关联,因此同层次内完全可以实现功率或电压的并行计算,对于大型配电网络,可以提高其计算速度。最后用算例证明了方法的有效性。     

基于改进邻接矩阵的稀疏技术及其在电力系统计算中的应用

针对存储网络拓扑结构的邻接矩阵具有高度稀疏的特点,对其表现形式进行改进,并将改进后的邻接矩阵应用于节点优化编号、检索信息的提前确定以及节点导纳矩阵的形成。在因子分解过程中,为实现列方向的非零检索,增加了列向的存储信息,并制定相应的检索方式。根据优化编号过程中新增支路与因子分解非零注入元的关联性质,在优化编号的同时,记录新增元素的位置并形成存储框架。将所提稀疏技术应用于谐波阻抗扫描与等值程序的开发,对6个电力系统的测试结果表明,随着系统规模的增大,所提方法与传统方法及NIMSCAN程序相比,可显著提高节点方程的求解效率,适用于大规模电力系统的分析与计算。     

考虑节点类型的节点优化方法改进

在潮流计算的节点优化方法中,传统的节点优化方法并未考虑各类型节点在形成修正方程时的不同作用。在分析PQ节点、平衡节点和PV节点在形成修正方程过程中作用的基础上,提出在半动态节点优化过程中针对各类型节点的特点进行区别处理的改进方法,经对算例进行节点编号优化试验,证明本方法可增强节点优化效果,并且不增加节点优化的工作量,进而加快潮流计算的速度。     

图形化树状网潮流计算程序开发

利用面向对象的程序设计思想,采用控件数组和运行时添加控件的方法开发了一款无需节点和支路编号的图形化树状网络潮流计算程序,节点和支路数据之间的关联关系依靠各自对应的控件数组元素下标之间的关系自动形成,具有友好的人机界面。最后,用30节点的算例验证了算法和程序的正确性。     

含PV节点的配电网合环潮流算法

随着分布式电源(Distributed generation,DG)的接入,配电网合环场景发生改变,给配电网合环潮流计算提出了新的要求。以PV型DG为例,提出一种含PV节点的配电网合环潮流算法。针对前推回代法处理PV节点和环网能力弱的特点,利用改进灵敏度矩阵对PV节点进行无功修正,实现对PV节点的处理。依据叠加原理,用合环功率补偿法对合环端口节点进行功率补偿,从而实现配电网合环潮流计算。最后对IEEE 33节点测试系统进行仿真分析,结果表明该算法能够有效解决含PV节点的配电网合环潮流计算问题。     

基于混合注入模型的光伏并网潮流计算研究

首先提出将光伏电站计入网络参数的潮流计算策略,充分考虑光伏电站及电网的相互影响,通过一次计算同时得到光伏电站、电网两部分的潮流结果。针对光伏电站并入输电网问题,提出光伏电站网络化简策略,减少网络节点增加个数,减小雅克比矩阵增大规模。求解潮流时,提出基于电流/功率混合注入模型的牛顿拉夫逊(NR)潮流算法。该算法既继承了常规电流注入模型迭代时,雅克比矩阵PQ节点分块矩阵的非对角元素恒定不变的优点,又降低了雅克比矩阵的规模,节省存储空间。针对混合注入模型的混合坐标问题,提出坐标转换策略,将潮流方程右侧均转换到同一坐标下,使潮流方程变得整齐,程序编写方便。最后,从青海某光伏电站中选出4路光伏阵列并网线路接入IEEE30节点系统,基于其实际参数,进行并网潮流计算,验证了本文算法的可行性。     

基于二维链表的稀疏矩阵在潮流计算中的应用

介绍了一种基于二维链表的稀疏矩阵存储方法,并将该方法应用到潮流计算中.通过改进二维链表的存储结构、用LU扩展的方法计算LU分解过程中的注入元位置、在稀疏矩阵中预先增加冗余元素存储注入元、针对LU分解的特点优化潮流方程的结构等技术,实现了对稀疏矩阵技术和潮流方程的优化,从而进一步提高了潮流计算的效率.对大系统的潮流计算证明,与传统的潮流算法相比,采用改进二维稀疏矩阵技术的潮流算法的计算速度显著提高,特别适合大规模电力系统的潮流计算.     

A load flow method for weakly meshed distribution networks using powers as flow variables

The relationship between the branch powers and the node-injection powers were developed with the node-branch incidence matrix. Then based on two accurate formulas to estimate the voltage drop and angle difference, a new load flow algorithm for weakly meshed distribution systems was presented. By using active and reactive power rather than complex currents as flow variables, the algorithm reduces the computational complexity and has higher efficiency. Moreover, in order to deal with the PV nodes, a new solution was introduced based on Thevenin’s equivalent circuit. The solution deduced an accurate calculation formula to update the reactive power injections of PV nodes at each iteration and to fix voltage magnitude of PV nodes at specified values. The proposed load flow algorithm is essentially still belongs to the loop-analysis based method and has a strong ability to deal with meshed network. It reduces the iteration number and has a faster calculation speed even when network becomes more meshed and has more PV nodes. The numerical tests proved that the new method is robust and has excellent convergence characteristics.     

一种基于回路电流法的有源配电网潮流算法

提出一种基于回路电流法的主动配电网三相潮流算法,并提出风机等多种分布式电源在该算法中的计算模型。首先建立配电网络对应的图,然后将基本回路电流、变压器原边支路电压、非恒阻抗负荷支路电压、分布式电源支路电压、异步电机正序负序电压、转差率作为未知量,列写回路KVL方程、变压器原副边电流方程、负荷功率平衡方程以及分布式电源相关方程,推导Jacobian矩阵,并利用牛顿法求解方程。该方法不需要PV节点转化为PQ节点的过程,也不需要将环路解列及复杂的节点编号,没有对Jacobian矩阵进行简化和近似,具有二阶收敛性。算例表明,所提方法计算速度快,能够处理所有常见的分布式电源,具有较强环路处理能力,且比前推回推法有更好的收敛性。     

基于带权网络的Floyd算法对潮流转移路径搜索研究

文章运用基于图论的Floyd算法求解系统发生故障后的潮流转移路径。基于系统发生故障后潮流会优先流向与故障线路电气距离相近的输电线路的原理,采用Floyd算法通过在图的带权矩阵中用插入顶点的方法构造出n个矩阵,用简单的矩阵计算得到距离矩阵和路径矩阵,从而求得潮流转移的主要路径,减小分析全网时的计算负担并节约在线分析时间,方便实现快速的安全保护并降低发生连锁故障的可能性。文章以重庆电网为例进行仿真计算,验证了该方法的正确性和可行性。     

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...     

基于功率流的混合配电网潮流计算方法

基于配电网络的支路功率、支路功率损耗与节点注入功率的关系,推导了一种计算弱环配电网的潮流算法,该算法推导了一个混合求解矩阵,可以同时处理连支支路和PV节点,简化了计算过程。同时,该算法以功率流而不是复电流相量为参变量,实现了有功和无功分别计算。多个算例计算结果表明,该算法可达到牛顿-拉夫逊和回路计算法的计算精度,并且具有较高的计算效率,尤其是该算法的简化处理后,计算速度快、计算精度高。     

考虑传输容量约束的配电网可靠性快速评估

在最短路法的基础上提出一种等值递推的可靠性等值计算方法,该方法按负荷点与馈线根节点之间的距离对其进行分层排序,并根据负荷所在节点的层号逐级计算其可靠性指标。在计算每一层负荷点的可靠性时,同时求出该层及以上所有设备的可靠性等值电路并为后续计算所用。另外提出一种计算形式简单的应用于辐射状电网的定雅可比矩阵牛顿潮流法,用于计算传输容量对配电系统可靠性的影响。基于图上因子分解法对辐射状电网的网络拓扑和因子图的拓扑进行了分析,证明2者是相同的,在此基础上开发了与面向支路的前代、回推法具有相似程序实现形式的牛顿潮流算法。该算法易于编程实现,同时保持了传统牛顿法的快速收敛性的优点。算例结果表明文章提出的可靠性评估算法具有较高效率。     

基于扩展功率方程的网损微增率算法

从支路功率传输模型出发,将节点注入系统功率分为2部分:一部分作为节点向系统负荷传输功率时产生的损耗,并将这部分损耗用系统网损表示;另一部分作为该节点向系统负荷提供的功率.将网损变量引入节点功率方程得到扩展功率方程,然后对扩展后的雅可比矩阵求逆,进而求得节点网损微增率.该算法的计算结果不受平衡节点位置影响,并且可求得包括平衡节点在内的系统各节点注入有功功率和无功功率的网损微增率.算例结果验证了所提方法的有效性