基于全纯嵌入的电力系统不确定性仿射潮流方法

仿射潮流算法是求解新型电力系统状态量分布特征的重要手段。针对现有仿射潮流算法保守度较高、算法效率较低且需要选择合适的迭代初始值等不足之处,该文提出一种基于全纯嵌入的不确定性仿射潮流计算方法。首先,构建电力系统节点电压和功率仿射模型,并建立系统仿射潮流方程。在此基础上,将嵌入因子引入到仿射潮流方程中,构造具有泰勒级数形式的全纯嵌入仿射潮流模型;接着,将仿射潮流求解问题转换为泰勒幂级数系数的求解问题,获取状态量初始解及递推关系,计算不确定性潮流的仿射解。最后,算例验证所提算法具有保守性低、计算效率高和量化分析分布式电源出力对电压影响等优势。     

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。     

基于分布式潮流控制器的海上风电系统谐波治理方法和控制策略

由于电力电缆的电容效应,海上风电经电缆汇集系统极易出现谐波谐振放大的现象,造成电能质量的下降。分布式潮流控制器属于基于电压源换流器的装置,在进行潮流调节的同时也能进行谐波治理。文中首先构建了海上风电系统的频域相关模型,基于该模型分析了谐波谐振放大的原因;随后,采用了将分布式潮流控制器串入海上风电系统的谐波治理方式,推导并得到了含分布式潮流控制器的海上风电系统的谐波特性。基于该谐波特性,设计了一种控制策略。该策略通过控制分布式潮流控制器实时跟踪使并网点谐波电压幅值为零的谐波补偿电压,从而降低并网点的谐波电压含量。仿真结果表明,所提出的基于分布式潮流控制器的海上风电系统谐波治理方法和控制策略能够有效地降低并网点的谐波电压,改善电能质量。     

基于全纯嵌入法的电力系统解耦模型：薄弱节点辨识

快速准确地识别电压薄弱节点对于电力系统的安全稳定运行至关重要。为此,构建电力系统解耦模型,并提出一种可视化预测预期运行环境中电压薄弱节点的方法。首先通过建立两节点虚拟通道对电力系统进行解耦,并为每个节点赋予特有的电压指标,同时引入电压稳定边界;接着提出含可调嵌入因子的全纯嵌入法来推导电压指标轨迹的解析表达式;最后将穿过电压稳定边界的电压指标轨迹所对应的节点识别为预期运行环境中的电压薄弱节点。在IEEE14节点,39节点和118节点电力系统上的仿真结果验证所提方法的有效性和准确性。     

基于不确定性最优潮流的配电网分布式发电消纳能力评估

随着可再生分布式发电（RDG）在配电网中渗透率逐步提高,部分地区已出现配电网对RDG消纳能力不足的问题,客观地评估配电网对RDG的消纳能力成为当前配电系统规划和运行过程中的重要问题之一。首先,针对RDG出力不确定性特征,证明了配电网中任意节点注入功率不确定性波动对于节点电压分布、支路潮流等运行状态量影响的映射关系;其次,建立了当RDG注入功率不确定性用概率或仿射等不同描述形式时,配电网运行状态量的解析表达式;然后,提出了评估RDG消纳能力的不确定性最优潮流模型,并建立了RDG注入功率不确定性在不同描述形式下最优潮流模型的确定性等价转化方法;最后,通过实际系统验证了所提模型和方法的有效性。     

直流电网潮流控制器研究与应用综述

多端直流输电与直流电网技术是解决新能源发电集中并网和远距离传输问题的有效方案。直流潮流控制器(DCPFC)是直流电网稳态潮流调节的核心装备,也可为直流短路暂态故障电流抑制提供限流能力。文中概述了直流电网的发展现状及其对DCPFC的需求,归纳对比了已有DCPFC的工作原理、优缺点和研究现状,着重分析了线间DCPFC的潮流转移原理、拓扑结构和样机进展,总结了故障限流型DCPFC的限流原理、拓扑结构和实验样机。最后,对DCPFC研发和应用中的关键问题进行了展望。     

基于外网静态等值与无迹变换法的互联电网概率潮流计算

随着电力系统的发展,为计及新能源发电和负荷波动等不确定性因素的影响,须对互联电网进行概率潮流分析,而电网规模的不断扩大会显著增加相应的计算负担。因此,为提高互联电网概率潮流的计算效率,提出了一种基于外网静态等值方法与无迹变换法相结合的互联电网概率潮流计算方法。首先,采用无迹变换法生成用于边界处等值参数概率建模的样本点集,提出基于多运行点的外网静态等值方法,即每个样本点基于其改进直流潮流计算得到的结果获得等值参数,以建立等值后内网输入随机变量的概率模型。然后,通过该概率模型再次采用无迹变换法生成新的样本点集,从而进行等值后内网的概率潮流计算。最后,在多个测试系统证明了所提方法的准确性与速度优势。该方法借助概率等值技术同时降低了概率潮流计算中输入随机变量的维数与系统规模,从而减少了其分析所需的确定性潮流计算次数及其单次计算时间,实现了该应用在计算方面的双重降维。     

直流电网潮流控制器研究与应用综述

多端直流输电与直流电网技术是解决新能源发电集中并网和远距离传输问题的有效方案。直流潮流控制器(DCPFC)是直流电网稳态潮流调节的核心装备,也可为直流短路暂态故障电流抑制提供限流能力。文中概述了直流电网的发展现状及其对DCPFC的需求,归纳对比了已有DCPFC的工作原理、优缺点和研究现状,着重分析了线间DCPFC的潮流转移原理、拓扑结构和样机进展,总结了故障限流型DCPFC的限流原理、拓扑结构和实验样机。最后,对DCPFC研发和应用中的关键问题进行了展望。     

Estimating the saddle-node bifurcation point of static power systems using the holomorphic embedding method

Voltage stability studies have been progressively gaining importance in the power engineering community. Predicting the saddle-node bifurcation point (SNBP) of a power system has become more critical as the power-system loading has increased in many places without a concomitant increase in transmission resources. Since a Newton–Raphson power-flow method is inherently unstable near the SNBP, adaptations such as continuation methods have been used as stabilizers. A new class of nonlinear equation solvers known as the holomorphic embedding method (HEM) is theoretically guaranteed to find the high-voltage solution to the power-flow problem, if one exists, up to the SNBP, provided sufficient precision is used and the conditions of Stahl’s theorem are satisfied by the equation set. In this paper, four different HEM-based methods to estimate the saddle-node bifurcation point of a power system, are proposed and compared in terms of accuracy as well as computational efficiency.     

一种快速的定雅可比潮流算法

完美地组合了电流注入型潮流算法和保留二阶项的快速潮流算法的优点,弥补了二者的不足之处,提出了一种快速的定雅可比潮流算法。该算法修正方程式的雅可比矩阵是通过对电流注入型潮流算法PQ节点的雅可比矩阵进行改造而得来的,是一个对称的常数雅可比矩阵。修正方程式的常数项是在保留潮流方程式非线性项的基础上进行简化改进而获得的,是一个非常简单的修正公式,在迭代过程中完全不需要进行节点电压的修正和节点功率的计算。这些处理,既保证了算法的收敛性,又大大提高了计算速度。详细论述了该算法的原理及用法。最后将它与牛顿法、定雅可比牛顿算法、PQ分解法、快速解耦法（FDLF）等潮流算法在多个算例上进行了收敛性能和收敛速度的比较,结果证明该算法收敛速度远大于牛顿法和定雅可比牛顿算法,收敛能力与定雅可比牛顿算法相当,算法适用能力比PQ分解法和快速解耦法强。     

奇异值分解结合均匀设计采样的半不变量法概率潮流计算

在样本形成过程中半不变量法概率潮流(PLF-CM)计算可能遇到输入变量相关系数矩阵非正定的情况,此时常用的Cholesky分解不再适用。提出一种奇异值分解(SVD)结合均匀设计采样(UDS)的PLF-CM计算方法。通过SVD和UDS结合Nataf变换得到考虑相关性的随机变量样本,借助这些样本计算常规数值方法难以求解的部分输入变量的半不变量,利用SVD处理输入变量的协方差矩阵以准确计算输出变量的半不变量,采用Cornish-Fisher级数展开求得输出变量的概率分布。以改造后的IEEE 14节点测试系统为算例,验证了所提方法的快速性、有效性及对高渗透率新能源发电的适应性。     

改进潮流算法在电压稳定分析中的应用

随着经济的发展,近年来电压稳定问题突出。分析电压稳定问题的方法之一为电压稳定裕度分析法,为此,对改进潮流算法在电压稳定裕度分析法中的应用进行了综述。指出目前连续潮流法在电压稳定的分析中得到了很好应用,但还存在两个制约计算速度的瓶颈：解潮流方程的每次迭代都需要形成雅可比矩阵,计算量大;迭代时要精确地计算出电压稳定极限,需要选取较小的步长,计算很耗时。     

主元分析结合Cornish-Fisher展开的半不变量法概率潮流计算

为克服现有半不变量法概率潮流计算( probabilistic load flow based on cumulant method,PLF-CM)不能处理输入随机变量相关系数矩阵非正定之不足,提出一种基于主元分析和半不变量法结合Cornish-Fisher 展开的PLF-CM 计算方法。新方法根据输入变量的离散样本数据求取输入变量的半不变量,利用主元分析处理关联性输入随机变量以准确计算输出变量的半不变量,采用Cornish - Fisher 级数求得电力系统的概率潮流分布。在改造后的IEEE-14 节点测试系统上进行的仿真研究表明:所提方法计算高效、稳定,适用于不确定性较大的新能源电力系统的概率潮流分析。     

基于坐标旋转变换的配电系统快速解耦潮流计算方法

配电系统中各支路的电阻与其电抗的比值较大,因此,经典的快速解耦潮流计算方法不适用于配电系统潮流计算。提出了一种坐标旋转变换方法,并将这种变换方法与经典的隐式Zbus高斯方法相结合,导出了配电系统的解耦潮流计算方法。以IEEE 33节点、IEEE 69节点和一个实际的145节点配电系统为例,对提出的解耦潮流算法进行了测试。结果表明,所提出的解耦方法不影响经典的隐式Zbus高斯方法的收敛性,因而是一种高效、实用的快速潮流计算方法。     

基于松弛牛顿法的互联电网并行分布式潮流计算方法

分布式潮流计算是解决多区域互联电网一体化潮流问题的有效方法。以松弛牛顿法潮流求解公式为出发点,首先利用矩阵分裂法,将互联电网分解为相互独立的子系统,然后利用矩阵求逆运算的Sherman-Morrison-Woodbery公式对各子系统进行协调求解,从而导出了一种新的互联电网并行分布式潮流计算方法。与基于网络分解及协调计算的分布式潮流计算方法相比,该方法具有更好的收敛性。利用基于PVM的分布式计算环境,以IEEE118节点系统为例,对所提算法进行了装配、测试以及分析,初步验证了所提算法的有效性。     

多平衡机潮流计算在调度员潮流中的应用

在调度员潮流中。多平衡机潮流计算比常规潮流计算更加符合电力系统的实际情况。计算结果更为准确。围绕系统不平衡功率的计算,提出了多平衡机潮流计算的三种算法：静态法、准动态法和基于动态潮流理论的动态法。并对每一种算法进行了详细介绍。平衡机群中各平衡发电机进行不平衡功率的分配可以采取多种分配方式。且需要考虑发电机有功出力的限制。对照IEEE14节点标准系统的测试结果表明本文的计算方法是有效、可行的。     

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.