Power Flow Model Selection Method for Modeling Distribution System Optimization Problem

XIAO Jun; ZHOU Yupeng; BAO Zhenyu

doi:10.7500/AEPS20221119004

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Power Flow Model Selection Method for Modeling Distribution System Optimization Problem

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Power Flow Model Selection Method for Modeling Distribution System Optimization Problem
- Automation of Electric Power Systems Vol. 47, Issue 15, Pages: 170-178(2023)
- 作者机构：
  
  智能电网教育部重点实验室（天津大学），天津市 300072
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(52177105)
- DOI：10.7500/AEPS20221119004
  CLC：
- Received：19 November 2022，
  
  Revised：2023-02-08，
  
  Published Online：30 May 2023，
  
  Published：10 August 2023
- 稿件说明：
移动端阅览
肖峻,周玉鹏,鲍震宇.配电系统优化问题建模中的潮流模型选择方法[J].电力系统自动化,2023,47(15):170-178.

XIAO Jun,ZHOU Yupeng,BAO Zhenyu.Power Flow Model Selection Method for Modeling Distribution System Optimization Problem[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(15):170-178.
肖峻,周玉鹏,鲍震宇.配电系统优化问题建模中的潮流模型选择方法[J].电力系统自动化,2023,47(15):170-178. DOI： 10.7500/AEPS20221119004.

XIAO Jun,ZHOU Yupeng,BAO Zhenyu.Power Flow Model Selection Method for Modeling Distribution System Optimization Problem[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(15):170-178. DOI： 10.7500/AEPS20221119004.

摘要

配电系统优化问题建模常用直流潮流模型简化，但在何种情况下可以简化一直缺乏量化依据。因此，基于安全边界理论提出了配电系统优化问题建模的潮流模型选择方法。首先，建立了配电系统的容量边界和电压边界模型，利用二者位置关系反映容量约束和电压约束强弱。其次，提出了负荷馈线临界长度和分布式电源馈线临界长度的定义和计算方法。再次，形成潮流模型选择判据，并通过观测不同线路长度场景下的安全边界构成验证判据。最后，以无功优化问题建模为例，根据判据选择直流潮流模型，IEEE 33节点系统扩展算例和实际配电系统算例的结果表明，在保证精度的前提下，其求解时间明显减少。所提方法适用于有源和无源配电网含潮流模型的优化问题建模。

Abstract

DC power flow model is often adopted to simplify the modeling of distribution system optimization problems. However

what kind of situation can be simplified lacks quantitative basis. Therefore

based on the security boundary theory

this paper proposes a power flow model selection method for modeling distribution system optimization problems. Firstly

capacity boundary and voltage boundary models of the distribution system are established

and the location relationship between them can reflect the strictness of capacity constraints and voltage constraints. Secondly

the definitions and calculation methods of the load feeder critical length and the distributed generator (DG) feeder critical length are proposed. Thirdly

the criterion for power flow model selection is proposed

and the criterion is verified by observing the composition of security boundary in the scenarios of different line lengths. Finally

taking the modeling of reactive power optimization problem as an example

DC power flow model is selected according to the criterion. The results of the extended case of IEEE 33-bus system and a real distribution system show that the computation time is significantly reduced on the premise of ensuring the accuracy. The proposed method is applicable to the modeling of optimization problems involving power flow models in distribution networks with or without DG.

关键词

Keywords

references

肖峻，李振生，刘世嵩，等 . 电压约束及网损对配电网大供电能力计算的影响［J］. 电力系统自动化， 2014 ， 38 （ 5 ）： 36 - 43 .

XIAO Jun ， LI Zhensheng ， LIU Shisong ， et al . Impact of voltage constraints and losses on total supply capability calculation ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2014 ， 38 （ 5 ）： 36 - 43 .

吴在军，成晟，朱承治，等 . 基于线性近似模型的三相不平衡有源配电网重构［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 12 ）： 134 - 141 .

WU Zaijun ， CHENG Sheng ， ZHU Chengzhi ， et al . Reconfiguration of unbalanced active distribution network based on linear approximation model ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 12 ）： 134 - 141 .

王莹，肖峻，曹严 . 柔性配电网间歇性分布式发电消纳能力分析［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 13 ）： 74 - 83 .

WANG Ying ， XIAO Jun ， CAO Yan . Analysis on accommodation capability of intermittent distributed generation in flexible distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 13 ）： 74 - 83 .

肖峻，王传奇，鲍震宇，等 . 有源配电网的供电能力曲线和消纳能力曲线［J］. 高电压技术， 2023 ， 49 （ 2 ）： 672 - 681 .

XIAO Jun ， WANG Chuanqi ， BAO Zhenyu ， et al . Total supply capability curve and total accommodation capability curve of active distribution network ［J］. High Voltage Engineering ， 2023 ， 49 （ 2 ）： 672 - 681 .

尤毅，余南华，张晓平，等 . 主动配电网分布式能源分区消纳实时协调控制［J］. 南方电网技术， 2015 ， 9 （ 8 ）： 71 - 76 .

YOU Yi ， YU Nanhua ， ZHANG Xiaoping ， et al . Real-time coordinating control of regional consumption of distributed energy source in active distribution network ［J］. Southern Power System Technology ， 2015 ， 9 （ 8 ）： 71 - 76 .

范志成，朱俊澎，袁越，等 . 基于改进型直流潮流算法的主动配电网分布式电源规划模型及其线性化方法［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 2 ）： 504 - 513 .

FAN Zhicheng ， ZHU Junpeng ， YUAN Yue ， et al . Distributed generation planning model of active distribution network and linearization method based on improved DC power flow algorithm ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 2 ）： 504 - 513 .

温俊强，曾博，张建华 . 配电网中分布式风电可调鲁棒优化规划［J］. 电网技术， 2016 ， 40 （ 1 ）： 227 - 233 .

WEN Junqiang ， ZENG Bo ， ZHANG Jianhua . Adjustable robust optimization for distributed wind power planning in distribution network ［J］. Power System Technology ， 2016 ， 40 （ 1 ）： 227 - 233 .

杜晓东，李晓明，韩思宁，等 . 基于线性化潮流模型的配电网电压无功控制策略［J/OL］. 电测与仪表［ 2022-01-20 ］. https：//kns.cnki.net/kcms/detail/23.1202.TH.20210120.1504.010.html https://kns.cnki.net/kcms/detail/23.1202.TH.20210120.1504.010.html .

DU Xiaodong ， LI Xiaoming ， HAN Sining ， et al . Volt/var control strategy of distribution network based on linearized power flow model ［J/OL］. Electrical Measurement & Instrumentation ［ 2022-01-20 ］. https：//kns.cnki.net/kcms/detail/23.1202.TH.20210120.1504.010.html https://kns.cnki.net/kcms/detail/23.1202.TH.20210120.1504.010.html .

肖峻，贺国伟 . 考虑双向能量交换型负荷的配电网最大供电能力模型［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 5 ）： 11 - 24 .

XIAO Jun ， HE Guowei . Model of total supply capability for distribution network considering bidirectional energy exchange load ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 5 ）： 11 - 24 .

LIU J ， CHENG H Z ， ZENG P L ， et al . Rapid assessment of maximum distributed generation output based on security distance for interconnected distribution networks ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2018 ， 101 ： 13 - 24 .

邹智辉，王淳，张弛，等 . 基于下垂控制的孤岛微电网线性潮流计算［J］. 实验室研究与探索， 2022 ， 41 （ 5 ）： 124 - 129 .

ZOU Zhihui ， WANG Chun ， ZHANG Chi ， et al . Linear power flow calculation of isolated island microgrid based on droop control ［J］. Research and Exploration in Laboratory ， 2022 ， 41 （ 5 ）： 124 - 129 .

肖峻，李瑾一，宋晨辉 . 基于安全域的并网型微电网能量优化新方法［J/OL］. 电力自动化设备［ 2022-10-25 ］. https：//doi.org/10.16081/j.epae.202210018 https://doi.org/10.16081/j.epae.202210018 .

XIAO Jun ， LI Jinyi ， SONG Chenhui . New method of energy optimization for grid-connected microgrids based on security region ［J/OL］. Electric Power Automation Equipment ［ 2022-10-25 ］. https：//doi.org/10.16081/j.epae.202210018 https://doi.org/10.16081/j.epae.202210018 .

巨云涛，杨明友，吴文传 . 适用于配电网三相优化潮流的数据物理融合驱动线性化方法［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 13 ）： 43 - 52 .

JU Yuntao ， YANG Mingyou ， WU Wenchuan . Hybrid data-physical-driven linearization method for three-phase optimal power flow in distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 13 ）： 43 - 52 .

肖峻，林启思，左磊，等 . 有源配电网的安全距离与安全分析方法［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 17 ）： 76 - 86 .

XIAO Jun ， LIN Qisi ， ZUO Lei ， et al . Security distance and security analysis method for active distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 17 ）： 76 - 86 .

肖峻，祖国强，周欢，等 . 有源配电网的全象限安全域［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 21 ）： 79 - 85 .

XIAO Jun ， ZU Guoqiang ， ZHOU Huan ， et al . Total-quadrant security region for active distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 21 ）： 79 - 85 .

刘志虹，盛万兴，杜松怀，等 . 基于区域划分的农村有源配电网动态重构方法［J］. 农业工程学报， 2021 ， 37 （ 20 ）： 248 - 255 .

LIU Zhihong ， SHENG Wanxing ， DU Songhuai ， et al . Dynamic reconfiguration method of rural active distribution network based on regional division ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering ， 2021 ， 37 （ 20 ）： 248 - 255 .

裴玮，盛鹍，孔力，等 . 分布式电源对配网供电电压质量的影响与改善［J］. 中国电机工程学报， 2008 ， 28 （ 13 ）： 152 - 157 .

PEI Wei ， SHENG Kun ， KONG Li ， et al . Impact and improvement of distributed generation on distribution network voltage quality ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2008 ， 28 （ 13 ）： 152 - 157 .

肖峻，左磊，祖国强，等 . 基于潮流计算的配电系统安全域模型［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 17 ）： 4941 - 4949 .

XIAO Jun ， ZUO Lei ， ZU Guoqiang ， et al . Model of distribution system security region based on power flow calculation ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 17 ）： 4941 - 4949 .

肖峻，鲍震宇，宋晨辉，等 . 基于容量边界与电压边界的潮流模型选择方法［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 20 ）： 76 - 83 .

XIAO Jun ， BAO Zhenyu ， SONG Chenhui ， et al . Selection method of power flow models based on capacity boundary and voltage boundary ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 20 ）： 76 - 83 .

肖峻，祖国强，白冠男，等 . 配电系统安全域的数学定义与存在性证明［J］. 中国电机工程学报， 2016 ， 36 （ 18 ）： 4828 - 4836 .

XIAO Jun ， ZU Guoqiang ， BAI Guannan ， et al . Mathematical definition and existence proof of distribution system security region ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2016 ， 36 （ 18 ）： 4828 - 4836 .

肖峻，肖居承，张黎元，等 . 配电网的严格与非严格安全边界［J］. 电工技术学报， 2019 ， 34 （ 12 ）： 2637 - 2648 .

XIAO Jun ， XIAO Jucheng ， ZHANG Liyuan ， et al . Strict and non-strict security boundary of distribution network ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2019 ， 34 （ 12 ）： 2637 - 2648 .

XIAO J ， GU W ， WANG C ， et al . Distribution system security region： definition， model and security assessment ［J］. IET Generation ， Transmission & Distribution， 2012 ， 6 （ 10 ）： 1029 - 1035 .

彭寒梅，曹一家，黄小庆，等 . 无平衡节点孤岛运行微电网的连续潮流计算［J］. 中国电机工程学报， 2016 ， 36 （ 8 ）： 2057 - 2067 .

PENG Hanmei ， CAO Yijia ， HUANG Xiaoqing ， et al . Continuous power flow for islanding microgrid without balance nodes ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2016 ， 36 （ 8 ）： 2057 - 2067 .

张勇军，羿应棋，李立浧，等 . 双碳目标驱动的新型低压配电系统技术展望［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 22 ）： 1 - 12 .

ZHANG Yongjun ， YI Yingqi ， LI Licheng ， et al . Prospect of new low-voltage distribution system technology driven by carbon emission peak and carbon neutrality targets ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 22 ）： 1 - 12 .

张丽，徐玉琴，王增平，等 . 包含分布式电源的配电网无功优化［J］. 电工技术学报， 2011 ， 26 （ 3 ）： 168 - 174 .

ZHANG Li ， XU Yuqin ， WANG Zengping ， et al . Reactive power optimization for distribution system with distributed generators ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2011 ， 26 （ 3 ）： 168 - 174 .

徐刚，江美珍，吴志华，等 . 粒子群优化算法的收敛性分析［J］. 南昌大学学报（理科版）， 2015 ， 39 （ 4 ）： 315 - 318 .

XU Gang ， JIANG Meizhen ， WU Zhihua ， et al . Convergence analysis of particle swarm optimization algorithm ［J］. Journal of Nanchang University （Natural Science）， 2015 ， 39 （ 4 ）： 315 - 318 .

LUO F Z ， SUN C B ， YANG X ， et al . HPDS133-bus： a benchmark test system for distribution systems with high penetration of distributed generations ［J］. CSEE Journal of Power and Energy Systems ， 2020 ， 1 （ 1 ）： 1 - 15 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

含分布式电源配电系统中计及警报错误的故障定位

Synchronous Measurement Data-driven Classification Method for Disturbance Sources in Distribution Networks

Anti-islanding Protection Method Based on Magnitude Ratio of Inspection Signal to Power Frequency Voltage

Related Author

ZHANG Yong

DONG Ming

ZHANG Yan

WEN Fushuan

DAI Yan

SUN Weizhen

CHEN Zhilin

LIU Hao

Related Institution

College of Electric Engineering， Zhejiang University

Zhejiang Electric Power Dispatch and Communication Center

State Key Laboratory of Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources (North China Electric Power University)

School of Electrical and Electronic Engineering, Shandong University of Technology

Electric Power Dispatch and Control Center, Guangdong Power Grid Co., Ltd.

⁰