基于全纯嵌入法的主动配电网潮流计算方法研究

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近年来,随着经济的快速发展,使得电力需求持续增长,进而导致环境污染和化石能源危机问题日益严峻。为应对上述问题,世界各国相继出台了支持可再生能源发展政策,即转变能源利用架构,开发利用可再生能源,实现可再生能源的高比例并网。但随着大量分布式电源(distributed generation,DG)接入配电网以及智能软开关(soft open point,SOP)引入配电网,配电网潮流计算需同时考虑各类型DG并网方式和不同SOP控制策略对潮流分布的影响,使得含多类型DG和SOP的配电网潮流计算愈加复杂,对快速、准确获取配电网络潮流分布带来了挑战。因此,对适用于求解含各类DG和SOP的主动配电网潮流计算方法的研究具有重要价值。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。但在配电网络中线路R/X比值较大、负荷水平较高且配电网辐射状或弱网状结构等诸多特点下,利用NR法和FBS法求解含各类DG和SOP配电网潮流时,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)是一种求解非线性方程的新方法,它可有效避免上述方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DG和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,难以适用于并网和孤岛运行模式下配电网潮流计算。在上述研究现状下,本文主要针对以下内容展开研究:首先,根据主动配电网的拓扑结构,结合主动配电网的各部分的运行特点,计及负荷静态电压特性和频率特性、各类型DG不同的并网方式以及SOP灵活的控制方式,构建主动配电网潮流计算模型。同时,介绍全纯函数嵌入机理以及全纯函数构造基本条件,并且简要分析直接法实现帕得逼近的计算过程;然后,为实现含多类型DG主动配电网潮流分布的求解,本文根据全纯嵌入原理,完成含多类型DG主动配电网全纯嵌入潮流计算模型的构建与求解,提出一种可用于求解含多类型DG且运行并网模式的主动配电网全纯嵌入潮流计算方法。该算法可有效避免NR法和FBS法求解含多类型DG主动配电网潮流分布过程中出现的潮流收敛性较差和计算效率较低等问题,可以实现含多类型DG主动配电网潮流分布的准确、高效求解。最后,通过修改的并网运行模式下的IEEE-33配电网测试系统对所构建的全纯潮流计算模型和所提方法的有效性和准确性进行分析、验证;最后,本文提出了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,该算法充分考虑了各类型DG不同的并网方式、SOP灵活的控制方式以及孤岛运行和并网运行模式下负荷的静态电压特性和频率特性,并通过修改的并网运行模式下的IEEE-33、IEEE-123以及修改的孤岛运行模式下的IEEE-33、IEEE-123配电网测试系统对所提主动配电网统一全纯嵌入潮流计算方法的准确性、有效性、鲁棒性以及计算效率进行分析、验证,算例结果表明所提算法可以实现含多类型DG和SOP的主动配电网潮流分布的准确求解,且可运行在并网/孤岛模式,具有良好的潮流求解通用性以及更好的鲁棒性。同时,与NR法相比,所提算法不依赖初值选取,并且在保证潮流求解准确性的前提下,计算效率更高。
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