基于全纯嵌入法的三相潮流通用算法

随着高比例新能源接入,电网三相不平衡问题日益突出,迫切需要工程适用的三相潮流算法进行分析。传统三相潮流算法存在初值依赖性强、模型复杂、计算效率较低和适用场景受限等问题。全纯嵌入法是一种解析求解非线性潮流方程的新方法,具有不依赖初值、求解过程中矩阵定常的优势。因此,该文首先基于电网三相元件模型特性,运用相序变换矩阵,构建三相潮流的全纯嵌入模型;其次,基于幂级数系数相等原则,推导模型系数的递推关系,并运用矩阵范型技术简化计算模型;然后,对零序约束方程进行解析重构,运用矩阵行列替换技术,实现不同接地方式下电网三相潮流的高效求解;最后,在IEEE 33、改造的IEEE 123及我国某区域电网系统上,验证所提方法效率高、收敛可靠且不依赖于计算初值的优势。

计及分布式光伏的三相不平衡低压配电网快速潮流计算

随着国家“碳达峰碳中和”战略的持续推进,分布式光伏接入配电网项目的渗透率逐步提高,为保证分布式光伏大量并网安全可靠运行的要求,提出计及分布式光伏的三相不平衡低压配电网快速潮流计算算法,在建立配电网的含分布式光伏的元件模型的前提下,提出含潮流方向和拓扑参数的上三角阻抗矩阵,充分利用该稀疏矩阵,提高潮流计算速度;同时,为分析三相拓扑或负荷(分布式光伏作为负的负荷)不平衡引起的低压配电网中性点位移,设计了计算中性线远端节点电压的方法,使该节点等效为三相相电流集中回路节点;最后,详细给出该低压配电网快速潮流计算算法流程,通过改进的IEEE 33节点验证了该算法的超实时特性和准确性,为大规模分布式光伏接入提供强有力的支撑。

基于数据潮流模型的高比例光伏配电网三相不平衡优化

随着分布式光伏的大规模接入,配电网固有的三相不平衡问题日益严重,给系统的电能质量、经济运行等带来不利影响。此外,高比例光伏的接入使得配电网的物理结构和运行方式更加复杂多变,导致当前依赖精确拓扑结构和线路参数的三相不平衡优化方法难以应用。因此,提出一种基于数据潮流模型的高比例光伏配电网三相不平衡优化方法。首先,采用基于双阶段注意力机制的循环神经网络方法建立数据潮流模型,拟合三相潮流约束中变量之间的函数关系。同时,提出图特征嵌入的方法将部分已知的拓扑信息嵌入到数据潮流模型中以提高拟合精度。其次,以训练后的数据潮流模型为基础重建配电网三相不平衡优化模型。最后,通过条件梯度下降方法求解该模型,以修改的IEEE33节点配电网络为例,验证了所提方法的有效性。

光伏发电系统对配电网三相电压不平衡度影响的计算方法

针对传统确定性潮流计算在对分布式光伏电站接入配电网后导致的三相电压不平衡现象进行评估时的不足,提出了一种基于多点线性化的半不变量概率潮流和重要抽样对配电网不平衡度进行评估的方法.首先,针对Beta分布描述的局限性,以自适应非参数核密度估计法对光伏出力和负荷波动的随机过程进行表征,从而提高建模精度;然后,利用分段线性化半不变量法进行随机潮流分析以降低不确定性引起的误差,构建出混合Copula函数计算公共连接点的不平衡度;最后,采取抽样方法得到不平衡度均值进行评估.通过对IEEE33节点系统进行仿真分析,验证了此方法的有效性和可行性.

中压不接地配电网三相潮流新方法

在大量分布式电源接入中低压配电网的新形势下,三相潮流计算是分析其影响的基本手段。针对现有中压不接地配电网三相潮流研究主要采用人为设置参考中性点/零序电压的方式,导致无法仿真分析中性点/零序电压偏移、不接地网络零序潮流和相-地电压不平衡等情况,提出一种中压不接地配电网三相潮流新算法。首先,提出不接地配电网三相潮流在节点变量和导纳矩阵方面的特殊性。然后,设计基于功率平衡方程和牛拉法,采用导纳矩阵可逆化处理和矩阵替换技术实现约束零序电流为零的不接地配电网三相潮流算法。最后,基于6节点系统和修改的IEEE123算例仿真不接地配网的潮流,结合PSCAD验证所提方法在不同场景下的准确性以及在大电网中的适用性和收敛性,并在地市电网中进行实际应用。算例分析表明,所提算法计算结果准确,具有良好的工程实用性。

基于改进NSGA-3和不平衡潮流的配电网相序优化

低压配电网存在大量单相负荷,三相负荷不平衡会造成台区线路损耗增加,危害电网运行安全。提出一种基于历史数据的用户相序优化方法。使用台区用户的历史电压、电流数据构建台区不平衡潮流模型。针对台区一天内的运行状况建立用户节点电压平均不平衡度最小、台区线路损耗最小和换相次数最小的目标函数。提出含有正态分布交叉算子(normal distribution crossover, NDX)的改进非支配遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm-3,NSGA-3),对用户节点的相序进行优化,以获得较好的种群分布并减少优化时间。然后从解集中选择最符合条件的一组解作为换相策略。最后以安徽省某配电台区实际用户数据为例,验证了所提方法可以有效地降低三相电压不平衡度,减小线路损耗。

配电网三相电压不平衡的成因分析和实践

针对配电网正常运行状态下长期存在的一起变电站母线三相电压不平衡问题,通过实际运行数据和三相潮流仿真过程,深入分析了长期存在的母线三相电压不平衡的原因。研究表明,不接地配电网挂接不平衡的电容型电压互感器,其存在的电容值容易造成系统的正常运行状态下的三相不平衡。将该分析流程用于工程实际的电压不平衡的成因分析过程中,通过三相潮流和现场数据能够最大限度地减少分析工作量,提高效率,为后续的不平衡问题治理提供方向。

基于矢量指令集的三相潮流并行计算方法

随着互联电网规模不断扩大,电力网络分析计算对计算速度的要求日益提高。高级矢量扩展指令集(advanced vector extensions,AVX)是应对大规模浮点运算所提出的基于SIMD的快速并行计算解决方案,最高可以将浮点运算能力提升16倍。以电力系统三相潮流计算为研究对象,采用快速YBUS潮流算法计算。对迭代方程组求解过程进行改造,将8×8的矩阵与8×1的向量作为运算单元,利用AVX指令集实现运算单元的基本计算与求逆的矢量化算法,完成了基于运算单元的方程因子表分块求解算法;将三相潮流方程节点导纳矩阵的三相模型部分对应的6×6矩阵和6×1向量扩展到8×8矩阵和8×1向量构成的运算单元中,其他部分则有序填充至运算单元中。采用半动态节点优化编号,建立了以运算单元为单位的分块稀疏系数矩阵,基于运算单元运算符的矢量化重载实现了三相潮流方程并行求解。使用IEEE标准三相算例进行测试,结果表明,三相潮流矢量化并行算法与原有算法结果一致,在时间性能上具有高效性。

低压台区电动机起动的动态电压分析方法

低压台区普遍存在供电半径长、三相不平衡的特征,且对于包含大容量感应电动机负载的低压台区,电动机起动容易引发低压台区的电压跌落,恶化低压台区整体的电压质量。为此提出一种动态电压特性分析方法,首先建立低压台区三相潮流模型,其次考虑感应电动机的动态过程,提出计及感应电动机的低压台区动态电压分析方法,采取交替迭代法进行求解,能计算得到动态电压曲线,无需依赖时域仿真。最终通过算例验证了该方法的有效性,可为低压台区电压质量分析决策提供参考。

大规模复杂配电网三相不平衡潮流并行计算方法

以牛顿拉夫逊法为基础,建立了复杂配电网中的三相配电线路、负荷、变压器和调压器等的数学模型,提出了复杂配电网三相不平衡潮流的并行计算方法,以提高大规模复杂配电网潮流计算的性能。考虑配电网的馈线数和节点数,设计了同构模式下多核(2、4)处理器的任务分配,对比负载均衡、并行加速比。通过IEEE 123节点标准馈线、某电网1000节点馈线及IEEE 123、37、34和13标准馈线拆装重组而成的数十条馈线等的仿真,对所提并行潮流计算方法的计算速度、收敛性和加速比进行测试和比较分析。仿真结果表明,所提并行计算算法能充分利用计算机的多核资源、显著提高了计算效率。

分布式发电系统的不平衡三相潮流计算

传统的配电网潮流算法已不能满足未来分布式发电系统的需求。对常见的各种分布式电源的节点类型进行了划分,归结为P恒定、U恒定的PV节点;P恒定、电流幅值I恒定的PI节点;P恒定,U不定,Q受P、U限定的P-Q(V)节点。分别针对这些节点类型的各自特点,提出了在潮流计算中的处理方法,其本质是在各迭代步将各类节点转换成为传统方法能够处理的PQ节点或PV节点。在此基础上,提出了基于牛顿法的能够处理各种分布式电源的配电网三相潮流计算方法。采用6母线系统和292母线系统2个算例系统进行了测试,并详细给出了6母线系统的计算结果。算例结果证明所提算法具有良好的收敛性能,潮流计算时间和迭代次数相对于不含分布式电源的系统没有明显增大。

配电网高级应用软件及其实用化关键技术

配电网是发展智能电网的重要组成部分,也是短板所在。文中基于配电网实际的自动化水平、运行调度需求和模型特点,分析了配电网高级应用软件的关键技术。介绍了配电网高级应用软件的体系结构和功能组成;梳理了包括三相建模、三相状态估计、三相潮流计算、无功电压控制、网络重构、恢复控制和安全评估等高级应用功能的算法特点和基本思路。简要介绍了现场系统的集成架构,以及若干工程应用功能示例。

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。

含分布式电源的配电网三相解耦潮流计算方法

提出一种含分布式电源(DG)的配电网三相解耦潮流计算方法。首先基于序分量法建立配电网三相负荷模型、网络序参数模型和多类型DG接入模型,结合配电网结构、不对称线路三序解耦-补偿模型和道路-回路分析法,在配电序网中提出一种有效的三相不平衡配电网改进潮流计算方法;然后将不同DG并网接口划分为PQ、PQ(V)、PV和PI节点类型,建立适用于三相不平衡配电网潮流算法的PQ、PQ(V)、PV和PI节点类型DG模型,并对其迭代计算模型进行了详细的公式推导。算例分析验证了所提算法的有效性和通用性,所提算法具有良好的收敛性及较强的处理DG节点及其出现无功越界的能力。

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 。

计及接地阻抗及含多种分布式电源的中低压配电网三相潮流计算(一):模型

现有的配电网三相潮流计算模型和算法大部分是在基于中性点理想接地假设的Kron简化基础上,由单相潮流计算方法直接扩展得到,分析的精度和适用的范围有一定的局限性。该文摒弃以往基于Kron简化的三相潮流计算框架,提出精细化的三相潮流计算模型和算法。建立一个能够囊括中低压配电网络各种拓扑结构的、计及各元件接地阻抗的统一模型。模型中将支路元件和端点元件统一采用端口的I-F(U)方程进行描述。给出了构成支路元件的线路、变压器更为精确的模型,并通过在相线变换矩阵中引入附加矩阵项的方法解决了D型变压器的Y参数矩阵奇异问题。将端点元件分成负荷和分布式电源二类,负荷采用IEEE推荐的ZIP模型,分布式电源按各相是否独立控制分为三相控制和单相控制。单相控制方式分为PQ、PI两种。三相控制方式采用三相功率总和为恒定量的模型,并进一步细分为PQ、PI、PV共3种。

变压器支路处理新方法与配电网三相潮流计算

针对配电网中处理变压器支路繁琐、工作量大等问题,提出了一种新的变压器支路处理方法,并可方便地引入配电网三相潮流算法中。该方法根据变压器两侧序状态量的相移关系,建立相位变换矩阵,简化了变压器支路的处理,利用不对称线路三序解耦—补偿模型和配电网三序解耦特点,基于回路分析法生成各序网道路矩阵,建立节点序电压与注入序电流之间的关联公式,从而实现了含多变压器支路的不平衡配电网三相解耦潮流计算。算法中的三序解耦及并行计算降低了计算规模,提高了计算速度和效率,节省了存储空间。最后,通过测试算例验证了该方法的正确性和有效性。

基于正序分量的含PV节点的三相配网潮流算法

随着分布式发电(distributed generators,DG)接入配电网,传统的配电网潮流算法难以满足分布式发电系统潮流计算的要求。针对这一情况,提出一种有效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,基于回路分析法生成的道路矩阵,建立节点电压与注入电流之间的关系矩阵,从而实现配网潮流的直接计算。同时,基于PV节点正序电压幅值保持恒定的特性,提出一种新的处理PV类型DG的方法,该方法基于正序分量方法和道路矩阵,推导得到无功电流和补偿电压之间的关联公式,可非常简单地引入到三相不平衡配网潮流计算算法中,并保证PV节点有功功率和电压幅值为预设定值(假定无功功率没有越界)。通过6母线和69母线算例验证该方法的有效性和通用性。

中性点不接地配网潮流算法研究

针对中性点不接地系统无零序通路的特点,推导出一种新的适用于负荷不对称配网的序分量潮流算法。该方法将不对称的三相负荷转化为正序功率和负序功率,同时引入耦合功率,将正序、负序功率解耦,仅求解正序潮流,而节点负序分量则通过耦合功率求出。该算法将现有配网三相潮流算法中的3n阶矩阵降为n阶,大大降低了计算量。将该算法和传统方法分别应用于某一基于统计数据的19节点实际系统,对两者的计算结果进行比较,并分析差异产生的原因。以一个基于实时数据的28节点仿真系统算例验证了该算法的正确性。

基于序分量的弱环配电网三相解耦潮流算法

为实现智能配电网对弱环三相潮流的高效计算要求,提出了一种基于序分量的弱环配电网三相解耦潮流算法,该算法采用序分量法进行配电网三相潮流建模,实现三序解耦;利用配电网三序解耦的特点,以及不对称线路的三序解耦–补偿模型,在序网络模型中基于道路的回路分析法提出一种改进的弱环配电网三序潮流计算方法。该算法充分结合了序分量计算的高效性和道路回路分析法处理弱环网的优势,提高了计算效率和计算速度,具有很好的收敛性和较强的环网处理能力,并且随着环路的闭合,该算法的迭代次数还会减少。通过测试算例验证了该算法的正确性和有效性,以及收敛性好、计算速度快和处理环网能力强的特点。