换流器限流状态下的配电网潮流计算方法

在利用潮流计算方法分析配电网的电压稳定性时,由于换流器本身的限流作用,当配电网电压下降到一定程度后,换流器并网型分布式电源可能进入限流状态。因此,引入一种新的Iθ节点模型对运行于限流状态下的换流器型分布式电源进行等效,同时提出一种含Iθ节点配电网的潮流计算方法。该方法根据Iθ节点功率平衡方程的变化,利用牛顿迭代法,构造新的雅克比矩阵和修正方程组对配电网潮流进行计算。最后在IEEE33节点标准算例中对所提潮流计算方法进行了验证。算例结果验证了所提方法的有效性。     

基于补偿算法改进的隐式Zbus高斯潮流计算方法

隐式Zbus高斯法由于其高效、可靠的特点广泛应用于放射状和弱环状的配电网潮流计算。该方法适合处理PQ节点和P-Q(V)节点,但是当系统中并入PV节点类型的分布式电源时,它存在潮流发散的问题。为了解决这类问题,提出一种基于补偿法改进的隐式Zbus高斯法。其核心思路是在每一次迭代后,通过节点阻抗矩阵和电压不匹配量对PV节点的无功功率进行修正,从而使PV节点的注入无功功率达到真实值,进而求得潮流收敛的解。该方法被应用到IEEE 33节点配电系统中,通过与基于同伦算法改进的隐式Zbus高斯潮流计算方法进行比较,表明提出的方法收敛性更好,收敛速度更快。此外,PV节点的数量对该方法的收敛性和收敛速度影响不大,表明该方法更适合于含PV节点类型配电网潮流计算。     

基于拟牛顿法的配电网络潮流计算

以牛顿法为基础,提出了一种拟牛顿法的逆布雷顿秩1的方法来计算配电网络的潮流,该方法减少了每步迭代的计算量和计算时间。与经典的保留二阶项配电网络潮流算法相比,拟牛顿法计算速度快,且能很快收敛,IEEE 33节点、145节点的配电系统算例,验证了所提方法的有效性。     

基于拟牛顿法的配电网络潮流计算

以牛顿法为基础,提出了一种拟牛顿法的逆布雷顿秩1的方法来计算配电网络的潮流,该方法减少了每步迭代的计算量和计算时间。与经典的保留二阶项配电网络潮流算法相比,拟牛顿法计算速度快,且能很快收敛,IEEE33节点、145节点的配电系统算例,验证了所提方法的有效性。     

含能量路由器的交直流混合配电网潮流计算

能量路由器(energy router, ER)作为新兴电力电子设备,可以实现电能在电力系统中的灵活分配。分析ER对系统的影响,研究以ER为配电枢纽的交直流混合配电网潮流计算方法,对实现配电网的优化运行具有重要意义。文中首先基于改进交替迭代法建立ER的稳态潮流模型,并对ER直流端口采用下垂控制策略,结合传统解耦法,提出一种适用于含ER的配电网交直流解耦迭代潮流计算方法。以含有多个ER的IEEE 14节点和IEEE 69节点配电系统为算例进行仿真计算,验证所提方法的正确性与收敛性。为分析ER对系统运行的影响,对不同场景下IEEE 69节点测试系统进行仿真计算,证明ER在系统中可以支撑节点电压,减小系统运行损耗。     

高斯-快速解耦潮流算法

高斯法潮流计算中,PV节点转化为PQ节点易造成计算收敛缓慢,对此文中提出了应用快速解耦法处理网络中PV节点的方法。该方法应用传统高斯法处理PQ节点,利用高斯消元法消去网络中的PQ部分,得到了一个由PV节点和平衡节点组成的网络,然后用快速解耦法求解这个网络,从而实现了算法的快速收敛。该方法有恒定的雅可比矩阵、且内存占用量小、收敛可靠、计算速度快。     

电力系统交直流潮流的全纯嵌入计算

针对采用牛拉(NR)法计算电力系统交直流系统潮流存在初值选取和计算量大的不足,提出一种用于交直流潮流计算的全纯嵌入方法.该方法首先依据全纯函数构造原理,通过嵌入参数,分别构建全纯交流潮流模型、直流潮流模型及换流站控制模型;然后,基于全纯函数的泰勒级数展开特性,将非线性全纯潮流方程的求解问题,转换为隐式全纯函数的显式化问题;依据同次幂系数相等原则,求取泰勒级数展开项的幂级数系数,完成全纯函数的显式化,进而对嵌入参数赋值,实现交直流潮流的快速求解;最后,通过修改的IEEE 5节点交直流系统、RTS-96交直流系统和波兰电网3012wp交直流测试系统进行分析和验证,结果表明,所提方法不依赖初值便可快速、准确地计算出交直流系统潮流,且鲁棒性强,为大规模交直流电网潮流计算提供了新思路.     

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。     

配电自动化潮流计算测试平台设计

为了全面测试配电自动化高级应用功能,借助电力系统仿真软件DIgSILENT,提出了配电自动化主站潮流计算高级应用功能测试的一种方法,并搭建了测试系统。在IEEE 33/69节点测试系统的基础上,针对配电网潮流计算正确性进行了验证分析。结果表明,利用本测试系统能够对配电自动化潮流算法进行有效测试,为配电自动化主站系统高级应用功能测试提供了有效方法。     

多端直流架构的交直流混合配电网三相不平衡潮流计算

在配电网向交直流混合供电的方向发展的新形势下,提出一种能够计及交流三相不平衡的交直流配电网潮流计算方法。首先建立了电压源型换流器的三相稳态潮流模型,推导了换流器的三相潮流以及直流配电网潮流计算方程,并对不平衡系统进行了补偿。考虑了不同的控制方式及适用于配电网的多端直流控制策略,在此基础上,提出了适合配电网的三相不平衡交直流交替迭代潮流计算方法,该方法采用了模块化思想,不需要全局迭代,可以从交、直流侧任意方向开始潮流计算,自动修正越限变量并调用控制策略,实现了交直流潮流计算的解耦。最后,对修改的IEEE 37节点配电系统进行仿真计算,仿真结果证明了算法的有效性、快速性和准确性。     

Unified piecewise solution of power-system networks combining both branch cutting and node tearing

In this paper a unified network diskoptics which includes both node tearing and branch cutting is proposed. An application of this method to power system load flow calculation is proposed. Using this unified diakoptics, a fast decoupled load flow program has been written. The results of digital calculations on the IEEE 14-bus system are reported.     

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。     

A two-step sensitivity approach for real-time line flow calculation

The network sensitivity factors are used for line flow estimation. Most of them are applied in conjunction with demand change limits under certain conditions. In this paper, a new factor, called the Z-bus distribution factor, is proposed to improve some deficiencies in the use of these sensitivity factors. A two-step real-time approach, combining the generalized generation shift distribution factor and the proposed Z-bus distribution factor, is organized to calculate line flows using an algorithm without running a load flow. Test systems with arbitrary demand changes in each bus are simulated and demonstrated to prove the outstanding characteristics of the proposed approach. The solution accuracy is good compared with that of the fast decoupled load flow method, with a much shorter execution time. It is very suitable for security evaluation and contingency analysis in real time.     

基于最小不匹配函数的低压减载算法研究

为了恢复故障后潮流的可解性，提出了一个新的算法用来决定最小负荷减载问题。应用Damped Newton-Raphson法，以潮流方程的不匹配函数最小为优化目标，来识别弱节点，以确定最佳减载策略；将求解最小不匹配函数获得的最弱节点电压设为已知量，将负荷减载节点的负荷承载系数作为一个新的未知量，以计算修改后的最小不匹配函数，估计最小负荷减载量，并应用简单的P-V曲线法对估计结果进行修正，以提高计算精度。通过New-England 39节点系统和IEEE 30节点系统算例表明，此算法简单有效，易于实现。     

考虑光伏出力相关性的配电网概率潮流

分布式光伏发电出力随机性强,且同一区域内的光伏出力相关性显著。考虑光伏接入的配电网概率潮流研究,关键在于相关非正态的光伏输入随机变量的处理。采用Nataf变换进行相关非正态输入随机变量的抽样,并与点估计方法相结合,提出了考虑光伏出力相关性的配电网概率潮流计算方法。与传统处理相关问题的正交变换相比,Nataf变换能够反映相关系数在不同变量空间中的变化,因此,在处理相关非正态随机变量方面,Nataf变换比正交变换法更为精确。通过对含有分布式光伏发电的IEEE 33节点算例系统的计算,验证了Nataf变换的优越性。进一步,分析了不同光照强度相关系数、负荷功率波动大小以及估计点个数对概率潮流计算结果精度的灵敏度。     

基于非参数核密度估计的扩展准蒙特卡洛随机潮流方法

扩展蒙特卡洛方法将随机潮流的误差转化为可控量,并可在样本数增加时保留已知的潮流计算结果。基于扩展拉丁超立方抽样的方法效率比简单随机抽样高,但仍存在两方面的问题:第一,扩展拉丁超立方抽样无法保证序列的差异性,这成为计算效率提高的瓶颈;第二,当输出变量偏离正态分布时,扩展拉丁超立方抽样方法缺乏性能良好的收敛判据。针对以上两个问题,采用基于Sobol序列的扩展准蒙特卡洛方法进行随机潮流计算,并提出基于非参数核密度估计方法的收敛判据。对IEEE 30和IEEE 118节点系统的仿真结果表明,所述方法比扩展拉丁超立方抽样方法更加方便、准确,同时效率更高、收敛更快;而基于非参数核密度估计的收敛判据直观、适应性强,对变量的概率分布没有附加条件,可准确指导扩展随机潮流的收敛。     

Correlated probabilistic load flow using a point estimate method with Nataf transformation

Wind speed as well as the power output of wind turbine generators (WTGs) have high correlations and may not be normally distributed. In this paper, the method of Zhao’s point estimate method (PEM) combined with Nataf transformation was applied into correlated probabilistic load flow (PLF) calculation. This method can deal with correlated input random variables (RVs) with normal or non-normal probability distributions. Instead of joint probability density functions (PDFs) of multivariate RVs, this method only requires data of the marginal distribution function of each input RV and their correlation coefficients. The effectiveness of the proposed method is demonstrated by the numerical tests on IEEE 14-bus and the IEEE 118-bus systems. Besides, relative average errors compared with correlated Monte Carlo Simulation (CMCS) are analyzed.     

An improved load flow technique based on load current injection for modern distribution system

This paper presents load current injection based improved load flow (LF) technique for modern distribution system. The proposed LF technique is derived by promulgating the concept of conventional backward forward sweep technique. This proposed technique uses a single load current to bus voltage (LCBV) matrix to perform both the backward and the forward sweeps of power flow calculation in a single step. Utilizing the concept LCBV, the bus voltages can be determined, directly, from the load current injections. Due to the distinctive solution technique of the proposed approach, the time-consuming lower–upper factorization and forward–backward substitution or any derivative operation required in the traditional LF technique are no longer necessary. These unique features make the proposed technique faster in operation. The proposed approach is flexible enough to accommodate any sort of change in network structure due to reconfiguration. Along with the modeling of various equipments of distribution system (viz. distribution transformer, voltage regulator, voltage dependent loads, distributed generations, etc.), special treatments for weakly meshed system are also presented in this work. It is experimented on several test systems of varying complexities (viz. 28-, 69- and 30-bus balanced radial distribution system (RDS), 10-bus and IEEE 34-bus unbalanced RDS and 33- and 69-bus weakly meshed system) and the obtained results demonstrate the effectiveness of the proposed approach while comparing to the existing methodologies. Furthermore, it is revealed that the proposed algorithm is, computationally, faster, robust and more suitable for modern distribution network than the contemporary techniques available in the state-of-the-art literature.     

电网戴维南等值参数的快速计算

提出一种电网在基态和N-1状态下戴维南等值参数的快速计算方法,并在此基础上对负荷节点进行电压稳定分析。通过推导的非线性方程组,运用电网基态和N-1状态下的节点电压和电压灵敏度的数值,可求得2种状态下的戴维南等值参数。不同于两点潮流或其他多点潮流方法,该方法只需要给定运行点的节点电压和节点电压灵敏度数据,计算简单快速。利用求得的等值参数可求得该节点的阻抗模指标和最小奇异值来快速分析负荷节点的电压稳定性。IEEE14和IEEE118节点系统的计算仿真验证此方法的正确性和实用性。     

负荷不确定性电网的电压稳定性评价方法

提出一种基于负荷不确定性电网的电压稳定性评价方法.在电网各节点及总负荷水平不确定、只能给出一个区间范围的情况下,首先定义了一种电压稳定性评价模型,采用边界定值法进行求解,找出一组最恶劣的负荷分布,使其在满足负荷取值范围的约束下离崩溃曲面的负荷距离最短.所述方法考虑了各节点和系统总负荷水平的不确定性,为电网的电压稳定性评估提供了一种新思路.在IEEE 14和IEEE 57节点系统中验证了所述算法的快速性和有效性.