孤岛微电网潮流的类奔德斯分解算法

在传统Newton-Raphson潮流算法中一般仅定义平衡节点、有功功率—电压节点、有功功率—无功功率节点这三类节点,难以直接使用传统Newton-Raphson潮流算法求解含下垂控制策略的微电网潮流问题。提出一种类奔德斯分解的潮流计算新方法,将采用下垂控制策略的孤岛微电网的潮流计算问题分解成传统Newton-Raphson潮流计算子问题和下垂节点更新子问题,通过两个子问题的交替迭代获取潮流解。该方法将一个复杂的原问题分解成了两个简单的子问题,实现了原问题的高效、快速求解。通过算例分析,验证了所提方法的可行性和有效性。     

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。     

基于有功无功联合调整的动态潮流

提出了一种新型潮流算法,可同时考虑无功功率的区域平衡以及系统负荷变化所产生的净加速功率,并通过有功和无功的联合调整以获得更合理的潮流结果。计算过程取消了常规潮流算法定义的节点类型,使所有节点均参加有功和无功迭代,避免了人为确定节点类型对潮流分布的不良影响。最后通过IEEE30节点系统将所提算法与常规潮流算法、动态潮流算法进行了比较,结果表明所提算法能够改善系统的有功和无功功率分布。     

含分布式电源配电网的前推回代潮流算法中PV节点处理方法

随着智能电网的不断发展,越来越多的分布式电源(distribution generator,DG)接入配电网中,DG在潮流计算中多数可看作PV节点,因此如何快速有效地在潮流计算中处理DG PV节点显得尤为重要。为此,在补偿前推回代潮流算法的基础上,提出了潮流计算中处理PV节点的方法,该方法对网络中PV节点进行迭代优化,使PV节点的电压幅值和有功输入量在迭代过程中与给定值保持一致,从而提高了算法效率。该方法实现简单,可移植到其他潮流算法中。算例结果验证了该方法的有效性。     

增补P′Q节点直接计算电压崩溃点的潮流方法

为实现静态电压稳定边界的快速准确计算,提出一种直接求取电压崩溃点的算法。该算法在负荷节点上以小阻抗增补一个P’Q节点,增补节点的功率极限相当于负荷节点的电压稳定裕度。P’Q节点定义为已知节点有功功率对电压幅值的全导数P’及无功功率Q的节点。由此,可利用崩溃点处有功功率对电压幅值全导数为零的特点形成方程对该点进行直接求解。方法避免了连续潮流(continuous power flow,CPF)的多次潮流计算,在崩溃点附近具有二阶收敛特性。其系数矩阵的求取可复用已得到的雅可比矩阵因子表,能够有效地降低计算量。通过对简单系统进行对比分析证明了算法的有效性,最后给出了算法在IEEE118节点系统中的应用示例。     

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。     

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。     

广义潮流计算

本文研究了广义潮流算法。该算法将各种类型的节点引入潮流计算,并将线路的有功功率给定及无功功率给定作为潮流平衡方程。进而研究了广义牛顿一拉夫逊潮流算法及广义快速分解潮流算法,对IEEE14节点及30节点系统进行了计算,得到了较好的结果。     

基于简化预测—校正内点法的拟直流最优潮流

在大规模电力系统最优潮流的在线计算应用中,传统直流最优潮流算法虽然有着很高的计算效率,但是由于其完全忽略了电压和无功功率的影响,计算结果精度偏低。文中通过引入无功功率来修正有功功率平衡方程,提出了基于拟直流模型的最优潮流算法。为进一步提高计算效率,提出了一种简化预测—校正内点算法,该算法通过对最优潮流模型中不等式约束进行简化处理,形成只含上限约束的广义不等式约束,大大简化了程序的编写。通过对IEEE 30,118,300节点系统以及Polish 2 736,3 120节点系统的仿真测试,验证了算法的可行性和有效性。     

一种非迭代仿射算法的输电网区间潮流计算方法

当系统注入功率随机波动时,潮流分布也随之波动,但潮流方程的约束使得各变量之间存在一定的相关性。利用仿射运算能够有效克服这种相关性,为提高计算效率,采用非迭代算法,将区间潮流计算问题转为优化问题进行求解,分别建立线性规划、非线性规划和二次规划的优化模型,依次求解支路两端的相角差、节点电压幅值和相角以及支路有功功率和无功功率。9节点和57节点系统的仿真结果表明,所提算法得到的电压幅值和相角的区间结果与迭代算法基本相同,但支路区间功率要优于迭代算法,其时间复杂度近似为O(m3),能够快速有效地求解区间潮流问题,并且能够实现并行运算。     

利用电流的实部与虚部分量进行复功率追踪

输电设备利用份额问题不仅与系统的有功功率有关,而且与系统的无功功率有关。提出了一种基于电流的实部与虚部分量进行复功率全面追踪的方法。在潮流求解的基础上,将系统中所有的发电机注入功率、负荷功率和接地支路的注入功率均转换成电流的实部与虚部分量,然后根据电流在支路中不变的特点分别对电流的实部与虚部进行追踪,求出各源点电流在支路电流中所占的份额,最后再合成为相应的复功率分量,并通过向支路复功率方向投影的方式确定出各源点复功率的利用份额,这样克服了电网中由于有功及无功功率的耦合而难以分别对其进行追踪的问题,其特点是计算结果与平衡点的选择无关且计算过程简单。算例表明该方法可以简洁有效地给出电源点或负荷点的复功率在各支路复功率中所占的份额,并与单纯的有功功率追踪结果进行了对比。     

光滑化非线性互补约束的节点类型转换模型

提出一种用于描述潮流计算中PV-PQ节点转换逻辑的光滑化互补约束模型。电压控制节点的无功出力达到限制值后会失去对受控节点的控制,其转换关系能采用非线性互补约束模型描述。通过对互补约束条件的光滑化处理,并引入到潮流计算模型中,在迭代计算中可直接对节点类型进行判断并转换,将避免频繁的节点类型转换,显著提高计算的效率并得到正确的潮流结果。另外在连续潮流中考虑互补约束方程后,在临界点附近通过潮流不平衡量快速确定导致潮流不收敛的关键方程,从而有效识别出临界点类型和关键约束转换节点。通过对多个系统的仿真验证所提模型的有效性。     

静态电压崩溃点的实用解法

提出一种基于连续潮流求取电压稳定临界点的新方法,使其能够在考虑约束的情形下适用于任意形式的负荷增长方式,大大提高了求解精度。在求解临界点的过程中,以弱节点电压作为连续变量,先直接大步长降到临界点附近,再用小步长追踪临界点,这样大大减少了求解中间运行点的数量,使其更快地找到电压崩溃临界点。最后在IEEE14节点系统的计算证实了该方法的快速、有效性。     

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。     

Parallel Multipopulation Differential Evolutionary Particle Swarm Optimization for Voltage and Reactive Power Control

This paper presents parallel multipopulation differential evolutionary particle swarm optimization (DEEPSO) for voltage and reactive power control (VQC). The problem can be formulated as a mixed integer nonlinear optimization problem and various evolutionary computation techniques have been applied to the problem including PSO, differential evolution (DE), and DEEPSO. Since VQC is one of the online controls, speed‐up of computation is required. Moreover, there is still room for improvement in solution quality. This paper applies parallel multipopulation DEEPSO in order to speed up the calculation and improve solution quality. The proposed method is applied to IEEE 30, 57, and 118 bus systems. The results indicate that the proposed method can realize fast computation and minimize more active power losses than the conventional evolutionary computation techniques.     

Tracing PV and QV curves with the help of a CRIC continuation method

This paper investigates the use of the constraint reactive implicit coupling (CRIC) method for the engine of a continuation power flow program. Full Newton continuation power flow methods are robust and accurate but are computationally expensive. Fast decoupled methods provide accurate results and require less computational time, but their performance worsens at heavy loading conditions, where the system active/reactive power decoupling characteristics are lost. This paper makes use of the CRIC method, which preserves the decoupled power flow solution structure but better models the active/reactive coupling. Effective stopping criteria are proposed for the continuation method, which helps to speed up computation. Such stopping criteria are also applied for tracing QV curves for some practical Brazilian power systems, with all operating limits considered.     

一种高性价比并联混合有源电力滤波器

分析了传统的并联混合型有源电力滤波器的优缺点，在此基础上提出一种新型的并联混合有源电力滤波器，其有源部分不承受基波电压和不流过基波无功电流，进一步减小了有源滤波部分的容量和逆变器直流侧电压，并兼具较大容量的无功静补偿能力。同时提出一种新的控制方法和控制器结构，控制系统由5个控制环组成。在控制电路中，5个反馈信号，即负载电流、电源电流、逆变器输出电流、电源电压和直流母线电压，计算逆变器的参考电压信号。为了证明提出的有源滤波器的性能，利用PSCAD/EMTDC进行了仿真验证，仿真和实验结果表明该装置滤波和无功补偿效果较好，而且这种混合有源电力滤波器的性能价格比较高，因而具有良好的工程推广应用价值。     

基于改进小生境遗传算法的配电网全网无功优化

提出一种配电网全网无功优化方法,该方法将整个配电网划分为高、中、低压3个等级,各级电网再根据自身特点分解为优化单元,遵循从下至上优化的原则,上级主网优化时计及下级子网无功优化的影响,计算结果更准确可靠。各优化单元的无功优化通过改进的小生境遗传算法来实现,该算法将个体距离判别标准设置为动态函数,能够更灵活、更准确地跟踪个体距离,收敛速度快且能在全局范围内找到最优解。针对某配电网的计算实例验证了配电网全网无功优化方法的优越性。     

Real‐time calculation of power system bus voltage using a hybrid approach combining the Newton–Raphson method and dynamic programming

The calculation of the magnitudes and phase angles of the bus voltage is a challenging task in real‐time applications for power systems. Voltage profile, which denotes the present conditions of a power system, is determined by executing the traditional AC power flow program or by searching the supervisory control and data acquisition system. The AC power flow program is not suitable for several real‐time applications, such as contingency analysis and security control calculations, because of its complexity and convergence problems. Fast computation is the major concern in such applications. In this paper, a new method based on sensitivity factors, referred to as Jacobian‐based distribution factors (JBDFs), is proposed for calculating the magnitudes and phase angles of bus voltages. This method requires setting up JBDFs and deriving optimal solution paths of bus voltage for non‐swing buses through dynamic programming under base‐case loading conditions. Under real‐time conditions, the proposed method initially calculates real and reactive power line flows via JBDFs, and then computes the voltage magnitudes and phase angles of non‐swing buses through the derived optimal solution paths. The excellence of the proposed hybrid calculation method is verified by IEEE test systems. Simulation results demonstrate that the proposed method exhibits fast computation and high accuracy. Thus, the method is suitable for real‐time applications. © 2015 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

平衡节点无功约束的连续潮流法静态负荷裕度

为了分析发电机无功约束对负荷裕度和临界电压的影响,基于连续潮流算法提出了平衡节点无功约束的负荷裕度方法。该方法克服了传统连续潮流算法中因忽略平衡节点无功约束问题或更换平衡节点而造成的负荷裕度和临界电压计算不准确的弊端。该算法对达到无功约束极限的平衡节点采用了节点类型转换方法即由Vθ节点转换为Qθ节点,通过负荷节点功率变动态导纳方法,解决了电力系统天网性质造成的节点导纳矩阵病态问题。通过New England-39 Bus算例仿真表明,平衡节点无功约束减小了负荷裕度,加速了系统电压崩溃。该算法概念清晰,计算简单,具有较好的合理性与实用性。