含多类型直流的交直流混联电网潮流计算方法适用性分析

作为电网发展的新阶段,交直流混联电网呈现多类型直流参与、大规模交直流互联的特点,而关于统一迭代和交替迭代2种潮流计算方法的适用性尚未得到深入分析。为此基于含多类型直流的交直流混联电网对2种潮流计算方法的运算性能进行对比研究。推导了含常规直流、柔性直流、混合直流的交直流混联电网潮流模型,进而提出了相应的统一迭代法和交替迭代法。通过3个交直流混联电网测试系统和南方电网实际系统数据验证了潮流模型的有效性和潮流算法的准确性,结合系统负荷水平、系统强度、直流嵌入规模等因素对2种潮流计算方法的收敛性能和计算速度进行对比分析。研究结果表明,在含多类型直流的交直流混联电网中进行潮流计算时,统一迭代法的计算效率比交替迭代法高。

Generation of Dynamic Grids and Computation of Unsteady Transonic Flows around Assemblies

Algebraic methods and rapid deforming techniques are used to generate three-dimensional boundary-fitted dynamic grids for assemblies. The conservative full-potential equation is solved by a time-accurate approximate factorization algorithm and internal Newton iterations. An integral boundary layer method based on the dissipation integral is used to account for viscous effects. The computational results about unsteady transonic forces on wings, bodies and control surfaces are in agreement with experimental data.

基于网损等值负荷模型的直流潮流迭代算法

为提高直流潮流计算精度,研究了标准直流潮流模型中由于忽略支路电阻而带来的有功平衡问题,给出了按比例调整出力或负荷、引入网损等值负荷模型这2种有功平衡方法。为了使网损等值负荷模型的应用不依赖于交流潮流的收敛性,重点提出一种改进的直流潮流算法,该算法通过网损迭代得到等值负荷的大小,且保留了标准直流潮流求解的便利性和快速性。实际电网算例的计算结果表明,提出的改进直流潮流算法与标准直流潮流算法相比,计算结果的精度大幅提高,在交流潮流不收敛的情况下,可作为一种有效的近似潮流计算方法。

基于车网耦合的高速铁路牵引网潮流计算

针对全并联自耦变压器(autotransformer,AT)网线路的特点,建立通用的多导体链式电路模型。在此基础上,将高速列车视为恒功率负荷并进行迭代,形成了"机车–牵引网"(简称车网)的耦合模型。考虑AT漏抗值和钢轨的对地电阻,对3种不同工况进行潮流分析。仿真结果表明,车网耦合下的潮流计算能很好地反映实际的功率分布特性,并且全并联AT网上下行线路具有较好的对称性。牵引网潮流计算为分析高速铁路不同工况下的功率流动、电压分布奠定了基础,同时也可用于分析牵引负荷对公用电网电能质量的影响。

电力系统安全经济调度网损协调优化方法

安全经济调度领域广泛采用的直流最优潮流算法无法体现机组对网损的影响,为此提出了电力系统安全经济调度的网损协调优化方法。将网损价格因子和网损协调系数引入目标函数,建立了改进直流潮流模型,实现了负荷在机组间的最优分配;利用交流潮流方法计算系统实际网损,并利用增量直流潮流模型将网损在机组间进行合理分摊;最后利用交直流迭代思想修正网损价格因子和网损协调系数以优化网损分配方案。IEEE14节点和IEEE118节点算例验证了该方法的可行性,算例结果充分逼近了交流最优潮流的计算结果,符合实际系统运行状况。

地铁牵引供电系统交-直流潮流算法研究

地铁牵引供电网采用双边供电方式,使得相邻牵引变电所换流器之间相互影响。本文分上、下行线路进行直流功率分配,考虑换流器之间的联系以及再生制动工况,计算各牵引变电所的有功功率输出;考虑换流器特性,将牵引变电所视为PQ节点,进行交流潮流计算;将直流功率分配收敛为最终指标,将交流潮流计算嵌入其中,并用其结果来修正直流潮流的输入量,最终达到收敛的目的。该混合迭代算法收敛性能好,实例验证了该算法的准确性和可靠性。

市域铁路牵引电缆贯通供电方案及潮流算法

研究了市域铁路牵引电缆贯通供电方案,该方案全线贯通式供电,设置一主一备两个主变电所,在主变电所内设置同相供电装置.对贯通式供电时双边供电、单边供电下供电臂距离的设置进行了建模求解,模型以电压损失作为约束条件,通过逐渐增加列车数量的方式,求得供电臂所能承担最大列车数量,进一步得到供电臂距离的可行值,为牵引变压器位置的设置提供参考和校验.采用基于线路的牵引供电系统建模,将牵引供电系统分为电缆层和牵引层,提出适用于牵引电缆贯通供电的分层交互迭代潮流算法.该算法在层内进行潮流求解,同时层之间进行变量取值修正,以实现交互迭代,能够达到矩阵降阶、提高计算效率的目的.在本文案例分析中,相较于传统供电方案,牵引电缆贯通供电方案再生制动能量利用率提升至99.15%,每年通过再生制动能量利用可以节省的电费为2955万元,一次性投资可以节省大约13672万元.

分层三相配电网潮流算法及变压器详细模型推导

提出一种基于道路矩阵的分层三相配电网潮流算法,该算法把复杂的配电网划分成较小的子网络来计算。通过把变压器看作一个特殊的层模块,实现了含变压器的三相不平衡潮流计算。推导了变压器的详细模型,该模型考虑了绕组连接方式、相位偏移、分接头位置、绕组阻抗不对称和中性点接地阻抗等问题,同时该模型解决了基于节点导纳矩阵模型中的导纳阵奇异的问题。IEEE算例分析表明,所提算法和变压器模型是合理和正确的。

水电机组定负荷的发电流量递推计算方法及应用

逐时段发电流量计算方法是制约水电站短期优化调度计算效率的主要因素之一,而采用迭代算法存在计算量大、收敛慢、稳定性差及效率低等问题。针对这些问题,提出定负荷条件下相邻时段间水电机组发电流量差的递推计算方法,基本思路是以水库特性曲线、水能公式及水头计算方法为依据,基于2个基本假设推导单机组定负荷条件下相邻时段间水头增量计算公式,建立相邻时段发电流量增量函数方程,论证方程解的存在性,并结合水电站运行实际提出方程解的确定方法。通过实例应用,验证了基本假设的合理性,且表明递推算法具有很高精度。递推算法可克服连续迭代计算的缺陷,为定负荷条件下水电站发电流量和用水量的快速计算方法研究奠定了坚实的基础,并为提高水电站(群)的短期优化调度计算效率提供了一种新的思路和解决途径。

基于恒功率负荷的牵引供电系统潮流计算

采用电力系统的潮流迭代算法进行牵引供电系统潮流计算。建立了牵引供电系统数学模型,将机车负荷作为恒功率模型,根据机车负荷和供电电压,分别采用牛顿-拉夫逊法和前推回代法,进行了直供和AT牵引供电系统潮流计算,通过典型算例比较了其与传统简化方法(机车负荷为恒电流模型)在机车网压计算的差异。结果表明,传统算法误差较大,尤其是在高速重载工况下误差更大,而电力系统潮流迭代方法进行牵引计算的精度更高。

三峡梯级短期优化调度大系统分解协调法的应用

针对梯级间流量传播对梯级水电站短期优化调度影响的问题,采用实测资料率定梯级间流量传播系数,构建了计算梯级间下游水电站入库流量的变系数线性回归方程,建立了"以水定电"模式下考虑流量传播影响的梯级水电站群短期优化调度系统分解协调模型.三峡梯级应用实例表明,当上游水库出库流量较小时,流量传播对梯级短期优化调度结果影响较大,且分解协调算法较轮库迭代法可有效减少解算时间,提高模型运算效率.

含VSC-HVDC的交直流系统潮流计算方法研究

建立了VSC-HVDC系统潮流计算稳态数学模型,明确了对应VSC稳态运行状态的4个变量,导出了直流系统求解的修正方程式,并提出了含VSC-HVDC的交直流系统潮流计算的交替迭代算法。通过对修改后的EPRI-7节点测试系统进行潮流计算,验证了潮流计算模型和方法的正确性和有效性。

含电力电子变压器的配电网潮流交替迭代算法

由于能源互联网中能量流执行体——电力电子变压器(PET)的电力电子特性与含PET的配电网结构特点,使得传统的潮流计算方法不再适用于含PET的配电网。本文提出一种含PET的配电网潮流交替迭代算法。首先详细分析了PET的潮流调控原理与控制方式,进一步分析了含PET的配电网潮流计算特点,依据各部分网络的辐射式结构、有/无源特性及PET的变量计算方法等特点,针对不同控制方式下的PET,分别建立了其潮流计算模型,并采用前推回代交流潮流计算中嵌套PET部分潮流计算的方式,计算配电网络潮流的整体分布。算例结果验证了所提算法的正确性与有效性,所提算法更深入地分析了含PET的配电网潮流计算特点,提出了PET在不同控制方式下的潮流计算模型,克服了当前算法无法计算PET内部潮流的缺点,更详细直观地阐述了PET的控制方式与潮流调控能力,具有较好的应用前景。

基于交替迭代法的MMC-MTDC交直流混合系统的潮流分析

为解决大规模新型可再生能源的并网和消纳问题,多端柔性交、直流混合输电系统成为近年来研究的热点,且潮流计算分析又是研究其稳定控制及故障分析的基础.对此,建立了基于模块化多电平换流器的多端直流输电系统(MMC-MTDC)的稳态潮流计算数学模型,提出了MMC-MTDC交直流混合系统潮流计算的交替迭代求解法,对交流子系统采用传统的牛顿-拉夫逊计算方法,对直流子系统则采用节点阻抗矩阵形式的Gauss-Seidel方法.最后,在MATLAB软件平台编写交替迭代算法程序,以改进的IEEE 9和IEEE 22节点且包含三端MMC-MTDC的交直流混合系统为例进行仿真计算,结果表明所提出的交替迭代求解法具有收敛速度快、准确性高的优点.

一种基于改进FAST角点检测的LK光流算法

针对传统LK光流法无法有效跟踪快速移动的目标,跟踪时存在特征点选取实时性和准确性不足的问题,提出一种结合改进FAST角点检测的LK光流算法。应用改进后的FAST角点检测提取出的角点作为候选特征点,通过设定筛选方案从中选取具有较高对比度的特征点作为目标特征点,结合图像金字塔分层,最终使用LK光流法对其进行跟踪。改进FAST角点检测能够更快速地提取出最强的灰度变化角点,使得子像素计算准确性得以提高并且减少了提取特征点的时间。引入图像分层缩放源图像,能够使算法稳定跟踪快速运动的目标。实验结果从运动目标检测所需时间、特征点的数量、每秒处理的视频帧数以及x轴和y轴方向运动误差等方面进行分析比较,证明所提出的改进算法运行速度快,能够快速且准确地跟踪动态目标。

基于节点解耦的牛顿—拉夫逊潮流计算算法

对牛顿—拉夫逊法潮流计算作出适当简化,解除方程式中各节点之间的耦合关系,形成了一种新的节点解耦算法.该方法将雅可比矩阵简化为广义分块对角阵,进而取消雅可比矩阵所需的存储单元及其求逆运算过程,并引入高斯—塞德尔的迭代方式进一步加快收敛速度.算例验证了该方法的可行性,尤其是在复杂系统计算中具有占用内存小、计算速度快的特点.

基于交替迭代算法的油田电网无功补偿

为了提高整个油田电网的功率因数,从而降低电网的线损,改善用户电压质量和提高线路及变压器的输送能力,本文针对油田电网无功补偿对潮流计算的要求,采用交替迭代算法进行油田电网的潮流计算.采用分散补偿方式对负荷点进行无功补偿,使无功就地平衡,不在配电线路上流动;推导油田电网网损通式,计算出无功补偿设备的补偿容量.最后通过实例验证了本文方法的实用性和有效性.

含电压源型换流器直流电网的交直流网络潮流交替迭代方法

随着电压源型换流器(VSC)及基于VSC的并联型直流电网的不断发展,未来电网会形成含VSC的多直流母线、多直流联络线和多直流负荷的交直流网络。文中分析了VSC的稳态模型及其控制方式,详细推导了含VSC直流电网的交直流网络稳态潮流模型,研究了不同控制方式直流电网的潮流求解方法。在此基础上提出了一种通用交直流网络潮流交替迭代方法,该算法根据VSC换流站的不同控制方式在交流侧和直流侧解耦等效,先进行直流电网潮流迭代,后进行交流电网潮流迭代,二者交替计算直至直流电网、换流站和交流电网全部收敛。算法适用于不同的直流电网控制方式且考虑了直流变量约束条件和运行方式的合理调整。最后在改进的IEEE 57节点交直流电网上,验证了所提出的交替迭代方法的有效性和准确性。

一种GPU-CPU异构运算框架加速的实时N-1交流潮流计算方法

随着电力系统规模的扩大,为了适应N-1安全校验日益上升的实时性和精确性的需求,提出一种图形处理单元—中央处理单元（graphics processing unit-central processing unit,GPU-CPU）异构运算框架加速的实时N-1交流潮流计算方法。算法中设计一种N-1潮流问题的拼接求解方法,将原本多个独立的潮流问题组合为一个。雅可比矩阵的拼接生成采用并行化处理,线性方程组的求解根据规模大小选择直接法或迭代法处理,其中迭代法采用并行化处理。算法整体分为CPU处理部分和GPU处理部分,CPU处理迭代初值的设定、节点导纳矩阵的形成、校验集合的形成、迭代值的修正、收敛性判断等步骤,GPU处理雅可比矩阵的拼接生成等步骤,修正方程组的求解根据其规模选择CPU求解或GPU求解,以达到快速求解的目的。算例表明,所提算法效率和精度高、空间占用小,与传统N-1潮流算法相比具有明显优势,能够满足电网实时N-1潮流计算的需求,具有工程应用价值。

PQ分解法潮流收敛性及收敛速度的新探讨

全面分析比较了PQ分解法潮流计算中不同B′、B″阵参数组合及计算过程对收敛性的影响,分别提出影响收敛性和迭代次数的主要参数。同时考虑打开或建立B′、B″阵数据文件的个数、形成因子表或三角分解的次数、完成前代和回代过程的方式等对PQ分解法收敛速度的影响。通过上述分析可知,在B′阵中去掉参数c,在B″阵中去掉参数r基本可保证对各个系统均有较好的收敛性;去掉B′阵中参数k可减少迭代次数;B′、B″阵的其余参数对收敛性及收敛速度的影响非常小,几乎可忽略不计。因此可知,B′、B″阵在仅保留参数电抗的最简形式下,不但可确保系统的收敛,而且可使潮流计算的速度最快。以IEEE-118节点系统为例,B′、B″阵在最简形式下的计算时间比迭代次数最少的计算时间快约22%。