基于自动微分和保留非线性的柔性高阶潮流算法

电压源换流器型高压直流输电(Voltage Source Converter based-High Voltage Direct Current Transmission,VSC-HVDC)相较于传统HVDC具有较多独特优势,是智能电网发展具有代表性的关键技术之一;但由于换流器的引入增加了潮流计算的变量及潮流程序的编写复杂难度。因此,在1+√2阶的高阶潮流算法的基础上加入了自动微分(Automatic Differentiation,AD)技术,通过AD技术来计算雅可比矩阵,从而减少了程序代码的编写量,提高了程序开发效率;但由于AD技术的引入导致了潮流计算时间增加,因此又提出了基于改进保留非线性算法与AD技术的潮流算法,通过改进保留非线性算法的预测步和校正步提高收敛速率,且仅需调用一次AD工具包,避免了算法效率的降低。最后基于修改的IEEE(电气的标准)算例来验证方法的可行性。

改进保留非线性算法在介损测量应用中的研究

摘针对高阶正弦拟合法中迭代所用的运算时间和计算精度之间的矛盾制约该法用于介损测量的问题。提出一种快速收敛潮流算法—改进保留非线性算法,使介损的数字化测量中,在 tanδ<0. 000 3 时,计算时间<10ms。在满足介损在线监测的同时,还可以实时检测系统频率,为同步采样提供了一条新途径。

最优乘子法在电流注入型保留非线性潮流计算中的应用

随着电力系统规模的扩大,对电力系统潮流算法的收敛性和计算速度提出了更高的要求。为此,提出一种带有最优乘子的电流注入型保留非线性潮流计算方法。首先根据直角坐标系潮流方程的特点,给出了一种最优乘子的计算方法,该方法只需求解一元三次方程,不需再额外增加任何计算量。在此基础上,将最优乘子应用于电流注入型保留非线性潮流计算,在潮流计算迭代过程中,采用最优乘子调整电压修正量,提高了潮流计算的收敛可靠性和收敛速度。系统算例表明,所提出的方法能在潮流方程无解时保证潮流不发散,在潮流方程有解时提高潮流计算速度。

广义Tellegen定理在保留非线性电流注入型潮流计算中的应用

广义Tellegen定理只与物理系统所建立的数学模型有关,与该物理系统属性无关,因而广泛地应用于电力系统中。其小扰动定理为电力系统潮流计算提供了可能。保留非线性电流注入型的潮流计算就是将节点注入电流方程Taylor级数展开,并保留到二阶项,得到含有非线性项的修正方程式。在此基础上,利用广义Tellegen定理的小扰动定理,给出新的修正方程式,从而简化了求解过程。仿真结果表明,在保持计算精度和收敛性不变的情况下,提高了潮流计算速度,同时拓宽了广义Tellegen定理的应用领域。

一种改进的电力系统保留非线性潮流算法

保留非线性潮流算法是为了改进牛顿法在处理病态条件时的缺陷,提高收敛性能而提出的。为了进一步提高收敛速度,提出一种改进的保留非线性潮流算法。该算法采用PQ分解法替代牛顿法得到第一次迭代结果作为保留非线性潮流算法的计算初值。通过仿真验证,改进算法在收敛速度上有明显的优势,且不影响其计算精度和准确性。

基于保留非线性算法的直流配电网潮流计算

随着直流负荷、直流电源的增加,直流供用电系统将成为未来配电系统的发展方向。为计算直流配电网的潮流分布,分析了电压源换流器的稳态模型及控制方式,建立了DC-DC变换器的统一稳态非理想模型,并在此基础上提出了基于保留非线性算法的直流配电网潮流计算。为解决保留非线性算法对初值要求高的问题,提出了一种利用线性潮流算法的解作为初值的方法,大大减少了迭代次数,所提算法在保证计算精度的同时提高了潮流计算速度。以30节点直流配电网模型为算例进行分析,并与牛顿拉夫逊算法计算结果对比,验证了保留非线性算法在计算速度上的优势。

运用启发式能量函数观点的无功裕度估算

该文利用启发式能量函数思想,分别构建2母线系统、多母线系统的能量函数模型。在此基础上,通过引入优化乘子的保留非线性潮流法(preserving nonlinear flow algorithm,PNFA)计算得到的系统各负荷节点临界电压来求取其补偿前后的临界能量值,然后根据各临界能量值得到补偿前后系统的无功裕度,并分析电容器并联补偿对系统电压稳定的影响及补偿前后无功负荷比例增长时各节点电压相角、负荷节点需耗能量值的变化趋势。对2母线系统、IEEE30母线系统的仿真结果与通过连续潮流的计算结果的对比验证该思路的正确性和可行性。

基于自动微分技术的VSC-HVDC潮流计算

基于电压源换流器的高压直流输电VSC-HVDC(voltage source converter based high voltage directcurren)t的引入使得潮流计算的变量增加,提高了潮流编程的复杂度。文中在含VSC-HVDC交直流系统的潮流算法基础上,结合自动微分AD(automatic differentiation)技术讨论了一种应用AD技术的交直流系统潮流计算方法。该算法利用AD自动生成潮流方程的雅克比矩阵,与传统的手工推导微分解析表达式再编写相应的微分代码方法相比,减少了手写代码量,显著提高了程序的开发效率。结合多个IEEE标准算例进行了仿真,分别对运行时间和收敛效果进行了比较,验证了算法的有效性。

解耦变换模式下智能配电网快速状态估计算法

提出一种解耦变换模式下的智能配电网快速状态估计算法,基于修正功率解耦思想,将配电网中支路功率量测、负荷量测、虚拟伪量测、电流幅值量测解耦变换表达。进一步对解耦变换后的功率量测和电流幅值量测作保留非线性变换,使得量测方程线性化,从而简化迭代求解。该文算法以网络节点电压幅值、相角对其初值的变化量为状态变量,利用配电网中多种量测,将功率量测解耦迭代表达,求解规模降低,同时适用于含新能源接入的不同阻抗比配电网络。变换后量测雅克比矩阵常数化,状态估计中无需重复计算,进一步提高求解速度。通过标准测试系统和实际配电系统算例分析,从估计正确性、算法收敛情况、计算时间三方面验证该方法实用性。