直流微电网节点阻抗特性与系统稳定性分析

由于直流微电网系统阻抗的复杂性易导致系统稳定性恶化,为此从直流微电网的结构特点入手,给出了一种基于直流微电网节点阻抗特性的系统稳定性分析方法。在考虑线缆阻抗的前提下,把系统支路简化为包含虚拟阻抗的诺顿等效电路,并分析了线缆电感参数对支路输出阻抗特性的影响。然后,从系统节点和支路阻抗模型出发,建立了一个简单直流微电网系统的节点导纳模型和导纳矩阵。利用系统的节点导纳矩阵,易求取系统的任意节点阻抗。最后,利用节点阻抗特性完成了对系统稳定性的判定,且通过仿真验证了所提方法的有效性。

一种形成节点阻抗矩阵的改进算法

文中根据节点注入电流与支路电流以及支路电流与节点电压之间的拓扑关系，分别定义了节点注入电流对支路电流矩阵MI，J和支路电流对节点电压矩阵MI，V，并解释了其物理意义；借用稀疏矩阵求逆的前推回推算法，提出了一种能够快速形成大规模电网节点阻抗矩阵的改进新方法。该算法能统一处理互感和无互感线路、单连通树支集的特定网络以及树枝集中有分支的通用电网络。在考虑支路间存在任意互感的前提下，详细推导了2个过度矩阵以及节点阻抗矩阵的形成过程；2个构造矩阵能有效地反映电网支路发生短路故障或系统切除负荷的紧急事故前、后网络参量的变化。该算法具有占用内存少，计算速度快的特点。最后通过算例验证和比较了该方法的实用性和高效性。

形成节点阻抗矩阵的节点编号顺序优化算法

在分析传统的支路追加法形成节点阻抗矩阵缺陷的基础上,提出了虚拟接地支路和连支度的概念,采用增加虚拟接地支路的方法使电网节点和支路的追加顺序不受任何条件的约束,并通过节点对连支度的比较确定电网节点和支路追加顺序,从而显著降低了形成节点阻抗矩阵的计算量。最后用实例验证了该方法的有效性。

分解协调式节点阻抗矩阵生成算法的并行实现

将互联大电网以节点撕裂方式分解为相互无电磁联系的独立子网,各子网通过撕裂节点间的虚拟断路器桥接。在各子网并行求得独立节点阻抗矩阵后,采用分解协调法来计及各子网的电磁联系,并利用大变化灵敏度理论修正各子网的独立节点阻抗矩阵,从而得到整个电网的节点阻抗矩阵。最后,通过仿真实验验证了该并行算法的有效性和正确性。

互联电网节点阻抗阵实时修改与边界等值化简的并行计算方法

大型互联电网节点阻抗阵的快速修改和边界等值化简是实现自适应协调保护系统的关键。基于机群系统,提出一种电网阻抗阵实时修改与边界等值化简的并行计算方法。该方法通过对阻抗阵修改和边界等值化简过程中任务并行性的研究,提出了基于分块存储和消息传递的阻抗阵并行修改方法。并推导了基于阻抗阵的边界等值化简并行计算公式,提出了一种基于远程存储访问功能的并行算法优化策略,可实现并行计算与处理器间通信的重叠。试验结果表明,相比于传统的串行计算方法,本文所提的并行方法在计算效率方面有明显改善。

基于网络模型的节点阻抗矩阵的新算法

结合配电网结线图特点 ,建立了反映支路电流向节点分布规律的数学模型。在此基础上 ,根据节点阻抗矩阵各元素的意义 。

基于节点阻抗解析的电压稳定性评估

在ｚＬ－ Ｖ 空间中，通过节点负荷在该空间的非线性特性和电网对节点负荷的供电特性曲线（对应于Ｐ－ Ｖ 曲线的ｚＬ－ Ｖ 曲线），展示了扰动后第一、二类阻抗变化引发对运行点走向影响的规律，讨论了按这两种曲线斜率比值确定稳定性判据的问题。提出了集结负荷特性时应充分考虑群体效应，并以异步电动机堵（ 逆） 转概率分布为例，说明了考虑群体效应的途径。

修正节点阻抗矩阵元素的递归算法

基于递归原理 ,提出了变结构电力系统修正节点阻抗矩阵元素的新算法 ,完全避免了现有方法的复杂矩阵运算 ,具有良好的计算效率 。

一种快速求取节点阻抗矩阵的方法

提出了一种含规格化的高斯消元法快速求取电力系统节点阻抗矩阵Z的方法。根据单位矩阵E的结构特点以及本方法中Z阵元素的计算顺序,找出并利用进行k-1次和进行n-1次含规格化的高斯消元后节点导纳矩阵Y和E阵元素的变化规律。然后根据变化的Y阵以及E阵,从Z阵的最后一列开始,计算对角元及对角元所在列以上的元素,再根据对称性得到对角元所在行以左的元素。依次从右向左、从下向上逐列、逐行地求取Z阵元素,以得到整个Z阵。本方法原理简单、计算快捷。用本方法对IEEE-57~300节点系统的Y阵求取相应的Z阵,与传统的高斯消元法、LDU三角分解法相比,可将计算速度提高约40%-60%。

一种用于线路开断修改节点阻抗矩阵的简便方法

本文推导出线路开断时一次性修改节点阻抗矩阵的公式。计算简便、易于编程。

快速求取节点阻抗矩阵的对称LR三角分解法

针对LR三角分解法计算过程中的问题,提出对称LR三角分解法,其中包括:合成阵应用、四角规则应用、对角元素取倒、对称LR三角分解法,大大加快前代计算。同时提出LR三角分解法求解节点阻抗矩阵Z的方法,并根据LR三角分解法计算过程的特点,综合应用Z_k阵的求取顺序、Z_k阵元素的求取方式、单位矩阵E元素结构特点,从而利用Z阵元素的对称性进行求解,并省去LR三角分解法中间矩阵的计算,大大加快回代计算。对IEEE各节点系统的验算表明,本方法与传统的或改进的LDU三角分解法和LR三角分解法相比,计算速度均大幅提高。

提高节点阻抗矩阵支路追加法的效率分析

针对电力系统分析计算中形成节点阻抗矩阵常用的支路追加法 ,提出了一种基于高斯消去法的连支支路追加方法 ,其公式即便于记忆 ,也便于编程。分析了影响支路追加法速度的因素 。

计及并联线路互感时电力系统节点阻抗矩阵修正计算的一种通用算法

在计及并联线路互感的情况下,提出了一种节点阻抗矩阵修正计算的通用算法。该算法不受互感线路接线型式的限制,有统一的计算公式,较其他算法筒便,计算速度快,在电力系统故障计算的实际应用中收到了满意的效果。

智能电网模式下含互感电力网络的节点阻抗矩阵形成修正策略研究

节点阻抗矩阵是电力网络中故障计算时重要的分析工具。电力网络中同杆架设的平行双回线间存在全线互感或部分互感现象,为节点阻抗矩阵的形成与修正带来了挑战。针对互感线路、部分互感线路以及在互感线路上发生故障的情形进行了理论分析和方法推导,给出了网络节点编号策略和具体编号方法,对节点电压、节点电流、支路电压和支路电流之间的关系矩阵进行了丰富完善,相应的公式推导也从理论上验证了有关形成方法的有效性,为智能电网中故障分析和计算提供了一种新的分析工具。

一类含CCCS网络形成节点阻抗矩阵的新算法

电流控制电流源(CCCS)存在不同支路电流之间的控制行为,给该类网络节点阻抗矩阵的形成带来困难。本文对含有CCCS的电力网络中节点注入电流、节点电压、支路电流与支路电压四类电气量之间的约束关系进行深入分析,分别定义了三个过渡矩阵:支路电流对节点注入电流矩阵MIJ、节点电压对支路电压矩阵MVU和节点电压对支路电流矩阵MVI,并给出了各自的求取过程。利用这三个矩阵的运算结果并结合kron法,推导了一种能很好地适于含CCCS的大规模电网形成节点阻抗矩阵的新算法。文中结合7节点系统给出了算法的主体流程,并通过大量的算例系统进行了验证分析,计算结果证明了所提算法的有效性。该方法为利用节点阻抗矩阵开展进一步研究工作提供了一个新的支持工具。

针对大量接地支路电网形成节点阻抗矩阵的改进算法

在大型实际电力网络中,为了能够有效处理支路间存在的互感和网络中大量的接地支路,提出了利用过渡矩阵形成节点阻抗矩阵的算法。该算法以电路基本理论为基础,分别形成了三个过渡矩阵:节点电压对支路电压矩阵MVU、节点电压对支路电流矩阵MVI和支路电流对节点注入电流矩阵MIJ;并将接地支路等效为节点注入电流后修正相应的过渡矩阵,形成扩展的节点电压对节点注入电流矩阵MVJ0;利用kron法对分块的MVJ0进行消去运算,进而得出节点阻抗矩阵ZM。结合算例给出了算法的主体流程,验证和比较分析了所提算法的有效性和高效性。该方法为利用节点阻抗矩阵开展下一步研究工作提供了一个新的分析工具。

基于节点阻抗矩阵的配电网故障测距算法

提出了一种基于节点阻抗矩阵的配电网故障测距改进算法,故障后,系统的网络拓扑结构及参数会随之改变,引起节点阻抗矩阵的变化,形成故障后的节点阻抗矩阵,其中含有未知量故障距离和过渡电阻,利用节点阻抗的物理意义建立测距表达式。该算法仅需要变电站出线电压、电流作为输入量,迭代计算故障区段上游母线的电压、电流,代入已建立的测距表达式求出故障距离和过渡电阻;为适应配网中负荷特性不统一、时变的特点,提出采用静态电压特性的负荷模型模拟负荷,采用此模型可以更加精确地计算故障后各负荷及分支的分流,使得故障测距结果更加准确;并提出结合配电系统的馈线自动化功能减少伪故障点个数实现故障点的定位;文章最后在PSCAD中搭建配电网IEEE 34节点模型,在Matlab中实现文中提出的故障测距算法,仿真测试表明该算法的有效性。

形成节点阻抗矩阵的支路优化排序方法

基于广度优先搜索技术,提出优化支路追加顺序的新方法,按照所生成的优化排序结果形成节点阻抗矩阵,可大大减少相应计算量。

CPU+GPU架构下节点阻抗矩阵生成及节点编号优化方法

随着电网规模不断扩大,快速形成大电网节点阻抗矩阵具有重要实用价值。为了加速阻抗矩阵的生成,针对中央处理器(CPU)+图形处理器(GPU)协同计算架构设计了基于GPU的并行支路追加法。通过分析电网拓扑结构与链支的关系,基于图论最小环设计了节点编号优化算法;通过厂站连接关系,提取厂站级别最小环,利用拓扑排序,确定群追加顺序。在群基础上确定厂站追加顺序,进而进行节点编号顺序优化。试验结果表明,相比串行计算方法,所提方法在计算效率方面有显著提高,在大电网计算中,可获得数十倍的加速比,追加链支的加速比达百倍。

基于节点阻抗矩阵和电压暂降的故障定位新方法

配电网线路发生故障时,将导致用户停电,直接影响供电连续性和可靠性,及时准确的故障定位对及时排除故障,缩短停电时间,提高供电质量有重要意义。当线路发生故障时,一方面将在全系统内引起电压暂降,给系统内的敏感负荷带来损失;另一方面,利用该特征可识别故障类型并判断故障位置,为此提出利用电压暂降数据识别故障类型,基于节点阻抗矩阵实现配电网故障定位的新方法,并结合网络参数和离线仿真分析,建立不同故障类型和故障情况下的节点电压数据库,当检测到故障后,将采集到的电压暂降数据在节点电压数据库中进行搜索匹配,确定故障区间和故障点。该方法直接利用搜索结果确定故障位置,不用增加其它算法或变换,原理简单,计算迅速。最后,利用电力系统计算机辅助设计(power system computer aided design,PSCAD)仿真软件和实验室搭建实际电路进行测试,验证所提方法的正确性和可靠性。