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。     

基于回路电流与负荷节点电压方程的配电网潮流计算

将配电网负荷支路与形成环网支路选定为连支,据此将所有回路分为第1类回路及第2类回路,建立配电网的回路电流-负荷节点电压网络方程。方程中含有回路电流和负荷节点电压,网络回路阻抗与节点负荷等效阻抗分离。基于所建方程实现了配电网潮流计算的直接解法和前推回代法。进一步将模型和算法应用于三相不平衡配电网,针对单相负荷为零给直接解法带来的影响提出两种处理方法:将负荷等效为导纳或移除零负荷回路方程。提出的前推回代法直接根据节点负荷和电压计算回路电流,使前推计算得以高效进行,极大地提高了潮流计算速度。     

基于回路分析的回路类型转换与支路潮流越限处理

在π型等值的基础上,将负荷等值为电压源,而以阻抗支路为链支、接地支路为树支,建立网络的节点电压方程及回路电流方程,从而将潮流计算中的雅可比矩阵元素表示成以节点电压和回路电流为状态变量的函数的形式;并且定义了回路类型和Qθ节点类型,当支路潮流越限时,通过回路类型和节点类型的变换、调整相应节点的注入有功功率对越限支路潮流进行调整.在IEEE-30节点系统上的检验证明这种方法是非常有效的.     

适用于配电网潮流计算的改进回路电流法

为使回路电流法适于配电网潮流分析,在π型等值电气元件的基础上,以阻抗支路为链支、接地支路为树支,忽略了线路对地导纳和变压器对地支路,建立了配电网回路电流分析模型。采用恒阻抗负荷模型替代恒功率负荷模型,将回路电流方程简化为线性方程组进行求解,给出了对退化节点的处理方法,分析了回路电流法和回路阻抗法的异同。算例结果验证了该方法的有效性。     

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。     

牛顿法潮流计算的高效综合稀疏技术

提出了一种快速实现潮流计算的牛顿法综合潮流稀疏技术。雅可比矩阵的节点分块结构能有效提高矩阵的形成、修正与线性方程组求解效率。基于此创建了一种由十字链表层和二叉链表层构成的二层链表结构,十字链表层存储雅可比矩阵,二叉链表层存储节点导纳矩阵,两者之间的对应元素通过指针直接关联。在雅可比矩阵形成与修正过程中,通过两层链表之间的关联结构可直接从二叉链表层中提取导纳信息形成或修正十字链表层中的雅可比矩阵,避免消元操作引入的注入元对原始雅可比矩阵结构的破坏所带来的影响。十字链表层可直接应用于分块雅可比线性方程组求解操作,同时,通过保留链表结构等措施进一步提高线性方程组求解速度。通过IEEE57到波兰2746节点等5个网络的潮流计算表明:所提出的潮流综合稀疏技术相对于流行的稀疏技术,效率优势明显。     

计及分布式电源接入的不平衡配电网潮流计算

随着分布式电源的不断接入配电网运行,提出一种适应于分布式电源接入趋势的三相不平衡配电网潮流计算分析方法。针对于分布式电源大量并网运行的需求,首先分析了分布式电源接入对整个配电网络中潮流分布的影响,并在此基础上建立含有分布式电源的三相不平衡配电网潮流计算模型。然后根据建立的潮流计算模型,采用牛顿-拉夫逊迭代方法进行求解,同时给出三相不平衡配电网中节点导纳矩阵和雅可比矩阵的分析。最后通过在仿真系统进行算例分析,验证所提出潮流计算方法的正确性和有效性。     

配网三相潮流的常雅可比牛顿算法

根据牛顿法的基本原理,本文基于配电网的特点,提出了一种新的适用于不对称配电网的三相常雅可比潮流算法.该算法引入内节点来处理平衡节点处的三相电压不平衡,同时对负荷节点进行了合理的假设,最终得到的雅可比矩阵为常数矩阵,在迭代过程中保持不变;同时算法不解耦,不受大的R/X的影响;该算法对有环配网也同样适用.文中通过对算例进行仿真,表明该算法有可靠的稳定性和好的收敛速度.     

基于HELM网损灵敏度的配电网无功优化研究

目前配电网无功优化中多采用前推回代法进行潮流计算,并基于雅可比矩阵进行灵敏度分析来确定配电网无功补偿点。但这种方法计算的是系统基础潮流节点的灵敏度值,受电力系统潮流方程的非线性特性影响,选出的点容易集中在重负荷支路。对此,提出基于HELM(全纯函数嵌入方法)网损灵敏度的计算方法,可以快速计算出节点网损灵敏度,根据HELM的s阶数可得出任意阶数的网损分项灵敏度,并提出基于聚类和HELM分项网损灵敏度进行配电网无功补偿选点及无功优化。最后,通过实例计算,验证了该方法的有效性。     

电力系统最近负荷边界的计算方法

确定电力系统最近的负荷边界点对研究系统的静态稳定有着重要的意义。本文以节点电压和支路电流为状态变量的混合电力网络方程为研究基础,建立了代表系统稳定边界的特征方程,明确了在电压静态稳定临界圆上的边界条件。通过几何分析找到负荷点与对应的稳定边界的最近距离方程,建立了最小负荷边界的附加方程形成求解方程组,方程组采用牛顿迭代算法求解,为了避免在负荷边界附近雅可比矩阵奇异,算法采用了对雅可比矩阵中临界点替代的方法进行计算。仿真计算结果表明,该方法是正确的和有效的。     

基于直流潮流的网损微增率算法

介绍了一种基于直流潮流的网损微增率新算法直流雅可比矩阵法，该方法以直流潮流为基础，引入虚拟网损负荷变量并构造出带有松弛负荷变量的有功不平衡方程雅的可比矩阵，在解潮流过程中只需求解n阶矩阵的转置矩阵，即可获得各个节点的网损微增率。算例表明，直流雅可比矩阵法在计算速度和优化结果等方面都具有很大的优越性。     

电流型牛顿法潮流

提出了电流型牛顿法潮流的一般算法,该算法潮流方程基于节点电流平衡,雅可比矩阵与传统功率型牛顿法潮流相比,具有形式整齐、便于编程实现的特点。在处理PV节点时,引入PV节点无功注入功率作为状态变量,使得处理PV节点与PQ节点相互转化问题非常方便。算例表明,该方法与传统的功率型牛顿潮流具有相同的收敛性,是对牛顿法潮流理论的补充。     

电流型牛顿法潮流

提出了电流型牛顿法潮流的一般算法,该算法潮流方程基于节点电流平衡,雅可比矩阵与传统功率型牛顿法潮流相比,具有形式整齐、便于编程实现的特点.在处理PV节点时,引入PV节点无功注入功率作为状态变量,使得处理PV节点与PQ节点相互转化问题非常方便.算例表明,该方法与传统的功率型牛顿潮流具有相同的收敛性,是对牛顿法潮流理论的补充.     

基于戴维南等值的配电网合环冲击电流计算

针对合环操作冲击电流可能越限的问题,提出一种基于戴维南等值的冲击电流计算方法。该方法以戴维南定理为基础建立数学模型,采用网络潮流计算求得其中的等值电势,采用节点阻抗矩阵求得其中等值阻抗,继而推导出冲击电流和稳态环流的对应关系,并利用电流分布系数法研究合环支路冲击电流对其它支路的影响。针对配电网没有馈线负荷量测的问题,将馈线负荷分别集中于两侧馈线的首末相异端,由潮流计算直接获取馈线合环稳态电流最大值,并进一步求得冲击电流的最大值。通过实际算例仿真,验证了所述方法的正确性和有效性,对实际配电网的调度运行具有一定的指导意义。     

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...     

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。     

大规模输配一体化系统牛顿法潮流计算性能分析及改进方法

为满足输配电网一体化潮流计算精度和计算速度需求,提出了一种改进的牛顿法潮流计算方法。针对输配电网一体化牛顿法雅可比矩阵病态严重、收敛性能较差等问题,采用自适应Levenberg-Marquardt算法初始精度提升速度快的特征选取初值、不完全三角分解法预处理雅可比矩阵,有效地保证了数值稳定性,提高了牛顿法的收敛性能。针对输配电网一体化后规模庞大、计算效率低等问题,利用图形处理器并行加速技术对算法中的一些计算量密集的步骤,包括雅可比矩阵的生成、矩阵—向量运算等进行加速处理。算例测试表明,该算法能够显著提高大规模输配电网一体化潮流计算的速度和精度,对于多配电网区域、环网、分布式电源、病态系统等多种情形具有较强的普适性。     

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。     

基于拓扑扩展和矩阵增广的复杂配电网络三相不对称系统快速潮流算法

提出了一种解决复杂配电网络（大R／X比值、辐射或弱环结构、含PV节点等）三相不对称系统的快速潮流算法。该算法基于配电网通常情况下的辐射（开环）结构运行特性,利用“降阶的节点－支路关联矩阵”An建立单相辐射网络的拓扑约束和元件约束方程,根据An是稀疏矩阵且主对角元素为1的上三角阵的特点,潮流方程就能快速求解。当配电网弱环运行时,在系统解环后的断点处补偿电压和电流的边界条件,形成网络增广矩阵方程,并综合戴维南多端口等值电路迭代求解潮流。此外,本算法还采用了高斯－赛德尔恒电压幅值迭代补偿技术解决PV节点问题。实验结果说明,本算法（简称3DLF算法）的正确、稳定、快速、实用性。     

基于非诚实牛顿法和雅可比迭代的电力系统时域计算隐式梯形积分交替求解算法

基于隐式梯形积分的交替求解法由于数值稳定性好,计算简单,广泛应用于电力系统暂态稳定计算,但其收敛性与计算效率之间存在权衡问题。该文分析交替求解法的迭代收敛过程,提出基于雅可比迭代的交替求解算法。该算法在求解非线性代数方程组时引入雅可比矩阵,提高算法迭代收敛性;利用非诚实牛顿法(very dishonest Newton method,VDHN)更新雅可比矩阵,减少计算复杂度。同时,该算法在求解线性代数方程组时,采用雅可比迭代法,提高计算效率。基于IEEE标准16机68节点系统,对比分析原始交替求解法、改进交替求解法、VDHN直接法和所提方法的正确性、迭代收敛过程及计算效率,证明所提方法的优越性。