基于自适应幂级数初始点的电力系统全纯嵌入潮流并行计算

在利用全纯嵌入潮流计算方法求解电力系统潮流时,若平启动的电压幂级数初始点远离系统潮流解实际值,则易导致计算量增大,且在求解各节点电压的过程中,传统基于中央处理器(CPU)串行计算架构的计算耗时较长。提出一种基于自适应幂级数初始点的全纯嵌入潮流并行计算方法。根据系统节点导纳矩阵和平衡节点电压自适应调整系统全纯嵌入潮流的幂级数初始点,构建基于自适应幂级数初始点的全纯嵌入潮流计算模型,以加快电压幂级数的收敛。借助多核CPU计算平台实现各节点电压Padé近似的并行化,以提高系统潮流方程的求解效率。不同规模测试系统的仿真结果表明,所提方法可实现电力系统全纯嵌入潮流的高效、准确求解。     

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.     

基于全纯嵌入法的非迭代电力系统最优潮流计算

通过求解电力系统最优潮流获得各发电机的有功出力对于电力系统经济运行具有重要意义。全纯嵌入法是一种用于潮流计算的非迭代算法。该文将全纯嵌入法应用于最优潮流的求解,首先推导出约束条件和KKT条件的全纯嵌入形式;然后通过上述两组方程交叉得到求解通式,递归地计算出节点电压和发电机有功出力的表达式;最后根据解析表达式直接得到各发电机的有功出力,进而计算系统的最低发电成本。在IEEE 3节点、4节点、30节点、118节点和新英格兰39节点电力系统上的仿真结果验证了所提方法的可行性和准确性。     

基于区间不确定性的约束潮流

针对电力系统潮流计算中因新能源注入、负荷变化等因素而引起的计算数据的不确定性问题,提出一种新的基于区间算法的约束潮流模型。首先,将输入数据的变化表示为区间的形式,然后,将传统的潮流方程转变为考虑电压、无功功率等约束的优化模型;在求解过程中,引入区间的可比较性概念,将该不确定的约束潮流问题分解成两个确定性的约束优化子问题,即上界子问题和下界子问题,并利用现代内点算法进行求解,得到潮流解的上下界。最后,对IEEE 14,57,118节点系统和实际华南703节点系统进行仿真计算,并与经典的计算区间潮流的仿射算法和蒙特卡洛模拟法得到的结果进行对比,证明了该算法不仅结构简单,而且可以极大地提高计算效率。     

基于常项值和先验节点的全纯嵌入潮流计算方法

在采用现有全纯嵌入潮流计算方法求解大规模电力系统潮流时,幂级数阶数过高,易导致解析延拓发散,收敛性较差,且计算冗余度高。提出一种基于常项值和先验节点的全纯嵌入潮流计算新方法。构建基于常项值的全纯嵌入潮流计算模型,通过动态更新常项值提高潮流收敛性;提出先验节点电压幅值预判机制以提高计算效率;提出2种节点类型转换方案。通过不同规模测试系统对所提方法进行分析验证,结果表明,所提方法不依赖于初值,可准确、高效地求解出潮流解,比牛顿-拉夫逊法和传统全纯嵌入潮流计算方法具有更好的潮流收敛性。     

基于区间泰勒展开的不确定性潮流分析

区间算法已经在电力系统不确定性潮流计算中得到了成功应用。然而,迭代法类的区间潮流计算方法由于将区间运算嵌入到了牛顿迭代过程中,使得区间潮流计算过程复杂、计算量大,为此提出基于区间泰勒展开的不确定性潮流计算方法。该方法在建立含区间变量潮流计算数学模型的基础上,利用区间泰勒展开将采用直角坐标系的区间潮流方程求解问题等价转化为三个确定性的代数方程组求解。算例测试结果表明了所提算法在计算精度上高于区间迭代法,与区间迭代法和蒙特卡洛法相比,可以获得良好的加速效果。     

基于全纯嵌入法的电力系统静态电压稳定性研究

快速准确地计算电压稳定临界点能够有效评估电力系统静态电压稳定性,有利于实现电网安全稳定运行的监测与控制。结合复分析与数值逼近理论,提出了一种基于全纯嵌入法的静态电压稳定性分析方法。首先,构建电力系统潮流的全纯嵌入模型,将电压函数以级数形式解析展开;然后,通过Padé逼近算法,建立电压关于嵌入变量的有理函数解析式,提出一种基于有理函数零极点分布来预测电压稳定临界点的方法;最后,研究幂级数项数、软件的运算精度对电压稳定临界点计算结果的影响。该方法采用非迭代思想,相较于传统的连续潮流法,无需多次求解潮流方程,计算复杂度大大降低,时间优势更加明显。仿真算例验证了所提方法的有效性及准确性。     

基于全纯嵌入线性潮流的配电网灵活性资源优化配置

针对配电网考虑电压波动的灵活性资源配置模型因非线性潮流计算而难以求解的问题,本文提出一种基于全纯嵌入线性潮流的灵活性资源优化配置方法。首先,基于快速灵活的全纯嵌入潮流法,开展电压全纯函数的幂级数系数分析,建立一个适用于优化配置研究的全纯嵌入线性化潮流模型;其次,建立统一的配电网灵活性资源模型,以最小化平均电压偏差和日运行成本为目标函数,建立多目标灵活性资源优化配置模型,利用所提线性潮流模型将混合整数非线性的优化配置模型转化为混合整数线性模型。最后,利用改进的IEEE33节点测试系统进行仿真,结果验证了所提线性化优化配置模型的有效性。     

考虑输入变量相关性的输电网区间潮流分析

在仿射算法的基础上,考虑电力系统中部分输入变量之间的相关性对区间潮流算法进行改进。构建以平行四边形模型为基础的区间相关性体系,建立考虑区间相关性的电力系统不确定潮流模型。考虑区间包络不够准确对区间潮流计算准确性的影响,提出一种基于凸多边形模型的区间潮流计算方法。利用仿射算法将传统的区间潮流迭代转化成一组非线性优化问题,通过凸多边形模型将区间变量之间的相关关系转换成一组新的约束条件,并利用优化算法对该非线性优化问题进行求解,得到一系列更窄的区间潮流解。2个输电网算例表明,所提方法不仅能够反映不同相关性水平对计算结果的影响,还能定量刻画区间包络准确程度对区间潮流的影响。     

含电压源换流器交直流系统的仿射潮流算法

针对交直流系统因大量不确定性能源接入带来的潮流不确定性问题,建立一种适用于交直流系统的仿射潮流算法,能为系统提供保守性较小的仿射数估计结果,并实现不确定注入功率对系统状态量影响的量化分析。该文首先对三角函数进行仿射运算的推导,而后在仿射原理下建立含电压源换流器的交直流系统不确定潮流求解模型。模型将电压源换流器(VSC)节点分别进行交流节点、直流节点的类型等效,与纯交流、纯直流潮流模型实现求解对应。进而,结合P-Q分解法实现了交直流仿射潮流的快速求解。通过对比多种潮流方法的求解结果并行不确定注入功率对交直流系统状态变量的影响分析,验证了该文算法的有效性和快速性。     

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。     

固定噪声元的预测–校正型仿射潮流迭代算法

仿射潮流算法是求解不确定潮流的重要手段,如何提高该类算法的计算效率、降低算法的保守性是目前亟需解决的重要问题。针对该问题,该文首先在仿射运算中固定噪声元,构建预测–校正型的仿射方程组迭代模型,并提出一种最优校正策略,以校正噪声元系数的方式来保证完备性和降低保守性;然后根据用户运行特性,构建具有噪声元关联性的节点功率–电压仿射模型;在此基础上建立仿射型电网潮流方程,最后提出基于预测–校正的高斯仿射潮流和牛顿仿射潮流算法,实现快速且准确的计算,得到各节点电压和幅值的区间范围。经算例验证,该方法具有更小的保守性,且计算量小、收敛速度快。     

电力系统—对相关邻近潮流解算法

本文提出一种简单巧妙地求解电力系统潮流方程一对相关邻近潮流解的算法。该算法基于潮流方程的结构特征,提出了克服临界潮流解处潮流方程雅可比矩阵奇异造成的数值计算困难的一种临界潮流解算法,可以预估一个满足正解表达式或基本潮流方程的已知潮流解的相邻潮流解,并以预估值为初值,用普遍采用的N-R迭代格式计算出符合精度要求的相邻潮流解。在几个中等规模的电力系统的应用实例说明了该方法的实用性。     

基于可信状态集合的状态估计方法在最优潮流中的应用

针对电力系统状态估计的可信度问题和执行效率问题,提出了一种状态估计新方法。在该方法中,求取的状态估计结果不再按照设定的估计准则求得的唯一“最优解”或“次优解”,而是包含若干个可行解(即电力系统状态)的解集。根据可信度已知的求解约束条件求取可信状态集合,解决了电力系统状态估计可信度的问题。将该算法应用在最优潮流模型中,IEEE-118节点测试系统算例表明,该算法能够确保节点电压安全,计算效率较高,且具有较好的经济性。     

大型船舶电力系统分布式并行潮流计算方法

提出一种大型船舶电力系统分布式并行潮流算法,将电网划分为供电网络和辐射状配电网络两个潮流计算层次,定义了层次之间的接口方程及基于牛顿—拉夫逊法和前推回推法的两层网络交替迭代求解模型。为提高潮流求解的效率,将电网划分多个供电区域,并将全网的潮流计算任务分配给相应的计算单元,采用分布式并行计算方式求解全网潮流。对典型船舶电力系统的测试结果表明,该算法较传统潮流计算方法具有更好的收敛性和计算速度,适用于求解大型船舶电力系统潮流问题。     

大型船舶电力系统分布式并行潮流计算方法

提出一种大型船舶电力系统分布式并行潮流算法,将电网划分为供电网络和辐射状配电网络两个潮流计算层次,定义了层次之间的接口方程及基于牛顿-拉夫逊法和前推回推法的两层网络交替迭代求解模型.为提高潮流求解的效率,将电网划分多个供电区域,并将全网的潮流计算任务分配给相应的计算单元,采用分布式并行计算方式求解全网潮流.对典型船舶电力系统的测试结果表明,该算法较传统潮流计算方法具有更好的收敛性和计算速度,适用于求解大型船舶电力系统潮流问题.     

仿射型区间潮流算法应用与展望

可再生能源的大规模开发和并网,给电力系统带来了极大的不确定性,增加了电力系统分析的复杂性。仿射算术作为区间算术的一种扩展,能够考虑不确定因素之间的相互影响,对于分析电力系统不确定性具有重要意义。对比了现有仿射型区间潮流算法的差异,分析了各自特点及其应用现状。首先整理与分析了目前采用的仿射算术,总结其保守性的主要来源和特点;将仿射型区间潮流分成仿射迭代类和仿射优化类潮流,并分别对这两类潮流算法进行对比分析;而后分析了目前仿射型区间潮流算法的应用现状;最后指出了仿射型区间潮流亟待解决的关键问题及未来的研究方向。     

基于随机配置点法的概率潮流算法

可再生能源的大量接入使得电力系统的不确定性增加,对电力系统的运行和控制提出了新的挑战。从不确定性量化理论出发,提出了一种基于随机配置点法的概率潮流算法。该算法将不确定性输入变量的概率分布表述为广义多项式混沌的谱系数,通过构建一个规模可控的确定性非线性方程组,将待求变量的概率分布函数求解转换为广义多项式混沌的谱系数求解问题,可较好地解决概率潮流计算中求解精度和计算复杂度之间的矛盾。在IEEE 14节点和IEEE 118节点系统的仿真计算中,该算法的有效性、实用性和准确性得到了验证,对于含新能源并网的概率潮流等不确定性问题具有较好的工程应用前景。     

电压稳定分析的潮流算法研究

研究了一种新型的用于电压稳定分析的潮流算法,它可充分考虑电力系统各种类型元件的模型,将常规潮流方程与动态元件的状态方程联立求解,同时解出系统中各个节点的电压、相角以及各种动态元件内部的状态变量。它考虑了系统中各种极限情况,消除了对于PV,PQ及平衡节点等的假设,使计算结果更加接近于系统的实际运行情况。采用上述潮流模型的连续潮流算法,对一个试验系统进行了电压稳定临界点的计算,并与常规潮流算法进行了比较。     

不确定条件下电力系统仿真的区间泰勒模型算法

由于模型参数的近似处理和量测误差的存在,电力系统仿真模型参数的数值具有不确定性,特引入区间泰勒模型算法来处理电力系统仿真计算中的不确定性问题,并采用区间泰勒模型来描述模型参数的不确定性,将方程变量变换为区间泰勒模型。区间泰勒模型算法是在普通区间算法基础上引入符号计算的思想形成的,它可在一定程度上记录变量之间的相关性,从而削减普通区间算法由于过估计产生的保守性问题。该文提出一种电力系统时域仿真的区间泰勒模型算法,该算法克服普通区间算法的结果过于保守的缺点,可得到与蒙特卡罗法相当接近的结果,计算量却比蒙特卡罗法要小得多。采用新英格兰10机算例系统的计算结果与传统时域仿真的点值法和蒙特卡罗方法的结果比较,也验证了方法的有效性和应用价值。