分布式电源对配电网潮流计算的影响研究

配电中接入的分布式电源的增多,潮流计算时,传统的前推回代法无法满足精度要求。对系统研究发现,分布式电源的出力和接入位置对配电网的网损有不同的影响,阐述了分布式电源潮流计算模型,并引入了一种带有PV节点无功修正的分布式电源配电网潮流计算方法。通过对IEEE14节点系统进行仿真验证,证明了所提算法的有效性和收敛性。研究结果显示:新提出的方案和技术能够更加高效地解决带有分布式电源的配电网潮流问题。

牵引供电系统网压计算方法研究

研究目的:牵引供电系统电压计算方法在现行规范《牵引供电系统电压损失的计算条件和方法》(TB/T 1652—1996)中有详细规定,然而在实际运营中发现,当牵引供电系统负荷较重、牵引网电压降较大时,上述规范的计算结果已不能满足实际需求。已有文献对上述情况进行分析,但提出的改进方法与实测结果仍有一定差异。本文针对上述情况,借鉴电力系统前推回代电压计算方法对单线牵引供电系统电压进行计算,分别从理论推导证明、时域仿真、现场实测三个方面对上述三类方法进行分析比较。研究结论:(1)电力系统前推回代方法在单线牵引供电系统电压计算时较现行规范与前人改进算法更为准确;(2)本研究结论可作为现行规范《牵引供电系统电压损失的计算条件和方法》(TB/T 1652—1996)的有效补充。

分布式电源并网的潮流计算

分布式电源DG(distributed generation)并网对配电系统的电压和网损有着重要影响。分析了常见的几种DG,提出了它们各自在潮流计算中的模型以及处理方法,并采用前推回代法来计算有DG并网的配电系统的潮流。考虑到前推回代法处理PV节点的能力较差,引入了注入无功补偿法,该方法适合DG并入配电系统的潮流计算。然后,通过在33节点配电系统中进行大量测试,表明该方法是可行的。最后分析DG并网对系统电压和网损的影响。

基于潮流计算的配电网最大供电能力模型

现有文献计算配电网最大供电能力(total supply capability,TSC)的方法均未计及线路潮流引起的电压降落和网络损耗,其结果准确性应用于实际运行还存在一定难度。为解决这一基础性问题,首先提出基于潮流计算的TSC模型,精确计及了电压降落和网络损耗。该模型基于馈线间互联关系建立,其计算结果能精确到馈线负荷,同时考虑了主变N-1故障和馈线N-1故障。其次,针对该含有迭代的非线性规划模型,提出一种基于前推回推的迭代和广义梯度法的求解方法。最后,通过算例对比所提方法与现有文献方法,并利用N-1安全校验仿真来验证。结果表明,所得TSC结果更为准确,为TSC理论的应用从规划向运行提供了参考。

一种配电网合环实用潮流算法

针对配电网合环潮流计算难度大,前推回代法只适用于辐射型配电网络,提出了一种计算配电网合环潮流的两阶段法。第一阶段中,运用叠加原理,将合环后环状配电网转化为纯辐射状配电网。用前推回代法对纯辐射状配电网潮流计算,从而得到合环开关两侧电压差。在第二阶段,不断修正合环开关两侧负荷功率,以支路功率为变量,重新运用前推回代法求解纯辐射状网络潮流,直至达到整体收敛。针对配电网调度室无法获取上级电网的实时信息,利用迭代法求取上级电网等值阻抗。通过对实际算例仿真,结果表明该方法具有良好的收敛性和准确性。

主馈线和分支线路相结合的配电网无功补偿

针对配电网负荷多变的特点,提出采用电容器对10kV配电网进行无功补偿时,采用分支线路末端配电变压器低压侧和主馈线相结合的优化补偿方式。以系统有功网损、电容器的安置费用加权最小为目标函数。根据配电网辐射状树形分布特征,首先在分支线路末端以提高线路功率因数确定电容器的补偿容量及其类型,然后在主馈线上依无功负荷的分布情况再确定电容器补偿的最佳位置和容量。潮流计算采用配电网广泛使用的前推回代法。最后,以实际电网为例,说明了该算法的可行性和优越性。

考虑光伏并网的配电网潮流计算

基于天气预报系统的太阳辐射模型,利用气象部门获得的云层类型预报信息对光伏进行短期预测;并提出了适用于含光伏发电的弱环配电网的牛顿-拉夫逊法和前推回代法相结合的配电网潮流算法。该算法将弱环配电网等效为环网和辐射形网络两个部分,采用牛顿-拉夫逊法和前推回代法交替求解环网与辐射形网络,实现含有分布式光伏电源的配电网潮流计算。在新算法中采用变收敛精度进行计算,既保证最终的精确性又能提高计算速度。最后,采用28节点算例进行验证,表明了该方法的有效性。

分布式电源内阻抗引发前推回代潮流发散的问题

大量种类繁多的分布式电源接入可能运行在三相不平衡状态的配电网。分布式电源种类繁多,控制方式多样,并网阻抗等值参数取值范围较宽。前退回代是用于配网潮流计算的重要方法之一。通过数值仿真计算发现,分布式电源三序稳态模型的负序和零序阻抗在一定的取值范围内,会引起前推回代潮流计算发散。进一步分析潮流发散的原理,发现造成发散的原因是前推回代格式的谱半径大于1,并提出一种等值负序和零序阻抗补偿方法解决这一问题。

基于节点分层的配网潮流前推回代方法

结合配电网特有的辐射状特点,提出了一种新的基于节点分层的配网潮流前推回代方法。该方法利用配网支路及其节点参数所形成的节点-节点关联矩阵推导出节点分层矩阵及其对应的上层节点矩阵,再根据所形成的分层矩阵及其对应的上层节点矩阵利用前推支路电流和回代电压进行计算。通过对算例的编程计算,结果表明所提的算法有效、快速及实用。

考虑风光和负荷随机性的微网三相潮流计算

由于微网系统潮流分布具有不确定性和不对称性的特点,传统的潮流计算模型已不再适用。针对微网运行中各种随机性因素的影响,建立基于蒙特卡罗模拟的热电联供型微网三相潮流计算模型,以一个包含风、光、储、微型燃气轮机、燃料电池以及热电负荷的Benchmark微网为例,运用前推回代法求解模型,并对比分析外网和微源分别承担微网波动时各自的出力波动及系统的电压质量。算例表明,微源相比于外网承担微网的波动时,不仅提高了电压质量,同时微网实现了对内部随机性的消纳,验证了所提模型和算法的有效性。

基于CIM建模的配电网三相潮流计算

应用面向对象的程序设计方法实现了基于公共信息模型(CIM)建模的配电网三相潮流计 算。在CIM扩展的配电网模型的基础上,设计了内部数据结构以及访问配电网设备参数和电气运 行参数的接口,有效地降低了数据交换的复杂度。采用迭代器模式封装配电网络的遍历算法来实 现潮流算法的系统级迭代,迭代器模式能减少算法与数据间的耦合,使程序具有良好的可维护性。 三相前推回代算法的实际算例测试表明该程序还具有较快的运算速度。

考虑电热耦合效应的配电网潮流计算

线路电阻会随着线路温度的变化而变化,这使得电网周围的环境因素对电网潮流分布产生影响。文中计及线路温度、线路电阻和潮流的相互关系,建立了考虑电热耦合效应的配电网潮流计算模型,在该模型中,线路电阻作为状态变量,不再是一个常数。针对该模型的复杂性,对常规基于前推回代法的配电网潮流计算进行了扩展,将线路热平衡模型嵌入到前推部分,在迭代过程中动态更新线路温度、电阻和潮流,简单高效地实现了考虑电热耦合效应的配电网潮流计算。IEEE 14节点和118节点配电网算例分析表明电热耦合效应对配电网潮流有较大的影响,基于恒定电阻的潮流计算可能产生较大的偏差。

一种配电网潮流计算的新方法

针对辐射状配电网的结构特点,应用前推回代法进行潮流计算,以广度优先搜索策略为理论基础,通过广度优先搜索遍历并借用ADT栈形成网络层次结构,来确定前推回代的节点顺序,形成一种实用的配电网潮流计算方法。该方法可以处理多分支辐射网,无需复杂的网络编号、不用形成导纳矩阵,而且迭代次数少、结果精确。该算法已在实际城区配电网应用,运行良好。

基于叠加原理和前代后代法的环状配电网潮流计算

提出了一种基于叠加原理和前代后代法的用于计算环状配电网潮流的改进算法。运用叠加原理,将环状配电网的潮流计算转化为纯辐射状配电网的潮流计算。以支路功率为变量,通过两层迭代来求解:内层迭代计算纯辐射状网络潮流,而用外层迭代来不断修正解环点支路功率达到整体收敛。针对该文的算法提出了一种基于节点邻接表的搜索方法,用于搜索环网、形成环网阻抗矩阵而无需进行复杂的编码。利用IEEE标准节点系统进行了验算,结果表明,所提出的算法具有良好的收敛特性,特别适合大规模多环状的配电网络的潮流计算。

收网算法及其在低压配电网潮流优化中的应用

针对低压配电网存在三相不对称现象及有较多分布式电源的现状,建立了综合考虑分布式电源、有载调压变压器、无功补偿器和插电式混合动力汽车的配电网优化模型。提出了一种新颖的由边界初始种群逐步向内压缩式搜索的启发式算法:收网算法。给出了收网算法的更新迭代公式和计算步骤,并从数学上严格推导证明了该算法的收敛性。为有效解决低压配电系统三相不对称或非全相运行问题,提出一种改进的分相前推回代算法。将收网算法应用于某测试算例和IEEE 123节点系统,优化结果表明所提算法有效可行。

配网潮流回路分析法

该文利用回路分析法分析了面向支路的前推、回推潮流法的数学本质,指出它实质上是回路分析法的一种不完全等价变形,并分析了这种方法对处理多环网系统能力差的原因;从回路分析法出发,推导出了一种对多环网具有很强处理能力的、面向回路的前推、回推法。该方法保持了面向支路的前推、回推潮流法的易于编程实现和计算速度快的特点,且与辐射电网是等价的。这种新的潮流算法的收敛性不受回路多少的影响。文中利用回路分析法,分析了该方法与牛顿法的内在关系,指出了该算法收敛性不如牛顿法,但因其计算量非常少,故仍是一种非常优秀的高效配电系统潮流算法。算例证明,这种算法对于环网系统,其收敛性和计算速度比传统的前推、回推法有显著的提高,并对同一系统,随着环的增多,算法迭代次数显著减少。

基于阻抗补偿的三相四线制配电网前推回代潮流算法

在三相四线制配电网中,中性线重复接地对前推回代潮流算法存在收敛性问题。分析了中性线重复接地导致前推回代潮流算法难收敛的原因,提出一种基于阻抗补偿的三相四线制配电网前推回代潮流算法,改善了潮流计算的收敛性,并保证补偿前后的潮流结果不变。该方法通过在接地电阻和重复接地点之间补偿一对大小合适且取值相反的阻抗,减小了不动点迭代雅可比矩阵的谱半径,使之满足压缩映射的条件,从而保证潮流计算收敛。算例验证了所提方法的正确性。

含光伏风电的基于仿射算法的配电三相潮流计算

天气变化具有随机性、不确定性的特点,导致光伏、风机的出力具有不确定性。为了处理光伏和风机出力的不确定性信息,利用区间方法建立了光伏和风机出力不确定性的区间模型,并针对配电系统存在的三相不平衡性,提出了基于复仿射算法的区间三相潮流分析算法。采用IEEE13算例系统对算法进行了验证,并与蒙特卡洛潮流分析方法进行了对比分析,计算结果表明所提算法对于定量分析光伏和风机出力不确定性对系统稳态运行的影响具有应用价值。

冷热电联供微网能量流的解耦计算方法

针对目前冷热电联供微网能量流计算中对多能量输出端的能源站描述不够详细、冷/热网与电网之间的耦合关系简单以及采用统一计算方法导致模型复杂度高、计算时间较长的问题,提出了一种冷热电联供微网能量流的解耦计算方法。对能源站内部进行了较详细的建模,并考虑燃气发电机与制冷制热设备间的能量耦合关系,以及供冷供热网中循环水泵的耗电特性。根据冷热电联供微网仅在能源站和负荷存在着耦合环节而中间的供冷网、供热网和供电网相互独立的特点,将其解耦成供冷网能量流计算、供热网能量流计算、供电网潮流计算和能源站内部能量流计算四部分,并根据供冷/热网的放射性结构特点采用前推回代法进行计算,以降低模型的计算复杂度,并提高计算速度。以某个园区冷热电联供微网作为算例,计算结果验证了所提出方法的正确有效性。

适用于多电源配电网潮流计算的前推回代方法

本文提出了一种改进的配电网潮流前推回代算法。在传统的前推回代潮流计算方法的基础上,利用图论的思想,将随机编号的网络转化为符合传统前推回代潮流计算编号规则的网络,进而利用传统前推回代潮流计算方法进行潮流计算。该算法不仅适用于单电源网络,同样适用于多电源配电网络。在多电源网络中,可以将网络分解成多个单独的网络,由于每个网络之间没有影响,可以并行运算。利用典型的3馈线16节点系统进行算例分析,证明了算法的可行性。