基于节点支路链矩阵的配电网动态拓扑分析方法研究与应用

针对配电网中现有拓扑分析方法运算复杂、速度较慢、重用性较差,以及当配网规模扩大或开关状态改变时,不易及时地反映网络拓扑信息等问题,提出基于支路链矩阵的配电网动态拓扑分析方法。在系统正常运行时,采用特殊节点法将配电网划分为多个支路链子图,以节点—支路链矩阵描述配网拓扑结构,借助邻接矩阵标记法与深度优先搜索原则结合完成更新后的拓扑网络的电气岛连通性分析。当支路动态变化时,根据支路属性利用方向深度优先搜索法快速地修改网络拓扑结构,局部更新节点—支路链矩阵。多个实例结果表明,该方法可适应多种配电网接线结构,搜索过程中节点数量明显减少,降低了算法复杂度,提高了拓扑分析速度,为不同配网结构动态分析提供了一种有效的方法。

基于层次矩阵的配电网拓扑分析与潮流计算

结合配电网特有的辐射状特点,在邻接矩阵基础上定义了层次矩阵,提出一种基于层次矩阵自乘的配网潮流前推回代算法。利用从根节点拓展支路的方法生成层次矩阵,通过矩阵自乘分析出配电网网络节点的层次结构,并将层次矩阵作为选择算子使前推回代潮流计算公式简化为单维列向量的加和,降低了运算复杂度,同时层次矩阵能根据拓扑结构的变化自动更新赋值,提高了计算效率。用IEEE33节点树状网的潮流计算表明了该方法的有效性。

基于关联矩阵的电网拓扑辨识

提出了基于关联矩阵的电网拓扑辨识算法。该算法使用节点 -支路关联矩阵表示电网络的基本拓扑结构 ,定义了矩阵的“与 -或”乘法运算 ,利用连通性的传递性质 ,实现对电网络的拓扑辨识。在此基础上 ,利用节点 -支路关联矩阵和节点 -节点连通矩阵的对称性 ,提出了加快计算的技术和实现方法 ,该算法既可以通过汇编语言或高级语言编程实现 ,也可以由单片机系统或 ASIC等硬件方法实现。

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。

基于增广节点支路关联矩阵的前推回代潮流算法

含多电源的配电网进行优化调度分析时,对多个电气岛的潮流并行计算可提高计算效率。为了满足故障隔离、网络重构的需要,配电网在运行中会出现电气岛的供电区域及路径的改变,给配电网的拓扑分析及潮流计算带来麻烦。提出了基于增广节点支路关联矩阵的拓扑分析方法,该方法在基本的节点支路关联矩阵中增加了联络开关所在支路的信息,可以在不对节点重新编号的情况下分析拓扑改变后配电网的支路层次,还可以判断配电网是否有环、孤岛的存在,并为并行分析含多电气岛的配电网提供了基础。与前推回代法结合,可灵活计算配电网潮流,以支路功率的正负表示其实际流向。该方法简单、高效,并以IEEE-69节点算例验证了所提方法的正确性。

考虑负荷不确定性的配电网分层协调控制策略

忽视配电网运行的负荷特点,会导致蓄电池状态以及功率交换情况的优化不足。为了解决配电网节点拓扑和负荷不确定性的问题,提出了一种考虑负荷不确定性的配电网分层协调控制方法。分析了包括负荷节点、变压器、断路器、隔离开关等节点在内的配电网拓扑结构,分别计算了并网模态、孤岛模态下的能量关系,建立源网荷储分层协调控制模型,并使用拉丁超立方抽样方法生成不确定性的场景,引入了惯性权重、学习因子等参数改进粒子群算法,设计多目标分层粒子群算法的调控流程,实现配电网源网荷储分层协调控制。实验结果表明:应用该方法后,蓄电池的能量状态更好,交换功率更高;分层协调控制效果较佳,并可以根据实际需求进行配电网负荷状态自适应调整。

配电网重构的最小可行分析对象及其快速算法

提出一种配电网重构的快速算法。基于网络简化给出了"元环"的概念,并结合辐射型配电网节点阻抗矩阵元素的特点和负荷与支路有功损耗的定量关系,证明了元环为配电网重构的最小可行分析对象。在此基础上,构造了反映负荷在元环路径上引起有功损耗大小的负荷耗散分量和路径耗散因子,并通过分析路径耗散因子的性质给出一种新的支路交换启发式规则,进而提出一种改进的支路交换算法:先由开断开关两端节点的负荷耗散分量之差确定网络中元环的处理次序,再依据新的启发式规则确定各元环中应断开的支路,这样反复操作即得配电网重构的最优方案。IEEE69节点配电系统的仿真分析表明,所提方法得到最优重构方案的速度快且可靠,能够应用到复杂配电网络重构。

中压配电网电力线载波通信组网优化方法

为进一步完善中压配电网电力线载波通信(PLC)组网的灵活性和可靠性,在结合中压配电网的实际拓扑结构和信道环境的基础上,提出了一种基于遗传算法的PLC组网方法。该方法综合考虑了节点间实际距离、节点间链路衰耗、连接节点衰耗、节点自身价值及链路价值等因素,利用遗传算法计算网络的最大价值函数,确定网络的最佳链路集。在最佳链路集基础上,求取各通信节点的节点度,将节点度数值较大者作为网络的中继节点,进而完成配电网PLC的优化组网。与蚁群路由算法相比,文中算法考虑了配电网的实际拓扑结构与信道特性,中继节点和链路分配更为合理,使PLC网络具有更高的网络价值和网络传输效率。

基于故障矩阵的配电网故障定位研究与实现

配电网络在矿井下的变电所馈出线路多,并且线路延伸很长,矿井下形成了复杂的供配电网络系统,配电网络出现接地或短路故障后,故障点的查找与定位十分困难。只有依靠人工逐条线路查找有明显的短路或接地故障点,才能切除故障线路确定准确的故障痕迹,不影响正常安全生产,给矿井迅速恢复供电带来了极大的困扰。为此,通过研究配电网拓扑结构,建立数学模型,提出基于此模型的故障矩阵定位算法,加快故障点的精确定位,提高检修效率,保证安全生产。

一种用于配电网故障定位的粒子群算法分析

基于粒子群优化算法简单高效的优点,根据配电网拓扑结构特点以及配电网故障多为单点故障这一工程实际,将粒子群算法用于配电网故障定位中。当故障定位转入支路网时,将支路-节点矩阵算法与粒子群算法相结合,利用故障判别矩阵确定故障线路段,进而转入故障点的寻找,避免单一使用粒子群算法在支路寻优过程中可能出现局部收敛的情况。算例分析结果表明,该方法在配电网故障定位问题上是可行的,并且改善了传统故障定位算法运算效率低的缺点。

基于节点特征分类的配电网重构辐射约束处理法

针对配电网重构问题中辐射状拓扑约束的不可微和抽象性给求解带来的困难,结合配电网结构特点和图论对节点的特征分类,将配电网中节点分成外部节点、内部节点和多重节点3类,然后基于配电网辐射状拓扑约束和图论分析,引入闭环开关组、关联支路开关组和禁止开关组的概念,避免重构后3类节点形成孤岛,并将相应的搜索控制策略融入遗传算法的初始化、2点交叉和变异的过程中。69、84、135节点测试系统的求解结果表明,该算法使染色体中每个基因基于对应的闭环开关组生成,保证打开环路的同时缩小了搜索空间。关联支路开关组和禁止开关组的引入,简化了交叉和变异时个体可行性校验和不可行解的调整过程,仿真证明了该方法的有效性。

基于有向拓扑-时间延时和容错机制的配电网故障定位方法

提出的基于有向拓扑-时间延时和容错机制的配电网故障定位方法,主要是通过安装在线路上的故障指示器检测到短路或接地故障,并把故障信息上传到主站系统,主站会结合终端安装位置和线路实际情况生成具有方向性的拓扑结构,并通过矩阵算法和时间延时方法来判断出故障位置,并且充分考虑了只有一只指示器上报故障、漏报和误报等容错机制,最终把故障位置发送给现场运维人员的过程。方法提高了最终判断结果的准确性,实现了快速定位及缩短了故障排查时间,达到了提高供电可靠性的目的。

基于智能变电站的煤矿高压电网选择性接地保护研究

对于煤矿电网单相接地故障,各种保护原理有自身适用的范围和缺陷,并且上下级保护的整定难以配合,导致煤矿高压电网单相接地保护无选择性。智能变电站能实现全站信息的共享,这为解决接地保护无选择问题提供了新的契机。将各支路零序全电流所在象限作为判断依据,对多支路信息综合保护判据进行了研究,PSCAD软件建模仿真证明了该方法能保证接地保护的横向选择性。对电网拓扑节点优化矩阵算法实现故障区段定位进行了研究,构造网络结构矩阵和故障信息矩阵,得到故障判断矩阵来判断故障所在区段,算例和PSCAD软件建模仿真证明了该方法的优越性。论述了基于煤矿智能变电站实现选择性接地保护的方案,包括区域集控式煤矿智能变电站结构和实现选择性接地保护的过程。

基于谐波模态分析的交直流混合配电网分布式谐波治理

为解决交直流混合配电网中的谐波分析及治理问题,提出了一种基于谐波模态分析方法对交直流混合配电网谐波进行分布式治理的方案。通过谐波模态分析得到影响配电网节点谐波谐振的关键频率及不同节点对谐振的参与程度。以此为基础进行谐波治理分区,结合一致性算法提出分布控制的治理方法。最后以IEEE 33节点拓展交直流混合配电网络为仿真算例,分析比较不同污染场景下不同谐波治理方案的治理效果,得出基于谐波模态分析方法的交直流混合配电网分布式治理方案在针对污染程度不均场景时的电压畸变更符合实际节点污染程度,进而验证所提方法对解决交直流混合配电网谐波污染的可行性与有效性。

树状网的潮流算法

本文以在根节点处增加虚拟零阻抗支路和按一定规律对节点、支路编号的方法，使网络的节点──支路关联矩阵成为易于处理的正方阵。用此关联降，可以很简洁地表示树状网潮流计算的过程，使编程工程简单。以ＩＥＥＥ３３节点试例的网络计算表明，方法简单有效。

基于改进分层前推回代法的含分布发电单元的配电网重构

在简化配电网拓扑的基础上,应用混合粒子群算法对含分布发电单元的配电网重构问题进行求解。采用10进制编码进行简化求解,提出了基于节点–分层关联矩阵进行智能网络拓扑识别及分层前推回代的潮流计算方法。该方法可适应动态计算配电网潮流的需要,为实时动态重构提供新的思路。在网络重构中引入分布式电源,大幅降低了网损,对节点电压有较好的支撑作用。IEEE 33节点算例验证了该方法的有效性和合理性。

一种新的配网潮流常Jacobian牛顿算法

根据牛顿法的基本原理,从复功率方程出发,对功率迭代方程中与电压相关的受控项进行初值替代,并对PV节点电压幅值线性拟合,使得算法的Jacobian矩阵变为常数矩阵,提高了计算效率,并显著降低了内存需求.算法不解耦,不受R/X数值大小的影响,并且对有PV节点的配电系统及有环配网也同样适用.最后,以多个算例表明,该算法具有出色的收敛性能和好的稳定性.

油田配电网的谐波分析与集中治理

通过对油田配电网谐波源的调查和频谱分析,提出了一种基于网路结构的谐波集中治理方法。首先建立了系统各次谐波的节点导纳矩阵,求解对应的灵敏度矩阵,并运用灵敏度矩阵寻找配电网中配置各次谐波滤波器的候选位置。然后采用改进遗传算法对滤波器进行优化配置,在保证网络各节点谐波电压含量和总谐波畸变率符合谐波标准以及滤波器安全可靠运行的前提下,使得全网滤波器的投资费用最少。实例分析结果表明,提出的无源滤波装置的最优配置方法有效,给出的谐波治理方案能够有效地抑制网络中各节点谐波电压的畸变。

基于FTU的配电网故障判断双亲节点矩阵拓扑识别法

为解决多电源供电情况下T型馈线故障判断出现盲区的问题，采用拓扑识别将配电网结构的双亲节点矩阵分离为常规馈线双亲节点矩阵和T型馈线双亲节点矩阵，分别判断常规馈线上的故障和T型馈线上的故障。此方法无需进行复杂的矩阵计算和规格化处理，可以直观地定位T型馈线区域的故障。通过实际配电网多点电源多点故障下的算例计算验证了此算法的正确性。

计及谐波指标影响的含分布式电源配电网多目标规划

以分布式电源给配电网带来的电能质量管理问题为研究对象,通过一种考虑谐波指标影响的配电网多目标规划方法,对分布式电源接入配电网的网损和节点谐波阻抗矩阵进行分析;然后以最小网络损耗指标和最大谐波管理指标为目标,通过构造隶属度函数,将多目标优化问题转化为对优化结果的满意度;最后采用乌鸦搜索算法进行求解,并通过对IEEE 33节点配电系统的仿真分析验证所提方法的有效性。