A Least-squares-based Iterative Method with Better Convergence for PF/OPF in Integrated Transmission and Distribution Networks

The limitations of the conventional master-slavesplitting(MSS)method,which is commonly applied to power flow and optimal power flow in integrated transmission and distribution(I-T&D)networks,are first analyzed.Considering that the MSS method suffers from a slow convergence rate or even divergence under some circumstances,a least-squares-based iterative(LSI)method is proposed.Compared with the MSS method,the LSI method modifies the iterative variables in each iteration by solving a least-squares problem with the information in previous iterations.A practical implementation and a parameter tuning strategy for the LSI method are discussed.Furthermore,a LSI-PF method is proposed to solve I-T&D power flow and a LSIheterogeneous decomposition(LSI-HGD)method is proposed to solve optimal power flow.Numerical experiments demonstrate that the proposed LSI-PF and LSI-HGD methods can achieve the same accuracy as the benchmark methods.Meanwhile,these LSI methods,with appropriate settings,significantly enhance the convergence and efficiency of conventional methods.Also,in some cases,where conventional methods diverge,these LSI methods can still converge.

Operational Risk Assessment for Integrated Transmission and Distribution Networks

To satisfy the requirements of accurate operationalrisk assessment of integrated transmission and distribution networks (I-T&D), an integrated operational risk assessment (IORA) algorithm is proposed. Specific cases demonstrate thatan I-ORA is necessary because it provides accurate handlingof the coupling between transmission and distribution networks,accurate analysis of power supply mode (PSM) changes ofimportant users and helps to improve security and stability ofpower grid operations. Two key technical requirements in theI-ORA algorithm are realized, i.e., integrated topology analysisand integrated power flow calculation. Under a certain contingency, integrated topology analysis is used to assess the risksof substation power cuts, network split and PSM changes ofimportant users, while the integrated power flow calculation,based on the self-adaptive Levenburg-Marquard method andNewton method, can be implemented to assess risks of heavyload/overload and voltage deviation. In addition, the graphicsprocessing unit is used to parallelly process some computationintensive steps. Numerical experiments show that the proposedI-ORA algorithm can realize accurate assessment for the entireI-T&D. In addition, the efficiency and convergence are satisfying,indicating the proposed I-ORA algorithm can significantly benefitreal practice in the coordination operation of I-T&D in the future.

Smart Grid in CSG:Direction and Field

After describing the general situation of China Southern Power Grid (CSG), this article expounds the necessity for CSG to carry out the program of smart grid, and points out the favorable conditions and the key fields to develop smart grid. It also puts forward near-term emphases, and gives relevant suggestions.

Distributed continuation power flow method for integrated transmission and active distribution network

As the integration of distributed generations(DGs)transforms the traditional distribution network into the active distribution network,voltage stability assessments(VSA)of transmission grid and distribution grid are not suitable to be studied separately.This paper presents a distributed continuation power flow method for VSA of global transmission and distribution grid.Two different parameterization schemes are adopted to guarantee the coherence of load growth in transmission and distribution grids.In the correction step,the boundary bus voltage,load parameter and equivalent power are communicated between the transmission and distribution control centers to realize the distributed computation of load margin.The optimal multiplier technique is used to improve the convergence of the proposed method.The three-phase unbalanced characteristic of distribution networks and the reactive capability limits of DGs are considered.Simulation results on two integrated transmission and distribution test systems show that the proposed method is effective.

大规模光伏经柔直送出系统的近工频耦合振荡机理与特性分析

针对近工频耦合振荡这类新型振荡稳定性问题,研究了其发生机理和稳定特性。建立大规模光伏经柔直送出系统的全电磁暂态模型,仿真展示了近工频耦合振荡的发生条件。通过分析设备在振荡频率下的复功率分布,阐明系统振荡源头与传播特性。基于在线阻抗分析研究振荡发生的电路机理,分析影响振荡稳定性的关键因素。结果表明,在次/超同步近工频段,光伏电站表现为电阻为负的容性元件,与柔直送端换流站、输电线路共同构成负阻尼的串联谐振电路,从而引发不稳定的近工频耦合振荡;光伏网侧换流器、柔直换流器控制参数和输电线路电抗等因素会影响系统的稳定性。

柔性互联输配一体化电网有损潮流的精细化建模及应用

多端柔性互联输配一体化电网内部的运行方式复杂、网损特性差异显著,导致传统一刀切的网损补偿方法难以准确刻画网损的实际情况,影响了输(配)电交直流有损潮流模型的应用潜力和输配边界潮流的一致性。为此,该文提出一种基于双层定点迭代的精细化有损潮流模型。针对网损补偿方法不准确的问题,综合考虑网络类型、数据属性和物理特征等因素,为输、配电网及交、直流电网的精准有损潮流分析建立了差异化的网损补偿模型。针对输配边界潮流的不一致问题,将输配一体化有损潮流建模为一个双层定点迭代问题,并采用主从分裂法实现协同求解。在多个算例中分析了不同有损潮流模型的性能差异及其原因,讨论了所提模型在求解精度、收敛速度和计算效率等方面的优势,验证了所提模型在不同控制方式和优化目标下的鲁棒性和通用性。

海上风电低频输电并网技术研究现状及展望

低频输电技术在中远海域的海上风电项目中具备竞争力,并有望在未来得到广泛应用。首先基于低频输电技术原理,对低频输电技术(LFAC)在海上风电应用的适应性进行了分析,表明低频输电方案在海上风电项目中不存在障碍,但仍需进一步优化低频风电机组、交交变频器等关键设备。其次,通过对比分析高压交流、柔性直流与低频输电3种方案在全生命周期成本方面的差异,发现当下低频输电因其适度的初始投入成本、运行成本与废弃成本,较高故障成本与低维护成本而在离岸距离75~300 km的中远海域具有明显经济优势。然后,参照工频交直流输电可靠性评估方法,低频输电方案可靠性需按不同模块分别进行评估,通过比较低频输电方案较其他方案在可靠性评估中的差异,表明风电机组、集电系统与输电线缆的可靠性差异来源于低频运行状态或低频设备的规格差异,而海上平台可靠性差异来源于电气设备链接方式与结构差异。最后,就低频输电技术在技术性、经济性、可靠性、风险性以及环境影响方面的未来研究提出展望。本研究旨在补充低频输电技术的理论研究基础,为低频输电技术在海上风电项目中广泛铺开做好理论准备。

多电源供电情形的电网企业输配电成本核算方法思考

针对多电源供电场景难以确定电源流向和电源点电量,从而难以精确核算各电源点输配电成本难题,本文在国网江苏电力公司多维精益管理体系基础上,依托企业数据中台提供的数据信息,构建考虑多电源供电、环状拉手供电、负荷打包转供3种特殊多电源供电场景的电网企业输配电成本核算方法。这些方法包括计算多电源供电拓扑电网的各电源点电量、输配电成本的归集与分摊两大步骤。在成本归集分摊的过程中,部分检修活动、营销活动、运营支持活动以及企业管理活动的输配电成本需要以各级次或各关口的用电量为分摊依据进行逐级分摊和直接分摊,从而得到每个电源点及各终端的输配电成本,为电网公司开展多维价值分析提供了理论支撑与数据基础。

基于多源量测的主配网一体化状态估计方法

针对主配网结构复杂且测量设备无法全节点覆盖的问题,本文基于多源量测数据提出了主配网一体化的状态估计算法。针对不同的量测条件,设计相应的状态估计模型,构建非线性动力学系统以保证状态估计算法的全局收敛性。同时,考虑主配网状态估计的协调问题,融合更新频率高的数据采集与监视控制系统,同步相量测量装置量测和更新频率低的高级计量架构量测,开展主配一体化的状态估计方案设计。在IEEE标准算例基础上改进的主配网络上对该方法进行相关测试,仿真结果验证了所提算法的有效性。

智能电网中输配电技术运用研究

本文旨在探讨智能电网中输配电技术的应用,为读者提供深入了解智能电网及其在能源领域的重要意义,以及探索未来能源系统的发展方向,通过共享最新的研究成果和行业实践经验,希望能够激发更多创新思维,促进智能电网的不断完善和进步,为构建更加清洁、高效和可持续的能源未来贡献力量。

基于台区融合终端的分布式储能型光伏并网电能质量研究

为解决并网光伏发电系统电能质量波动问题,提出了基于台区融合终端的光伏储能并网电能质量系统设计方案。分析了分布式储能型光伏并网的基本框架,说明了电能质量监测的基本参数。设计了台区融合终端电能治理方案,分为融合终端配合储能系统电能治理、融合终端配合储能PCS电能治理和融合终端配合智能光伏隔离开关电能治理3种方案。针对电池储能PCS系统进行设计,说明了智能光伏隔离开关的主要技术原理和微应用总体架构。最后针对某地区电网实际光伏并网进行应用分析。

输配一体化电网抗差状态估计方法研究

为有效解决输配电网系统在实际应用中存在的不良量测、坏数据的问题,对比分析了WLS、WLAV、MES、MEAV 4种不同状态估计器,提出在TN、DN同时部署MEAV-MEAV状态估计器对的估算法。当远离或靠近边界点处出现粗差和坏数据时,该算法明显优于其他算法,且估计值完全同于真实值、绝对误差小,能实现高效率和准确性,且具有很好的估计性能。

电力通信技术在智能电网中的应用

为全面优化智能电网的发展水平,要结合智能电网的应用要求和管理规范,有效融合电力通信技术,发挥电力通信技术的应用优势,维持各项操作处理的科学性和稳定性,推动智能电网信息通信工作进程,搭建完整的技术应用运行平台,共同促进智能电网的进步,实现经济效益和社会效益和谐统一的目标。文章简要分析了智能电网中应用电力通信技术的意义,并对配电、输电、变电等方面具体的技术应用要点展开讨论,最后对智能电网中电力通信技术的应用提出了几点建议。

配电网输电方向变化对系统可靠性的影响分析与评估

随着能源需求的不断增长和电力系统规模的扩大,配电网输电方向的变化成为影响系统可靠性的重要因素之一。通过深入分析输电方向变化的机理,揭示其基本原理、与电网稳定性的关系以及对系统频率、电压等参数的影响机理。在此基础上,分析系统可靠性的影响,包括可靠性评估指标与方法、输电方向变化对系统可用性的影响以及对系统平均故障间隔时间(Mean Time Between Failure,MTBF)的影响。针对发现的问题,提出一系列优化策略与措施,旨在提高配电网的可靠性和稳定性。

电力输配设施与土建结构的一体化设计研究

电力输配设施与土建结构的一体化设计是电力领域的重要趋势,为电力系统的未来发展带来更高效和可持续的解决方案。文章首先介绍了电力输配设施和土建结构的基本概念,以及传统施工技术的局限性;其次重点阐述了一体化设计的核心原理和理念,包括综合性视图、冲突检测、优化性能和数据管理等;最后讨论了建筑信息模型(BIM)和智能化监测作为实现一体化设计的关键技术和方法。

电网电源优化配置与分布式能源接入的协调调度策略研究

文章旨在研究电网电源优化配置与分布式能源接入的协调调度策略,以解决传统电网的电源配置问题。通过分析电网电源优化配置的需求和目标,探讨分布式能源接入的影响。在此基础上,提出协调调度策略,包括建立调度模型、设计电网响应策略以及设计分布式能源调度策略。通过实例分析,验证了所提策略的有效性和可行性,为电网电源优化配置和分布式能源接入提供理论支持与实践指导。

大规模新能源并网中储能技术的应用

基于蓄电池与超级电容的工作特点,介绍一种蓄电池与超级电容相结合的混合储能系统,并说明混合储能系统的工作原理。介绍基于小波分析的储能功率分配方案,并通过仿真实例模拟方式计算混合储能方式和单一储能方式的额定功率和额定容量,进而对比分析确认混合储能系统具有更高的经济价值。

低压配电网中单相谐波检测方法研究

提出一种基于守恒功率理论的单相谐波检测方法,结合使用二阶广义积分器锁相环实现对电压基波分量的提取和谐波电压的抑制,该检测方法原理简单,结构清晰易实现。通过仿真验证了该检测方法在电网电压正弦和非正弦条件下都可以很好地适用,且检测精度高、动态性能好,同时应用于单相并联型有源滤波器中的电压正弦和电压非正弦情况下都能很好地对谐波与无功进行补偿。

Smart Grids with Intelligent Periphery:An Architecture for the Energy Internet

A future smart grid must fulfill the vision of the Energy Internet in which millions of people produce their own energy from renewables in their homes, offices, and factories and share it with each other. Electric vehicles and local energy storage will be widely deployed. Internet technology will be utilized to transform the power grid into an energysharing inter-grid. To prepare for the future, a smart grid with intelligent periphery, or smart GRIP, is proposed. The building blocks of GRIP architecture are called clusters and include an energy-management system （EMS）-controlled transmission grid in the core and distribution grids, micro-grids, and smart buildings and homes on the periphery; all of which are hierarchically structured. The layered architecture of GRIP allows a seamless transition from the present to the future and plug-and-play interoperability. The basic functions of a cluster consist of （1） dispatch, （2） smoothing, and （3） mitigation. A risk-limiting dispatch methodology is presented; a new device, called the electric spring, is developed for smoothing out fluctuations in periphery clusters; and means to mitigate failures are discussed.

基于PSASP和Power Factory的分解协调式输配一体化潮流计算

大量分布式电源的并网改变了配电网单向潮流特性,输电网和配电网之间的耦合更加紧密,电力系统呈现出主配网一体化的特点。文章提出了基于分解协调的主配一体化潮流计算方法,分别采用PSASP和Power Factory进行输电网和配电网的计算,设计了主网和配网潮流的边界协调方程,并采用Jacobian-Free Newton-GMRES(m)方法进行求解。测试结果表明,文章所提方法收敛性较好,计算精度高。