主动配电网潮流的全纯嵌入计算方法

配电网潮流计算是进行配电网规划和运行的重要基础。目前,配电网潮流求解方法主要有牛拉(Newton Raphson,NR)法和前推回代(forward backward substitution,FBS)法两大类,但NR法和FBS法在潮流收敛性和计算效率等方面均存在一定的不足。全纯嵌入法(holomorphic embedding method,HEM)是一种求解非线性潮流方程的新方法,它可以有效避免NR法和FBS法在配电网潮流求解过程中出现的上述问题,但现有HEM未充分考虑配电网中各类型分布式电源(distributed generation,DG)和智能软开关(soft open point,SOP)控制方式的多样性,且未构建计及负荷电压特性和频率特性的潮流模型,难以适用于不同运行模式下配电网潮流计算。针对上述问题,提出一种可求解含多类型DG和SOP且可运行在并网/孤岛模式的主动配电网统一全纯嵌入潮流计算方法。首先,根据负荷静态电压和频率特性,构建计及配电网频率和节点电压影响的负荷节点全纯嵌入潮流模型;其次,根据DG不同的控制方式以及配电网不同的运行模式,将DG所连节点等效为不同节点类型,构建各类DG的全纯嵌入潮流模型;再次,考虑SOP不同控制方式,构建SOP全纯嵌入潮流模型;从次,依据全纯嵌入潮流模型等式左右两侧同次幂级数系数相等原则,推导配电网各全纯函数幂级数系数的求解递推关系式,进而计算各全纯函数的各项幂级数系数,借助解析延拓理论求取电压和频率逼近值,实现配电网潮流的准确求解;最后,通过修改的IEEE-33节点测试系统和IEEE-123节点测试系统验证所提方法准确性和有效性。

分布式电源对配电网潮流计算的影响研究

配电中接入的分布式电源的增多,潮流计算时,传统的前推回代法无法满足精度要求。对系统研究发现,分布式电源的出力和接入位置对配电网的网损有不同的影响,阐述了分布式电源潮流计算模型,并引入了一种带有PV节点无功修正的分布式电源配电网潮流计算方法。通过对IEEE14节点系统进行仿真验证,证明了所提算法的有效性和收敛性。研究结果显示:新提出的方案和技术能够更加高效地解决带有分布式电源的配电网潮流问题。

含能量路由器的交直流混合配电网潮流计算

能量路由器(energy router,ER)作为新兴电力电子设备,可以实现电能在电力系统中的灵活分配。分析ER对系统的影响,研究以ER为配电枢纽的交直流混合配电网潮流计算方法,对实现配电网的优化运行具有重要意义。文中首先基于改进交替迭代法建立ER的稳态潮流模型,并对ER直流端口采用下垂控制策略,结合传统解耦法,提出一种适用于含ER的配电网交直流解耦迭代潮流计算方法。以含有多个ER的IEEE 14节点和IEEE 69节点配电系统为算例进行仿真计算,验证所提方法的正确性与收敛性。为分析ER对系统运行的影响,对不同场景下IEEE 69节点测试系统进行仿真计算,证明ER在系统中可以支撑节点电压,减小系统运行损耗。

基于迭代隐式线性化的网状配电网潮流计算及其最优潮流模型

随着分布式能源和储能容量的增加以及电动汽车的普及,配电网的功率流动由单向转变为双向,且网络拓扑由径向转变为复杂的网状结构。为了高效应对网状配电网的潮流(power flow,PF)分析和最优潮流(optimal power flow,OPF)问题,以及进一步提升现有线性化模型的近似精度、完善对网络损耗等元素的线性近似,该文构建迭代隐式线性化潮流(iterative implicit linearization power flow,IIL-PF)模型及其最优潮流模型(IIL-OPF)。该模型将非线性潮流流形M(Manifold)视为节点电压和节点注入功率之间的隐式代数关系,之后利用切平面对M进行局部近似,并迭代更新线性化点以提高线性模型的近似精度。此外,所提模型充分考虑了支路始/末端潮流、支路潮流平方、支路损耗等因素,并对其进行明确的线性化推导。最后,基于修改的IEEE 33系统,分别在径向和网状运行方式下,验证所提模型可快速收敛,并具有较高的近似精度。其中IIL-PF计算结果、IIL-OPF的目标函数和发电机出力等优化结果与MATPOWER的非线性模型相比,误差均在1%以内,因此所提模型可以满足工程规划或日前运行模拟等应用要求。

基于潮流计算的中压直流配电网协同优化调度

为保证中压直流配电网的运行稳定性,实现中压直流配电网协同优化调度,提出基于潮流计算的中压直流配电网协同优化调度方法。通过中压直流配电网潮流计算模型,分析该配电网中的潮流分布情况,确定采用均衡度指标描述网损结果;构建中压直流配电网在单个调度周期内的有功损耗和线路负载均衡目标函数,并设定潮流约束等多个约束条件;采用多目标粒子群优化算法求解目标函数,同时优化均衡度变量参数和整个网络,获取协同优化调度结果。测试结果显示:所提方法协同优化调度效果良好,电压标幺值的结果均低于1.00 pu,各节点在日运行时间内的电压波动变化也在期望标准范围内;网损结果均低于0.047 MW;可实现削峰填谷,避免电压发生越限。

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。

基于关键PMU量测的智能配电网跨供区合环潮流计算方法

为了降低功率损耗,提高潮流计算精度,提出基于关键同步相量测量装置(PMU)量测技术的跨供区合环潮流计算方法。在高次谐波作用下,利用变压器模型和电力线路模型,构建跨供区合环主要元件谐波模型,采用标准化残差检测法的思想,处理跨供区合环的不良数据。通过关键PMU量测估计不良数据量测的残差分量,利用增益矩阵定义跨供区合环不良数据检测的残差协方差矩阵,完成跨供区合环不良数据的检测,结合跨供区合环潮流计算流程设计,实现跨供区合环潮流的计算。算例结果表明,所提方法可以将潮流计算的各支路功率损耗控制在0.04 kW以内,通过将节点电压计算误差控制在0.004以内,提高了潮流计算精度。

基于分布式电源入网的配电网潮流计算讨论

当今社会进程中,在加速构建以新能源为主体的新型电力系统时代背景下,作为电力系统基础核心的潮流问题,正面临着新的挑战。本文首先从电压,电能质量和继电保护这三个方面分析各种分布式电源接入配电网后对其产生的影响。接着针对配电网中有PV节点时改进前推回代法。最后在含环网配电网潮流计算法中,以传统的牛顿拉夫逊潮流法为基础,从极坐标形式的节点功率方程出发,依据配电网的特征将节点功率方程的非线性参数进行线性化处理,从而得出一个线性潮流方程,使得所提出的方法对弱环网有效。

基于回路分析的含分布式电源配电网简化潮流计算

针对含分布式电源(distributed generation,DG)的配电网快速潮流分析和实时调度计算的工程需要,提出了一种基于回路分析的实用简化潮流计算方法。该方法以回路分析法作为潮流计算的理论基础,并利用配电网各节点电压的相角相差不大等特点对回路电压方程进行化简,使其直接转化为线性代数方程;又利用PV节点类型的简化回路电压方程组获得PV型DG的发电无功功率;最后只需通过一次公式代入计算即可得到电压分布结果。IEEE 33节点算例表明,实用简化潮流计算方法用于含DG的配电网潮流计算与牛顿法相比,计算时间显著缩短,计算精度和计算时间符合快速潮流分析和实时调度计算的工程要求。

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。

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。

基于模糊区间算法的配电网潮流计算

考虑配电系统运行中的不确定性因素 ,建立了负荷、并联电容器组和调相机的模糊区间模型。结合配电网络的特点以及模糊潮流和区间潮流各自的优点 ,提出了一种基于模糊区间计算的前推回推配电网潮流算法。一般测试系统和阜新市 1 0 k V实际配电系统的计算结果验证了该算法快捷、有效。

改进的配电网三相潮流计算方法

配电网网络参数的不对称使得对称分量法解耦失效,配电网潮流计算元件模型需采用abc全耦合模型。针对配电网长辐射状网络结构可能导致的三相牛顿拉夫逊潮流初值选取难题,提出了一种初值选取方法。首先,将给定的配网三相系统除去合环支路后简化成单相系统,采用单相前推回代得出其潮流解;再利用单相潮流节点电压构造出三相对称电压,以此作为三相牛顿拉夫逊法的初值进行三相潮流计算,克服了配网潮流计算中前推回代与牛顿拉夫逊潮流算法各自的不足。IEEE33节点案例计算结果表明,该方法能够为配电网牛拉法提供合理初值并提高牛拉法收敛速度。

网格计算环境下输配电网联合潮流计算

为满足大规模输、配电网的实时潮流计算的快速计算要求,在网格计算环境下基于配电网的结构特点对配电线路按空间划分来进行并行化处理,在输配电网的边界进行功率交换与迭代,构造了输配电网联合潮流并行算法。网格并行计算的输电网和高压配网子区域中使用P-Q分解法,中压配电网子区域使用改进支路电流法,其利用节点—支路关联矩阵来描绘辐射或弱环结构的配电网络,采用节点、支路分层编号加快矩阵运算速度,利用三相拓扑扩展和矩阵增广实现三相潮流计算,采用Gauss-Seidel恒定电压幅值迭代补偿方法解决配电网弱环结构。在网格计算环境以上海输配电网为算例进行了计算,算例结果验证了所提算法的有效性。

辐射状配电网支路电流法潮流计算的收敛特性研究

对支路电流法收敛机理进行了理论分析,阐述了该方法在辐射状配网潮流计算时具有线性收敛的特性,指出支路电流法收敛特性与线路的R/X无关,其收敛条件在一般的配电系统中都能够得到满足。对配网潮流支路电流法在给定收敛精度和恒定阻抗负荷条件下达到收敛时所需的迭代次数进行了深入研究,得到配网潮流支路电流法用于2节点系统时迭代次数的估算公式。在此基础上给出了多节点配电系统潮流计算迭代次数的估算公式,给出的算例验证了得出的估算公式是可行的。

含分布式电源的配电网潮流计算

分布式电源(DG)的发展给传统的电力系统注入了新的活力。文中介绍了DG与电网互联 的3种常见接口形式,对异步发电机、无励磁调节能力的同步发电机和燃料电池等几种典型DG的 运行方式和控制特性进行了研究,建立了各自在潮流计算中所需的数学模型,并在此基础上提出了 基于灵敏度补偿的配电网潮流计算方法,该方法适合包含各种不同DG形式的多电源配电系统。 将提出的方法用于90节点配电系统进行测试,测试结果表明该方法是可行的。

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。

基于潮流计算的配电网重构方法

为减小配电网的能量损失,提出了一种基于潮流计算的配电网重构方法。在单环网潮流计算的基础上,通过计算环网中电压最低的节点两侧开关分别断开后产生的网损增加量得到了最优解环开关。在配电网所有开关闭合的情况下,逐次求得各个环中的最优断开开关,然后使网络恢复成辐射状,然后逐次闭合各断开开关形成单环网,求得各单环网中的最优打开开关,直至得到整个网络的最优结果为止。采用该方法对2个测试系统进行重构,结果表明采用该方法可以较快地得到重构结果,与其它方法的比较结果也验证了该方法的正确性和优越性。

含多直流环节的混合结构有源配电网潮流计算方法

分布式发电和先进电力电子技术在配电层面的广泛应用将使得系统中出现大量的直流环节,极大地改变传统配电网的网架结构和运行方式,对智能电网环境下配电网的快速仿真与模拟提出更高的要求。潮流计算作为快速仿真与模拟最基本也是最关键的分析计算功能必须能够适应这种变化。为此,研究了含多种直流环节的配电网中关键设备的建模方法,提出了考虑不同控制方式的换流器稳态模型,将分布式电源分为可控性和不可控性两大类,并给出了相应的处理方法;提出了基于Zbus高斯算法的配电网混合潮流求解方法,并利用换流器实现各个交直流子系统之间的潮流信息互动;最后,基于IEEE 123节点算例设计了一个典型的配电网算例,对所提出的潮流计算方法进行了测试和验证。

含风力发电机组的配电网潮流计算

将每一台风力发电机组的有功出力视为风速的函数,将其无功出力视为有功功率和节点电压的函数,建立了基于异步发电机等值电路的风力发电机组P-Q(V)稳态模型,提出了确定并联电容器组初始安装容量、安装组数和实时投切组数的方法。将运用C++语言编制的程序嵌入已有的前推回推法潮流计算程序,实现了考虑风力发电机组的配电网潮流计算。采用改造后计及分布式电源的配电网潮流计算程序对33节点系统进行仿真计算,结果表明了该方法和程序的有效性和实用性。