基于改进增广节点方程的柔性互联配电网统一潮流计算方法

董博; 李鹏; 富晓鹏; 于浩; 宋毅; 王成山

doi:10.7500/AEPS20210104005

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

基于改进增广节点方程的柔性互联配电网统一潮流计算方法

柔性互联配电网关键技术 | 更新时间：2025-06-16

- 基于改进增广节点方程的柔性互联配电网统一潮流计算方法
- Unified Power Flow Calculation Method of Flexible Interconnected Distribution Network Based on Modified Augmented Nodal Equation
- 电力系统自动化-方正平台 2021年45卷第8期页码：22-31
- 作者机构：
  
  1.智能电网教育部重点实验室（天津大学），天津市 300072
  2.国网经济技术研究院有限公司，北京市 102209
- 作者简介：
  
  董博(1994—)，男，博士研究生，主要研究方向：综合能源系统建模与分析计算。E-mail：dong.bo@tju.edu.cn
  李鹏(1981—)，男，通信作者，博士，研究员，主要研究方向：分布式发电、微电网与智能配电网的运行、仿真与分析。E-mail：lip@tju.edu.cn
  富晓鹏(1990—)，男，博士，讲师，主要研究方向：电力系统电磁暂态仿真与分布式发电技术。E-mail：fuxiaopeng@tju.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(51961135101)
- DOI：10.7500/AEPS20210104005
  中图分类号：
- 收稿日期：2021-01-04，
  
  修回日期：2021-02-08，
  
  网络出版日期：2021-03-09，
  
  纸质出版日期：2021-04-25
- 稿件说明：
移动端阅览
董博,李鹏,富晓鹏等.基于改进增广节点方程的柔性互联配电网统一潮流计算方法[J].电力系统自动化,2021,45(8):22-31.

DONG Bo,LI Peng,FU Xiaopeng,et al.Unified Power Flow Calculation Method of Flexible Interconnected Distribution Network Based on Modified Augmented Nodal Equation[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(8):22-31.
董博,李鹏,富晓鹏等.基于改进增广节点方程的柔性互联配电网统一潮流计算方法[J].电力系统自动化,2021,45(8):22-31. DOI： 10.7500/AEPS20210104005.

DONG Bo,LI Peng,FU Xiaopeng,et al.Unified Power Flow Calculation Method of Flexible Interconnected Distribution Network Based on Modified Augmented Nodal Equation[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(8):22-31. DOI： 10.7500/AEPS20210104005.

摘要

未来柔性配电网中的直流环节可能以大量、分散的变流器形式与交流电网耦合，建立统一联立的计算模型对系统准确、高效求解将更具适用性。提出了一种基于改进增广节点方程的柔性配电网潮流分析建模方法。首先，建立了基于改进增广节点方程的交流和直流电网的网络模型，以及各类型节点的潮流约束。然后，考虑了作为耦合环节的换流器及智能软开关等包含多种控制模式的电力电子设备模型，形成了柔性配电网潮流计算的改进增广节点方程，并采用牛顿-拉夫逊法实现了对模型的求解。最后，通过改进的IEEE 123节点柔性配电网算例验证了所提算法能够有效实现对电力电子化柔性配电网的求解，并适用于包含多种运行模式场景下的系统时序潮流计算。

Abstract

The DC links might be coupled with AC power grids in the form of a large number of dispersive converters in the future flexible distribution network. It will be more applicable to establish a unified and simultaneous power flow model for accurate and effective solution of the system. A power flow calculation method for flexible distribution networks based on modified augmented nodal equations is proposed. Firstly

the network models of AC and DC power grids and the power flow constraints of nodes with different types are established. Secondly

the electronic equipment models of multiple modes including converters and soft open points as coupling links are considered. Finally

the modified augmented nodal equation of power flow calculation in the flexible distribution network is formed

and the Newton-Raphson method is used to solve the model. The effectiveness of proposed method is verified on the modified IEEE 123-bus flexible distribution network. The proposed method is appropriate for the time-series power flow calculation in multiple operation modes.

关键词

Keywords

references

王成山，宋关羽，李鹏，等 . 基于智能软开关的智能配电网柔性互联技术及展望［J］. 电力系统自动化， 2016 ， 40 （ 22 ）： 168 - 175 .

WANG Chengshan ， SONG Guanyu ， LI Peng ， et al . Research and prospect for soft open point based flexible interconnection technology for smart distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2016 ， 40 （ 22 ）： 168 - 175 .

肖峻，刚发运，蒋迅，等 . 柔性配电网：定义、组网形态与运行方式［J］. 电网技术， 2017 ， 41 （ 5 ）： 1435 - 1442 .

XIAO Jun ， GANG Fayun ， JIANG Xun ， et al . Flexible distribution network： definition， morphology and operation mode ［J］. Power System Technology ， 2017 ， 41 （ 5 ）： 1435 - 1442 .

季一润，袁志昌，赵剑锋，等 . 一种适用于柔性直流配电网的电压控制策略［J］. 中国电机工程学报， 2016 ， 36 （ 2 ）： 335 - 341 .

JI Yirun ， YUAN Zhichang ， ZHAO Jianfeng ， et al . A suitable voltage control strategy for DC distribution power network ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2016 ， 36 （ 2 ）： 335 - 341 .

宋强，赵彪，刘文华，等 . 智能直流配电网研究综述［J］. 中国电机工程学报， 2013 ， 33 （ 25 ）： 9 - 19 .

SONG Qiang ， ZHAO Biao ， LIU Wenhua ， et al . An overview of research on smart DC distribution power network ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2013 ， 33 （ 25 ）： 9 - 19 .

祁琪，姜齐荣，许彦平 . 智能配电网柔性互联研究现状及发展趋势［J］. 电网技术， 2020 ， 44 （ 12 ）： 4664 - 4676 .

QI Qi ， JIANG Qirong ， XU Yanping . Research status and development prospect of flexible interconnection for smart distribution networks ［J］. Power System Technology ， 2020 ， 44 （ 12 ）： 4664 - 4676 .

李传栋，王建明，印永华 . 含多端柔性直流的大电网潮流联立计算方法研究［J］. 电网技术， 2016 ， 40 （ 4 ）： 1025 - 1029 .

LI Chuandong ， WANG Jianming ， YIN Yonghua . Research of power flow simultaneous algorithm for power system with VSC-MTDC ［J］. Power System Technology ， 2016 ， 40 （ 4 ）： 1025 - 1029 .

吉兴全，陈德华，张维，等 . 多端直流架构的交直流混合配电网三相不平衡潮流计算［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 3 ）： 169 - 177 .

JI Xingquan ， CHEN Dehua ， ZHANG Wei ， et al . VSC-MTDC based three-phase unbalanced power flow calculation algorithm for AC/DC hybrid distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 3 ）： 169 - 177 .

AHMED H M A ， ELTANTAWY A B ， SALAMA M . A generalized approach to the load flow analysis of AC-DC hybrid distribution systems ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2017 ， 33 （ 2 ）： 2117 - 2127 .

KHAN S ， BHOWMICK S . A generalized power-flow model of VSC-based hybrid AC-DC systems integrated with offshore wind farms ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2018 ， 10 （ 4 ）： 1775 - 1783 .

吴志远，殷正刚，唐西胜 . 混合电网的交直流解耦潮流算法［J］. 中国电机工程学报， 2016 ， 36 （ 4 ）： 937 - 944 .

WU Zhiyuan ， YIN Zhenggang ， TANG Xisheng . An AC/DC decoupled hybrid power flow algorithm for hybrid power system ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2016 ， 36 （ 4 ）： 937 - 944 .

王锡凡 . 现代电力系统分析［M］. 北京：科学出版社， 2003 .

WANG Xifan . Modern power system analysis ［M］. Beijing ： Science Press ， 2003 .

LEI J ， AN T ， DU Z ， et al . A general unified AC/DC power flow algorithm with MTDC ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2017 ， 32 （ 4 ）： 2837 - 2846 .

KOCAR I ， MAHSEREDJIAN J ， KARAAGAC U ， et al . Multiphase load-flow solution for large-scale distribution systems using MANA ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2014 ， 29 （ 2 ）： 908 - 915 .

KOCAR I ， KARAAGAC U ， MAHSEREDJIAN J ， et al . Multiphase load-flow solution and initialization of induction machines ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2018 ， 33 （ 2 ）： 1650 - 1658 .

FU X ， LI P ， WANG C ， et al . Extended MANA formulation for time-domain simulations of combined power and gas networks ［J］. Energy Procedia ， 2019 ， 158 ： 6576 - 6581 .

BEERTEN J ， COLE S ， BELMANS R . Generalized steady-state VSC MTDC model for sequential AC/DC power flow algorithms ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2012 ， 27 （ 2 ）： 821 - 829 .

BARADAR M ， GHANDHARI M . A multi-option unified power flow approach for hybrid AC/DC grids incorporating multi-terminal VSC-HVDC ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2013 ， 28 （ 3 ）： 2376 - 2383 .

王成山，宋关羽，李鹏，等 . 考虑分布式电源运行特性的有源配电网智能软开关SOP规划方法［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 7 ）： 1889 - 1896 .

WANG Chengshan ， SONG Guanyu ， LI Peng ， et al . Optimal configuration of soft open point for active distribution network considering the characteristics of distributed generation ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 7 ）： 1889 - 1896 .

赵金利，陈昊，宋关羽，等 . 考虑可靠性收益的配电网智能软开关规划方法［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 10 ）： 22 - 31 .

ZHAO Jinli ， CHEN Hao ， SONG Guanyu ， et al . Planning method of soft open point in distribution network considering reliability benefits ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 10 ）： 22 - 31 .

ACHA E ， KAZEMTABRIZI B . A new STATCOM model for power flows using the Newton-Raphson method ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2013 ， 28 （ 3 ）： 2602 - 2612 .

WANG W ， BARNES M . Power flow algorithms for multi-terminal VSC-HVDC with droop control ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2014 ， 29 （ 4 ）： 1721 - 1730 .

JI H ， WANG C ， LI P ， et al . Robust operation of soft open points in active distribution networks with high penetration of photovoltaic integration ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2019 ， 10 （ 1 ）： 280 - 289 .

JI H ， WANG C ， LI P ， et al . SOP-based islanding partition method of active distribution networks considering the characteristics of DG， energy storage system and load ［J］. Energy ， 2018 ， 155 ： 312 - 325 .

KOCAR I ， LACROIX J S ， THERRIEN F . General and simplified computation of fault flow and contribution of distributed sources in unbalanced distribution networks ［C］// Power & Energy Society General Meeting ， July 22 - 26 ， 2012 ， San Diego ， USA .

SALOMONSSON D ， SANNINO A . Load modelling for steady-state and transient analysis of low-voltage DC systems ［J］. IET Electric Power Applications ， 2007 ， 1 （ 5 ）： 690 - 696 .

BARADAR M ， HESAMZADEH M R ， GHANDHARI M . Second-order cone programming for optimal power flow in VSC-type AC-DC grids ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2013 ， 28 （ 4 ）： 4282 - 4291 .

JI H ， WANG C ， LI P ， et al . An enhanced SOCP-based method for feeder load balancing using the multi-terminal soft open point in active distribution networks ［J］. Applied Energy ， 2017 ， 208 ： 986 - 995 .

孙充勃 . 含多种直流环节的智能配电网快速仿真与模拟关键技术研究［D］. 天津：天津大学， 2015 .

SUN Chongbo . Study on key technologies of fast simulation and modeling for smart distribution grid with multi-DC components ［D］. Tianjin ： Tianjin University ， 2015 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

新型电力系统继电保护面临的问题与解决思路

计及储能循环寿命的柔性配电网优化运行及效益均衡策略

基于对冲对抗机制与图注意力网络的异常用电检测

电气-供热管网系统等值模型与静态潮流分析方法