考虑配电网电能质量改善的分布式光伏优化调度方法

针对配电网中存在的电压越限、谐波畸变、三相不平衡等问题,从综合改善多电能质量问题的角度出发,研究了一种配电网分布式光伏优化调度模型及其求解方法。首先,分析了分布式光伏并网逆变器进行无功功率、谐波电流及不平衡功率补偿的控制方案;在此基础上,以可调度分布式光伏的三相功率及谐波电流输出为控制变量,基于配电网三相基波及谐波潮流方程,建立了最小化网络损耗、不平衡电压以及谐波电压的最优潮流模型;然后,提出了一种潮流计算与优化计算交替迭代的两阶段优化求解算法,对非凸非线性的最优潮流模型进行变量削减,并将其转换为凸二次约束二次规划模型从而实现高效求解;最后,通过一个162节点三相配电网进行算例分析,结果表明,根据最优潮流模型结果对分布式光伏进行调度后,配电网谐波畸变、三相不平衡以及电压越限问题得到了有效改善,且两阶段优化求解算法的计算效率也满足配电网调度时间要求,验证了所提分布式光伏优化调度方法在改善配电网电能质量方面的有效性。     

考虑配电网电能质量改善的分布式光伏优化调度方法

针对配电网中存在的电压越限、谐波畸变、三相不平衡等问题,从综合改善多电能质量问题的角度出发,研究了一种配电网分布式光伏优化调度模型及其求解方法。首先,分析了分布式光伏并网逆变器进行无功功率、谐波电流及不平衡功率补偿的控制方案;在此基础上,以可调度分布式光伏的三相功率及谐波电流输出为控制变量,基于配电网三相基波及谐波潮流方程,建立了最小化网络损耗、不平衡电压以及谐波电压的最优潮流模型;然后,提出了一种潮流计算与优化计算交替迭代的两阶段优化求解算法,对非凸非线性的最优潮流模型进行变量削减,并将其转换为凸二次约束二次规划模型从而实现高效求解;最后,通过一个162节点三相配电网进行算例分析,结果表明,根据最优潮流模型结果对分布式光伏进行调度后,配电网谐波畸变、三相不平衡以及电压越限问题得到了有效改善,且两阶段优化求解算法的计算效率也满足配电网调度时间要求,验证了所提分布式光伏优化调度方法在改善配电网电能质量方面的有效性。     

配网电能质量监测与高级分析软件平台的设计与实现

为了更好地管理配电网的电能质量问题,研发了配电网电能质量监测与高级分析软件平台。构建了平台软件的总体框架结构,详细介绍了软件平台开发中使用的技术路线。结合配网的特点和现状,研发了适用于配电网的电能质量评估、谐波潮流算法、谐波源定位等核心算法,率先提出了“基于纵横向区域配电网电能质量智能评估算法”,“基于计量自动化系统的谐波潮流计算算法”和“基于负荷分类和负荷容量的下级谐波源查找技术”。本软件平台已经在东莞配网实际运行,运行效果良好,改善了东莞配网的电能质量问题。     

基于随机森林算法的综合能源配电网电能质量评估方法与网架优化模型

文中针对综合能源配电网存在的电能质量问题考虑采用网架优化措施进行优化。对计及电压偏差、谐波电压、电压波动、三相不平衡度四个指标采用层次分析法建立综合能源配电网电能质量评估体系,其中基于模糊层次分析法确定评估体系各指标的主观权重,以综合能源配电网网架优化方案为控制变量,考虑到系统中多种能源形式的互补运行,以配电网电能质量评估指标最大化为目标函数,计及配电网网络拓扑约束,节点电压约束,网络辐射状约束等必要约束条件建立配电网网架重构优化模型。针对随机森林算法分析其运行原理,并基于随机森林算法对所建立的模型设计模型求解流程,进行仿真算法分析,说明所建立的模型能够改进配网电能质量,验证了模型的正确性和有效性。     

分层三相配电网潮流算法及变压器详细模型推导

提出一种基于道路矩阵的分层三相配电网潮流算法,该算法把复杂的配电网划分成较小的子网络来计算。通过把变压器看作一个特殊的层模块,实现了含变压器的三相不平衡潮流计算。推导了变压器的详细模型,该模型考虑了绕组连接方式、相位偏移、分接头位置、绕组阻抗不对称和中性点接地阻抗等问题,同时该模型解决了基于节点导纳矩阵模型中的导纳阵奇异的问题。IEEE算例分析表明,所提算法和变压器模型是合理和正确的。     

计及电能质量影响的智能配电网孤岛划分策略

现有智能配电网孤岛划分研究主要从功率平衡的角度出发,对电网安全约束考虑不充分,未考虑电能质量的影响,难以保证孤岛安全可靠运行。提出一种计及电能质量影响的智能配电网孤岛划分策略。故障后,首先计及联络开关进行网络连通性分析,进行初始孤岛划分。然后,对每个初始孤岛,建立切负荷-网络重构双层优化模型,并采用微分进化算法和混合粒子群算法求解,以降低搜索空间维数。具体地,在切负荷优化模型中,在允许频偏范围内充分发挥DG的调频特性,以减少负荷切除量;在网络重构优化模型中,建立包含频率约束、负序及谐波不确定性约束的电能质量综合约束集。提出基于序列二次规划法的配电网柔性潮流算法计算频率偏移条件下的孤岛潮流,引入点估计法进行负序、谐波不确定性分析,以改善孤岛的电能质量,提高其运行可靠性。最后,基于实际复杂配电网算例,验证了该策略的有效性和优越性。     

神经网络控制APF综合治理研究

针对分布式新能源、电动汽车以及各种储能装置的大量接入,给低压配电网带来三相不平衡及电网谐波等电能质量问题,提出一种基于小脑神经网络(CMAC)与比例积分(PI)算法相结合控制的有源电力滤波器(APF)控制方法,对低压配电网中的三相不平衡及谐波等问题进行了有效治理。仿真结果表明,该控制方法对治理低压配电网三相不平衡与谐波问题效果明显,克服了网侧电流存在突波的现象。     

基于三相谐波潮流的电能质量仿真决策系统

谐波分析是电能质量分析的重要组成部分。首先论述了谐波等电能质量问题的监控、测量、分析、决策与控制的现状,在此基础上,介绍了基于解耦-补偿理论的实用三相电力系统谐波潮流计算程序。以该实用三相电力系统谐波潮流计算程序为核心,开发了电能质量仿真决策系统平台。应用该平台可对电网中的谐波等电能质量问题进行模拟分析,并可为系统运行分析人员提供控制与决策的依据。该平台的建立为三相电力系统谐波潮流计算从理论到实际应用的实现奠定了基础。通过对实际电网以谐波为主的电能质量问题的计算分析,证明了该系统平台具有很强的实用性。     

基于三相谐波潮流的电能质量仿真决策系统

谐波分析是电能质量分析的重要组成部分。首先论述了谐波等电能质量问题的监控、测量、分析、决策与控制的现状,在此基础上,介绍了基于解耦-补偿理论的实用三相电力系统谐波潮流计算程序。以该实用三相电力系统谐波潮流计算程序为核心，开发了电能质量仿真决策系统平台。应用该平台可对电网中的谐波等电能质量问题进行模拟分析，并可为系统运行分析人员提供控制与决策的依据。该平台的建立为三相电力系统谐波潮流计算从理论到实际应用的实现奠定了基础。通过对实际电网以谐波为主的电能质量问题的计算分析，证明了该系统平台具有很强的实用性。     

D—STATCOM主电路的研究与仿真分析

D—STATCOM是一种重要的用户电力装置,它能改善配电网的电能质量,能综合解决配电网中电压波动与闪变、无功、谐波和三相电压不平衡等电能质量问题,并且具有自适应能力强、动作响应速度快和补偿效果好等特点。     

中压不接地配电网三相潮流新方法

在大量分布式电源接入中低压配电网的新形势下,三相潮流计算是分析其影响的基本手段。针对现有中压不接地配电网三相潮流研究主要采用人为设置参考中性点/零序电压的方式,导致无法仿真分析中性点/零序电压偏移、不接地网络零序潮流和相-地电压不平衡等情况,提出一种中压不接地配电网三相潮流新算法。首先,提出不接地配电网三相潮流在节点变量和导纳矩阵方面的特殊性。然后,设计基于功率平衡方程和牛拉法,采用导纳矩阵可逆化处理和矩阵替换技术实现约束零序电流为零的不接地配电网三相潮流算法。最后,基于6节点系统和修改的IEEE123算例仿真不接地配网的潮流,结合PSCAD验证所提方法在不同场景下的准确性以及在大电网中的适用性和收敛性,并在地市电网中进行实际应用。算例分析表明,所提算法计算结果准确,具有良好的工程实用性。     

修正节点接入导纳潮流算法

针对牛顿–拉夫逊法初值选取不当和PQ分解法受网络RX比例影响造成的计算不收敛问题，提出了一种修正节点接入导纳的潮流算法。理论证明该算法是正确的。算例分析表明，该方法收敛可靠、计算速度快，同时不受RX比例与初值选取的影响。     

基于海森矩阵的仿射谐波潮流保守性优化

针对传统仿射谐波潮流的计算结果存在较大保守性的问题,提出一种仿射谐波潮流的保守性优化方法。首先建立电网潮流方程,并采用牛顿-拉夫逊算法进行求解,在求解过程中采用纽曼级数将仿射矩阵的求逆运算转换为乘法运算;然后定义保守度作为保守性的量化指标,以完备性为约束条件、保守度最小为优化目标,基于海森矩阵求解仿射乘法的最优近似;最后将仿射乘法的最优近似用于仿射谐波潮流计算。IEEE 30节点系统仿真结果表明,相较于传统算法,所提方法的计算结果具有更小的保守性。     

含分布式电源的三相不平衡配电网潮流计算

根据配电网三相不平衡的实际情况,为准确计算各种分布式电源(distributed generation,DG)并入配电网后的潮流问题,文章基于前推回代法,提出了可处理PV和PQ节点模型DG的三相不平衡潮流算法。按照配电网拓扑结构,利用支路分层技术,加快了潮流计算速度。在处理PV节点模型DG时,将电压正序分量幅值作为电压调节参数,计算电压正序分量幅值和额定电压幅值差,得到PV节点的无功补偿量,将DG由PV节点运行模型转换为PQ节点运行模型。IEEE 34节点系统算例结果验证了该算法的正确性。最后,通过分析DG对电压的调节和无功补偿能力,研究了不同类型DG对配电网电压的影响。     

一种求解多相混合配电网潮流的扩展序分量法

针对中低压配电网中单相、两相和三相混合供电的特点,扩展了传统的序分量法,提出了一种求解多相混合的配电网三相潮流计算方法。所提方法重新推导了单相、两相和三相网络中序分量间的转换关系,采用前推回代法进行求解,重点是在完全序分量坐标下解决了变压器部分组别的节点导纳矩阵奇异问题。4~8500节点的IEEE标准系统的计算表明：该方法收敛特性好、鲁棒性强,计算效率高,特别适用于大规模配电网的三相潮流计算。     

考虑电热耦合效应的配电网潮流计算

线路电阻会随着线路温度的变化而变化,这使得电网周围的环境因素对电网潮流分布产生影响。文中计及线路温度、线路电阻和潮流的相互关系,建立了考虑电热耦合效应的配电网潮流计算模型,在该模型中,线路电阻作为状态变量,不再是一个常数。针对该模型的复杂性,对常规基于前推回代法的配电网潮流计算进行了扩展,将线路热平衡模型嵌入到前推部分,在迭代过程中动态更新线路温度、电阻和潮流,简单高效地实现了考虑电热耦合效应的配电网潮流计算。IEEE 14节点和118节点配电网算例分析表明电热耦合效应对配电网潮流有较大的影响,基于恒定电阻的潮流计算可能产生较大的偏差。     

处理不接地配电网三相潮流不收敛的变压器建模新方法

中性点不接地的变压器导纳阵奇异,导致配电网的三相潮流很难收敛。三相潮流不收敛的原因是系统中的零序电压是漂浮的。为此,文中提出一种设定零序电压参考值的方法,通过增广变压器导纳阵解决其奇异性问题。该方法在变压器模型中副边侧增加一个零序电压设定值,该设定值的大小不会影响中压配电网的电流分布以及配电网其他部分的潮流计算结果。所提出的三相变压器模型既适用于前推回推潮流法,也适用于隐式ZBus高斯法。算例验证了新方法的正确性。     

以支路为基元的封闭格式潮流算法

针对潮流修正方程计算中新注入元处理繁琐的问题,以支路微增模型为基元,充分利用极坐标下牛顿潮流计算中因子分解过程、节点编号及稀疏存储三者间的关联,形成封闭格式的潮流算法。该算法采用支路微增模型的修正方程表达,并以追加形式与雅可比矩阵直接关联,无需导纳阵。依据节点编号同因子分解的关联性质,在节点编号的同时,跟踪未来与数值计算关联的拓扑结构,使前代自动定位,回代自动释放,形成封闭的计算格式,以期提高潮流计算算法的性能。以简单6节点电网为例详细阐述封闭计算格式的计算过程,通过3个IEEE标准系统算例,验证了所提方法在内存和计算速度上的优势。