基于支路功率的配电状态估计方法

提出了系统化的量测变换方法，并以此为理论依据，构造了独特的基于支路功率的配电状态估计算法。理论分析和算例分析均表明，该方法具有收敛可靠快速、估计精度高、数值条件好、量测适应性好和编程简单等优点，具有良好的在线应用前景。

基于支路功率选取的功率扩展潮流计算

传统潮流计算对系统节点注入功率的需求比较严格,计算时需要提供除平衡节点外的所有节点的注入有功功率及所有PQ节点的注入无功功率,这往往导致能量管理系统中的潮流计算因缺少注入功率而无法顺利进行。为此提出使用支路功率代替部分注入功率进行功率扩展潮流计算的方法,推导了含支路功率方程的功率扩展潮流计算的修正方程;同时提出了从支路功率中选取替代功率的系数矩阵法,并建立了功率扩展潮流计算可解的判据。最后给出了算法整体流程,并在IEEE14和IEEE 118节点系统上做了算例仿真,结果表明运用系数矩阵法及功率扩展潮流法在一定程度上可解决能量管理系统中潮流计算原始数据采集不足无法计算的问题。

支路功率损耗分量定理

克希霍夫电压和电流定律可以求取各电源单独作用下支路的电流和电压分量 ,结合线性电路的叠加定理即可求得所有电源共同作用下支路的总电流和总电压。由于叠加定理不适用于功率 ,其它的电路定理又未涉及支路的功率分量问题 ,而所有电源共同作用下各电源在支路中引起的功率分量和损耗分量是电力市场中输电定价的依据 ,为此 ,本文基于微积分理论首次提出并证明了支路功率损耗分量定理 ,并给出了支路功率分量的递归算法。它既丰富和发展了传统的电路理论 。

考虑支路功率约束的静态电压稳定分析

提出了一种将连续法与崩溃点法相结合的电力系统静态电压稳定分析方法。该方法首先利用连续法求到电压临界点附近,并以此作为崩溃点法的初始点,最终求取电压临界点。该方法综合了原有连续法与崩溃点法的优点,同时弥补了各自的不足,实现了电压临界点的快速准确求取。用一种新的处理方法,有效地避免了电压临界点求取过程中的支路功率越限。算例分析结果验证了所提方法的准确性和有效性。

基于支路功率估计的配电网拓扑识别

快速准确的拓扑识别是保障电网安全、稳定和经济运行的重要基础。针对现有拓扑识别方法所需量测冗余、设备成本高、难以适应网络结构的快速变化、耗时长等问题,提出一种基于支路功率估计的配电网拓扑识别方法。首先,基于回路分析法和叠加定理,利用独立回路附加功率完成对支路功率的初步估计。然后,引入功率损耗构建支路功率修正方程,根据精确的修正支路功率列举较优匹配拓扑及其邻拓扑。最后,通过与有限的量测数据比较选出最佳匹配网络拓扑。所提方法所需量测较少,其功率修正与合理枚举同时兼顾了识别精度与计算效率。通过环网和辐射网的算例验证表明,该算法在不同量测误差下均具有与现有算法相当的识别准确度和更高的时效性,实用性强。

基于支路有功功率的配电网拓扑辨识方法

针对配电网量测冗余度低且开关变化频繁、识别出正确的拓扑结构存在困难的现状,文中提出一种基于支路有功功率的配电网拓扑结构识别方法。该方法基于支路有功功率残值的大小选择可能断开的支路,得到若干种可能拓扑结构;采用相同量测值,在每个可能拓扑结构下分别进行状态估计并计算匹配目标函数值,从可能拓扑结构集中找到可能性最高的拓扑结构作为可信拓扑结构,降低配电网拓扑结构分析的解空间;并引入快速潮流直流法进行状态估计,提高了算法的计算效率,从而把此类配电网拓扑检错问题转换为以量测值匹配度高为目的的配电网重构问题。算例表明,该方法合理有效,快速简便,且在带有较大量测误差的情况下也有很好的适应性。

基于支路等值注入功率模型的外部网络等值修正方法

在基于外部网络等值的最优潮流计算中,不断对外部网络等值导纳矩阵进行重新计算导致计算效率下降。针对Ward等值和REI等值,通过采用支路等值注入功率模型消去变动支路对节点导纳矩阵的影响,获得与变动支路无关的外部等值导纳矩阵,只需修正变动支路的等值注入功率,并把支路注入功率归并到边界点,即可对外部网络等值进行修正。以IEEE39节点系统作为试验系统,通过对外部网络等值修正效果进行评估,验证了所提方法的正确性和有效性。

支路来源功率分量和支路策动功率分量的定义及分析

对于所有电源同频率的任意结构线性电网,给出了支路来源功率分量的定义,以描述在所有电源共同作用下、由功率追踪确定的、一条支路吸收的功率对应于各电源的分量;给出了支路策动功率分量的定义,以描述在所有电源共同作用下、完全由电路定律决定的、一条支路吸收的功率对应于各电源电流/电压激励的分量。分析了支路来源功率分量的求解问题和应用的局限性,剖析了支路策动功率分量的客观性和求解的可行性。指出支路策动功率分量在输电损耗分配、阻塞成本分配、无功辅助服务成本分配和电力系统规划、运行与控制中有着广泛的应用前景。

基于支路有功功率的拓扑错误辨识方法

正确的拓扑网架是确保电力系统状态估计准确的重要前提条件。本文针对现有拓扑辨识方法复杂、量测信息利用不充分等问题,提出了一种基于支路有功功率的拓扑错误辨识新方法。该方法利用直流潮流模型将支路两端相角差表示成支路有功功率和支路电纳的函数,进而推导极坐标情形下不同量测量以支路有功功率为变量的量测方程,最终采用加权最小二乘法求解状态量并以此判断线路是否投运。本文方法充分考虑了各种量测信息,较传统状态估计方法状态量少,可有效避免量测冗余度不足问题,能同时适用于输电网和配电网。在IEEE9测试系统和IEEE33配电测试系统中验证了本文方法的有效性。

基于支路复功率理论的阻塞成本分摊算法

阻塞成本分摊是电力市场运营管理的重要内容之一,基于"谁引起、谁负责"的分摊原则,提出了一种基于支路复功率理论的阻塞成本分摊算法,并建立起支路潮流与电源、负荷之间的量值关系,实现了根据市场参与者的定量阻塞责任大小对阻塞成本进行分摊。该算法满足电路定理,无需任何假设或近似,也无需构造无损网络,具有很好的物理特性,适用于混合交易模式共存的电力市场。最后用IEEE-9节点算例对该算法进行了验证,仿真结果验证了该方法的正确性与有效性。

考虑支路重要度的继电保护在线校核顺序研究

为提高继电保护整定值在线校核的效率,提出按照支路重要度顺序对保护装置整定值进行有序校验。首先提出支路功率分布介数及支路结构重要度指标,以量化评价输电支路在全网功率传输中的作用和贡献;然后提出潮流转移度简化计算方法和概率重要度指标,以评价运行方式发生变化后的支路重要度;根据结构和概率重要度提出了支路综合重要度的概念,依据综合重要度排序确定保护装置的校核顺序。通过对IEEE-39节点系统的分析验证了所提方法的可行性及正确性。该方法避免了传统随机校核的盲目性和耗时性,对提高电力系统的安全稳定运行有重要意义。

基于功率分布法分析和控制区间联络线功率振荡

针对故障后区间联络线功率振荡的问题,结合动态稳定分析理论提出采用电网支路功率分布特性法分析发电机状态量对联络线功率振荡的影响,并制定相应的控制措施。根据故障后系统的网络情况,分析各电源出力对联络线支路传输功率的影响程度。运用矩阵束分析法对故障后联络线功率进行模态分析,识别系统主要互联振荡模式幅值,并基于上述分析提出根据联络线支路功率综合贡献因子调整故障后各区域发电机出力的方法抑制互联区域振荡。采用CEPRI 8机36节点系统对该方法的有效性进行了仿真验证。仿真结果表明,所述控制方法显著地提升了系统阻尼,能够抑制故障后系统的区间功率振荡。

支路重载型潮流算法的研究

在牛顿-拉夫逊法的基础上提出了一种支路重载型潮流算法。这种算法对于变压器和线路等支路采用统一的反映支路自身参数的对称电路模型,可以直接用支路自导纳进行支路功率的计算和雅可比矩阵元素的求取,不需要专门再构建节点导纳矩阵。这种算法可以用来计算变压器的变比,特别适用于线路参数估计、变压器分接头估计。该算法对迭代过程中的修正方程式进行了大量的简化,使计算过程变得简单快速。详细地阐述了这种算法的处理策略,最后将它与牛顿-拉夫逊法进行了收敛程度和收敛速度的比较,结果令人满意。

电压稳定裕度对线路功率灵敏度求解的新方法

在利用泰勒级数求得电压崩溃点处状态变量和负荷裕度对支路连接参数的1-3阶灵敏度的基础上,提出一种基于支路视在功率灵敏度快速计算线路故障下静态电压稳定临界点的可靠方法。该方法将单条线路视在功率参数化,通过求解原系统的静态电压稳定临界点对线路视在功率参数的1至3阶导数,用泰勒级数法进行逼近,从而快速精确的求解出线路故障情况下电压稳定临界点。求取不同故障各阶导数时,系数矩阵均是同一个矩阵,无需反复形成与分解。该方法能快速地对线路故障按严重程度进行排序,并精确得出故障后电压稳定裕度。该方法的快速与精确通过在IEEE 30及118母线系统上的算例得以验证。

基于耗散功率分配的无销售盈余节点电价计算

节点边际电价因具有丰富的经济学含义而在电力市场中得到了广泛应用。节点边际价格的实施必将会带来市场销售盈余,而销售盈余的处理一直存在争议。分析了销售盈余产生的原因,以耗散功率分配法为基础,结合实际潮流,提出了一种无销售盈余的节点电价制定方法,从根本上消除了销售盈余。IEEE9节点算例仿真结果表明,该方法不仅明确了电价中的损耗分量、计算简便,而且能够消除销售盈余,确保全系统收支平衡。

基于定制遗传算法考虑配电网多种拓扑可观性的PMU优化配置

同步相量测量单元(PMU)可以为配电网提供相量数据以提高可观性。考虑因配电网节点数目多但投资成本少造成的PMU供需不平衡,提出了以固定PMU数目为约束条件的优化配置模型。目标函数在最大化可观性节点数目的前提下,最大化网络量测冗余度。模型中考虑了多种拓扑结构的影响,并通过引入零注入节点、节点注入功率和支路功率等量测数据提高可观性。提出了一种定制遗传算法来求解模型,通过定制交叉和变异操作,保证所有个体为可行解。最后,给出了基于最优方案的PMU配置顺序。通过对IEEE标准节点系统进行仿真计算,验证了所提方法的可行性和有效性。

基于有向邻接矩阵的配电网拓扑检测与识别

准确的拓扑结构是配电网精细化管理和安全运行的基础。针对现有配电网拓扑识别方法无法确定网络潮流方向以及拓扑变动检测方法受负荷突变影响大的问题,提出一种基于有向邻接矩阵的配电网拓扑变动检测与识别方法。首先,提出一种基于有向邻接矩阵的配电网拓扑识别模型,将配电网的未知拓扑描述为不确定的有向邻接矩阵,实现配电网的拓扑识别并确定潮流方向。其次,提出一种基于节点电压邻接矩阵的拓扑变动检测方法,通过分析相邻节点电压幅值的下降趋势判断拓扑是否发生变动。此外,所提出的拓扑变动检测方法可以缩小未知拓扑的范围,降低拓扑识别问题的变量规模。最后,通过仿真分析验证了所提方法的正确性和有效性。

含小水电群的配电网网损分摊研究

在含小水电群的配电网网损分摊计算中,由于边际网损系数法未考虑平衡节点及平衡节点选取不同对分摊结果的影响,提出边际网损系数法与支路耗散功率转归分量法相结合的网损分摊方法。首先从电路定律出发,利用诺顿等值将所有电源等效成节点注入电流,基于支路耗散功率转归分量法得出包含平衡节点的各电源节点应分摊的网损,然后利用边际网损系数法得出除平衡节点外的其他各节点分摊的网损。最后对含小水电的陇南地区电网进行了计算分析,将文中所提方法与传统的改进平均网损分摊法进行对比,验证了所提方法的可行性。

电力系统外部等值网络快速修正方法

在基于外部静态等值的电力系统最优潮流计算中,为了保持外部等值精度,不断重新计算外部等值导纳矩阵将导致优化计算时间效率下降,文中针对Ward外部等值方法的特点,从不同解决思路入手,分别采用矩阵求逆辅助定理和支路等值注入功率模型提高外部等值网络参数修正计算速度,对两种快速修正方法的修正原理和计算过程做了充分的分析和说明,以IEEE 39节点系统和某538节点系统作为试验系统,验证所提方法的有效性,并对两种修正方法进行详细分析比较。

含风光发电的配电网状态估计研究

为准确估计出风、光发电的出力和系统的运行状态,保证配电系统稳定、可靠运行,分析了风、光发电的特性及提出风、光发电状态估计模型。采用基于支路电流平方和支路功率的状态估计改进方法对含风、光发电的配电网进行状态估计研究。通过PG&E-69节点系统算例,验证了风、光发电估计模型的有效性,并从接入位置和渗透率角度分析了风、光发电对配电网状态估计的影响。