电力系统潮流算法的几点改进

对电力系统传统潮流算法进行了如下几点改进：①提出了基于诺顿等值的多平衡节点处理方法。该方法既能解算具有多个平衡平点的同一电网潮流问题。也能够同时解算相互解列的、各自内部具有多个平衡节点的不同子网潮流问题。②针对小阻抗和零阻抗网络参数易导致节点导纳矩阵病态并影响潮流收敛速度和精度的同时,提出了基于节点等效附加注入的小阻抗和零阻抗处理方法。该方法可使节点导纳矩阵良性化,从而保证算法快速、准确地收敛。③针对PQ分解法的收剑性敏感于R/X比的问题,提出了基于节点等效附加注入的改进PQ分解法,使适用于高压输电系统的PQ分解法能够成功地应用于具有大R/X比的低压配电网潮流解算中。     

含TCSC的电力系统潮流计算研究

为了寻找能够充分考虑FACTS元件对整个电力系统影响的潮流计算方法,在常规的潮流计算基础上,根据可控串联补偿器(TCSC)的工作原理和数学模型,采用节点等效注入功率法处理网络中的TCSC支路,建立了计及TCSC的潮流计算数学模型,并以TCSC所在线路的有功功率为控制目标进行潮流计算。通过潮流结果分析,可以证明该计算方法能够将TCSC的影响考虑到潮流计算中。在采用牛顿-拉夫逊法进行求解时,含TCSC的潮流计算与普通潮流区别不大,编程时做一下改动即可。通过比较,可以得出了在不同的线路安装TCSC后得到不同的潮流结果的结论,并对TCSC的最佳安装地点问题进行简单讨论。IEEE 4节点系统和IEEE14节点系统的仿真验证了该计算方法的有效性。编程采用MATLAB语言,利用稀疏矩阵潮流算法形成导纳矩阵则节省了存储空间,加快了运算速度。     

考虑平衡节点无功约束的潮流算法

从交流功率网络性质和电力系统网络参数结构2方面分析了常规潮流算法中需要选择基准节点和平衡节点的原因。根据连续潮流计算中发电机无功约束出现的节点类型转换现象,提出了通过转换平衡节点类型来解决平衡机无功约束的潮流算法。通过对负荷节点功率变动态导纳处理,解决了电力系统天网性质造成的节点导纳矩阵病态问题,弥补了常规潮流算法的不足,反映了节点电压是由所有节点注入功率共同维持的客观事实。IEEE多个算例验证了所提算法的正确性和合理性。     

采用带预处理的区间Hull算法求解区间直流潮流

随着间歇性能源接入电网,电网的潮流具有一定的随机性。考虑高压输电网中直流潮流的不确定性问题,文中提出了一种带预处理的区间Hull(P-Hull)算法来求解区间直流潮流。该方法首先通过预处理,形成主对角占优的区间系数矩阵,然后利用区间Hull算法得到系数H-矩阵。为了提高结果的精度,分别利用向上近似和向下近似方法处理H-矩阵的比较矩阵,进而采用迭代方法求得区间直流潮流分布的上下界。采用9节点系统,将文中所提出的算法与蒙特卡洛算法进行比较,揭示了误差主要受网络参数不确定性的影响。此外,采用IEEE 57和IEEE 118节点系统分别对P-Hull算法、区间Hull算法、Krawczyk算子迭代法以及高斯消去法在精度和计算时间上进行比较分析,可以看出P-Hull算法能够得到最高的精度,并且其时间复杂度远小于蒙特卡洛算法。     

节点追加法形成Jacobian逆矩阵的潮流算法

电力网络是由一系列连接关系高度稀疏的节点构成。为了在潮流计算中充分利用这一特性以最大限度地采用稀疏技巧,文章提出一种通过节点追加法来形成Jacobian逆矩阵的潮流算法。该算法以一个节点为基础,逐次添加一个节点,直至网络中所有的节点都添加完毕,最终形成完整的Jacobian逆矩阵。给出了直角坐标和极坐标形式下该算法的推导公式,结果表明:在形成Jacobian逆矩阵的过程中可以充分利用Jacobian矩阵元素排列的高度稀疏特性。以IEEE-30节点系统为例验证了该算法的有效性。     

辐射配电网潮流计算实用方法

提出了一种适用于辐射配电网络潮流计算的实用方法。该方法充分利用辐射配电网络的结构特点,通过对节点、支路和分支编号,直接采用支路阻抗参数进行计算,不需要形成节点导纳矩阵和进行三角矩阵变换,简单处理代数方程就可以计算节点电压和功率分布。基于该算法编制的配电网络潮流计算程序,具有速度快、占用内存少和收敛性好等特点。     

一种含分布式发电系统的三相配电网潮流直接算法

提出一种基于道路矩阵的三相不平衡配电网潮流直接算法,该算法充分利用配电网络的结构特点,建立了节点电压与注入电流的关系矩阵,实现了潮流的直接计算。基于PV节点的特性,推导了PV节点网络的有功电流和无功电流关系,并提出了一种新的处理PV类型分布式发电的方法。将该方法引入到三相系统潮流计算中,保证了PV节点幅值为预设定值（假定无功功率没有越界）。6母线和69母线系统算例验证了该方法简单实用,潮流计算时间短和迭代次数少,具有很好的通用性。     

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。     

基于牛顿法的配电网络Zbus潮流计算方法

根据配电网的特点,在比较各类算法的基础上提出了一种新的基于牛顿法的配电网潮流算法。该算法从Zbus算法出发,对网络方程进行虚实部分解,形成的雅可比矩阵与节点导纳矩阵有极大的相似性,迭代中雅可比矩阵仅有少部分对角元素需要修改。算法通过修改雅可比矩阵元素来处理PV节点,还能够处理几种不同类型的负荷模型。理论分析和计算表明该算法性能优良,是配电网络潮流分析的有效方法。     

考虑支路随机断线的概率潮流方法及应用

采用交流概率潮流方法,综合考虑负荷的随机波动、发电机的随机停运以及支路的随机故障对系统潮流的影响,并应用于系统的静态安全分析。为提高计算效率,采用线性化的潮流方程,并利用潮流计算中的灵敏度矩阵,在网络的相应节点上引入随机补偿功率来模拟支路的随机开断,结合半不变量和Gram-Charlier级数展开的方法来求取各节点电压和各支路潮流的概率分布,避免了复杂的卷积运算。同时采用故障排序技术,根据预想事故严重程度的顺序对各支路进行随机开断分析,减少了计算量。分别采用IEEE30节点系统和IEEE118节点系统进行概率潮流分析,得到系统静态安全评估的概率指标,并与蒙特卡罗法进行比较,验证了该方法的快速性和准确性。     

电网合环操作风险评估系统的研究与开发

针对现有配电网合环操作分析系统中合环潮流计算模型缺乏时效、合环阻抗计算粗略和缺少实用的合环操作分析机制,基于EMS系统开发的电网合环操作风险评估系统利用从EMS系统获取的实时模型和数据断面,解决配电网合环潮流计算模型的时效性;通过全网自动拓扑搜索确定合环操作的环路路径,并利用实时状态的全网导纳矩阵求解合环端口阻抗,从而...     

线路输送功率与电网结构机理分析

现有的潮流算法或是应用潮流算法来解决电力市场中的潮流分布都没能把线路潮流与最基本的网络结构建立起直接的显式关系。利用电路的基本理论,从电流、电压在电网络中的分布机理角度,推导出了线路输送功率与关联矩阵的函数关系,并通过具体算例验证了所提方法的正确性。由于关联矩阵反映了网络的拓扑结构,故线路输送功率与网络结构密切相关。所以改变网络的拓扑结构就可以改变线路的潮流分布,这为从网络结构上消除线路阻塞提供了理论依据。     

计及回水管网热损失的电热联合系统潮流模型及算法

电力系统、热力系统联合优化运行已成为提高电力系统调峰能力及风电消纳率的有效途径之一。在详细分析热网拓扑结构及其水力、热力模型基础上,建立了计及热网回水管网热损失的热网递推模型。研究了热电机组、电锅炉等耦合元件模型,建立了电热联合系统潮流模型。通过分析热网运行方式,提出了热网潮流的前推回代计算方法。模型可方便处理多分支辐射热网及其电锅炉等能量转换装置,且计算过程中无需解算热网水力模型,无需复杂的网络编号,也不用形成导纳矩阵,具有编程简单、计算速度快等特点。实例分析表明,回水管网热损失较大,计算中不可忽略,且合理选择热源出口参数可提高电网风电消纳率。     

配电网区间线性三相潮流的非迭代仿射求逆计算方法

现有配电网区间潮流计算大多是以迭代法为基础扩展得到的,需要进行多次区间迭代以获取收敛的潮流解,因而存在收敛性和计算效率低下问题。为此,文中将线性三相潮流算法与仿射求逆方法相结合,提出了一种配电网区间线性三相潮流的非迭代仿射求逆计算方法。所提方法采用仿射数描述区间变量间的相关性,将潮流方程转化为仿射线性潮流方程,并引入仿射矩阵求逆方法对其进行求解。该方法无须迭代,不存在收敛性问题。最后采用多个三相不平衡系统作为算例,通过与其他3种方法的分析比较,验证了所提算法的性能。结果表明,所提算法兼具高效性和低保守性优点,且性能稳定。     

基于有向邻接矩阵的配电网拓扑检测与识别

准确的拓扑结构是配电网精细化管理和安全运行的基础。针对现有配电网拓扑识别方法无法确定网络潮流方向以及拓扑变动检测方法受负荷突变影响大的问题,提出一种基于有向邻接矩阵的配电网拓扑变动检测与识别方法。首先,提出一种基于有向邻接矩阵的配电网拓扑识别模型,将配电网的未知拓扑描述为不确定的有向邻接矩阵,实现配电网的拓扑识别并确定潮流方向。其次,提出一种基于节点电压邻接矩阵的拓扑变动检测方法,通过分析相邻节点电压幅值的下降趋势判断拓扑是否发生变动。此外,所提出的拓扑变动检测方法可以缩小未知拓扑的范围,降低拓扑识别问题的变量规模。最后,通过仿真分析验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于主动配电网运行特性的电压质量评估

主动配电网(active distribution network,ADN)在元件故障时可以主动组网隔离故障,实现部分持续供电。基于这一主动运行特性,计及主动配电网的多运行状态,提出了主动配电网的电压质量评估方法。首先对元件的状态持续时间抽样得到系统的状态与持续时间序列,并对系统各运行状态进行拓扑辨识和导纳参数辨识;然后对分布式电源的出力和负荷采用拉丁超立方抽样,孤岛模式下计及功率平衡原则执行储能和负荷的协调控制,得到分布式电源、储能和负荷的功率;最后对各运行状态进行概率潮流计算,对电压幅值结果进行统计分析,并用提出的节点电压偏差风险和孤岛节点失电率指标进行电压质量评估。将所提方法应用到基于RBTS-Bus2的主动配电网测试系统中,验证了所提方法的有效性。     

基于网络矩阵的交直流混合配电网潮流计算

为了准确分析含有分布式可再生能源及具有发-用-储一体化新型柔性负荷的复杂大系统的潮流分布,针对具有离散性、动态性、非线性、多目标性和不确定性等特点的现代城市配电网,给出一种基于网络矩阵的交直流混合配电网潮流计算方法。首先,根据PWM调制原理给出电压源转换器(VSC)的稳态潮流模型。然后,通过二进制描述的网络矩阵,建立交直流混合配电网拓扑结构的潮流计算模型。进而,针对不同控制策略修改雅可比矩阵,并基于牛顿拉夫逊法求解潮流模型。最后给出了两个算例,针对该方法与PSCAD仿真的结果进行比较分析,验证了所提的潮流计算模型的正确性、灵活性和收敛性。     

配电网交直流同线馈送方式的潮流分析

阐述了分布式直流电源借助现有交流配电网络进行交直流同线馈送的思想,讨论了该思想的基本原理和电路结构,并分析了单极运行方式下的潮流计算问题。针对分布式直流电源容量一般较小的特点,通过在直流网络与交流网络耦合处设立直流网络的“虚拟平衡机”,可以方便地求解该运行方式下的交直流潮流,具有简便快速的特点。算例结果显示,该方式较传统交流配电方式电压更均衡,网损更小。表明了交直流同线馈送方式的优越性、正确性和该方法求解潮流问题的有效性。     

改进高斯消元算法在电力系统拓扑结构分析中的应用

用关联矩阵表述网络拓扑结构，并根据厂站拓扑结构和网络拓扑结构等概念简化了电力系统的拓扑结构。根据广义乘法和广义加法的运算规则，将改进的高斯消元算法应用于电力系统拓扑结构分析中，并引入稀疏、分块处理等技术提高了上述拓扑分析的效率。采用上述高斯消元算法对山东电网220 kV以上的变电站进行拓扑结构分析，结果表明了运用该高斯消元法进行网络拓扑分析的正确性和有效性。     

基于层次关系的拓扑分析配电网潮流计算方法

配电网潮流计算是配电网规划、网络分析、故障处理的基础,在分析现有配电网潮流计算方法的基础上,针对配电网结构特点,将一种目的为形成层次关系模型的配电网拓扑分析算法应用于配电网潮流计算中。通过该算法将配电网络支路按层次进行分类,以矩阵方式建立网络拓扑结构模型,结合支路层次关系矩阵用前推回代法计算各支路功率损耗和各节点电压,算例结果表明该算法表达简捷、概念清楚,方便实用。