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基于矢量指令集的三相潮流并行计算方法

电网技术 2023年第3期47卷 1151-1158页

作者：周淳姜彤华北电力大学电气与电子工程学院北京市昌平区102206

随着互联电网规模不断扩大,电力网络分析计算对计算速度的要求日益提高。高级矢量扩展指令集(advanced vector extensions,AVX)是应对大规模浮点运算所提出的基于SIMD的快速并行计算解决方案,最高可以将浮点运算能力提升16倍。以电力系... 详细信息

随着互联电网规模不断扩大,电力网络分析计算对计算速度的要求日益提高。高级矢量扩展指令集(advanced vector extensions,AVX)是应对大规模浮点运算所提出的基于SIMD的快速并行计算解决方案,最高可以将浮点运算能力提升16倍。以电力系统三相潮流计算为研究对象,采用快速YBUS潮流算法计算。对迭代方程组求解过程进行改造,将8×8的矩阵与8×1的向量作为运算单元,利用AVX指令集实现运算单元的基本计算与求逆的矢量化算法,完成了基于运算单元的方程因子表分块求解算法;将三相潮流方程节点导纳矩阵的三相模型部分对应的6×6矩阵和6×1向量扩展到8×8矩阵和8×1向量构成的运算单元中,其他部分则有序填充至运算单元中。采用半动态节点优化编号,建立了以运算单元为单位的分块稀疏系数矩阵,基于运算单元运算符的矢量化重载实现了三相潮流方程并行求解。使用IEEE标准三相算例进行测试,结果表明,三相潮流矢量化并行算法与原有算法结果一致,在时间性能上具有高效性。

关键词：三相潮流矢量指令集并行计算高斯法潮流计算优化

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

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电力系统自动化 2022年第13期46卷 43-52页

作者：巨云涛杨明友吴文传中国农业大学信息与电气工程学院北京市100083 清华大学电机工程与应用电子技术系北京市100086

现有配电网三相潮流线性化模型在重载时精度下降较明显,限制了其应用。为此,提出了一种适用于三相优化潮流的改进型数据物理融合驱动线性化方法。首先,基于配电网物理特性得到三相线性潮流模型。然后,采用偏最小二乘回归的数据驱动方法... 详细信息

现有配电网三相潮流线性化模型在重载时精度下降较明显,限制了其应用。为此,提出了一种适用于三相优化潮流的改进型数据物理融合驱动线性化方法。首先,基于配电网物理特性得到三相线性潮流模型。然后,采用偏最小二乘回归的数据驱动方法获得线性化误差模型,对物理驱动模型进行修正。与完全数据驱动型方法相比,三相线性潮流模型保留了线路信息,可在优化潮流中用于描述支路约束。与完全物理驱动模型相比,三相线性潮流模型充分利用数据驱动的优化拟合能力来获得线性化误差与节点负荷之间的线性关系。因为在误差修正项中包含更多维的全局信息,所以线性化模型的精度得到提高,保证了重载时所提方法的精度仍足够高。所提方法具有更好的适用性,能够处理各种连接方式的三相变压器和负荷模型以及考虑相间耦合的分布式电源模型。基于IEEE标准算例,将所提方法与其他可用于优化潮流的线性化方法进行对比分析,结果表明所提方法在系统重载时精度依然很高。

关键词：配电网数据物理融合驱动三相潮流线性化

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基于全纯嵌入法的三相潮流通用算法

中国电机工程学报 2023年

作者：张逸蓝天李传栋林金榕国网福建省电力有限公司电力科学研究院福州大学电气工程与自动化学院

随着高比例新能源接入，电网三相不平衡问题日益突出，迫切需要工程适用的三相潮流算法进行分析。传统三相潮流算法存在初值依赖性强、模型复杂、计算效率较低和适用场景受限等问题。全纯嵌入法是一种解析求解非线性潮流方程的新方法，... 详细信息

随着高比例新能源接入，电网三相不平衡问题日益突出，迫切需要工程适用的三相潮流算法进行分析。传统三相潮流算法存在初值依赖性强、模型复杂、计算效率较低和适用场景受限等问题。全纯嵌入法是一种解析求解非线性潮流方程的新方法，具有不依赖初值、求解过程中矩阵定常的优势。因此，本文首先基于电网三相元件模型特性，运用相序变换矩阵，构建三相潮流的全纯嵌入模型；其次，基于幂级数系数相等原则，推导模型系数的递推关系，并运用矩阵范型技术简化计算模型；再次，对零序约束方程进行解析重构，运用矩阵行列替换技术，实现不同接地方式下电网三相潮流的高效求解；最后，在IEEE 33、改造的IEEE 123及我国某区域电网系统上，验证所提方法效率高、收敛可靠且不依赖于计算初值的优势。

关键词：三相潮流全纯嵌入法通用算法矩阵范型接地方式

OYOD变压器建模及其在配电网三相潮流计算中的应用

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OYOD变压器建模及其在配电网三相潮流计算中的应用

作者：李震大连海事大学

学位级别：硕士

目前,中低压配电网中存在三相变压器单相运行的问题,造成了配电网中变压器资源以及线路资源的浪费,而采用开Y-开Δ(Open-wye/Open-delta,OYOD)变压器进行供电可以解决三相变压器单相运行所带来的资源浪费问题。现有的OYOD变压器直接建... 详细信息

目前,中低压配电网中存在三相变压器单相运行的问题,造成了配电网中变压器资源以及线路资源的浪费,而采用开Y-开Δ(Open-wye/Open-delta,OYOD)变压器进行供电可以解决三相变压器单相运行所带来的资源浪费问题。现有的OYOD变压器直接建模方法建模过程复杂、工作量大且容易出错,因此本文提出了OYOD变压器间接建模法,并对OYOD变压器节点导纳矩阵模型在潮流计算中的应用进行了研究,有如下研究内容:本文在对采用直接建模法进行OYOD变压器建模的过程进行分析时发现,由于OYOD变压器存在断开相的问题,使得对OYOD变压器进行建模的建模过程更为复杂。因此本文采用开断矩阵反映变压器的断开相,通过开断矩阵对YNd变压器的原边和副边电压关联矩阵进行修改,可以更方便地得到OYOD变压器的原、副边电压关联矩阵,进而采用统一电气量变换矩阵法建立OYOD变压器的节点导纳矩阵模型。在解决由OYOD变压器造成的系统三相不平衡度增大的问题时,可以通过合理地选择断开相以及对负荷相序进行适当调整来改善三相不平衡度。OYOD变压器副边不接地,导致节点导纳矩阵和雅可比矩阵奇异,需要采用合适的方法进行处理。常用的方法中,并联导纳法较为简单,但是会影响潮流计算结果;而采用相电压与线电压混合变量法进行处理不会影响潮流计算结果,但其处理过程较为复杂。因此,本文采用雅可比矩阵对角元处理方法,该方法可以处理矩阵奇异问题,并且不会影响潮流计算结果,处理过程较相电压与线电压混合变量法简单。本文采用IEEE-4节点系统算例验证了本文提出的间接建模法所建立的OYOD变压器节点导纳矩阵模型的准确性,相比于直接建模法提高了OYOD变压器的建模效率,降低了在建模过程中出现错误的可能性。采用IEEE-4节点系统算例对本文所采用的处理导纳矩阵奇异问题的方法的有效性进行了验证,结果表明雅可比矩阵对角元处理方法可以在不影响潮流计算结果的前提下,更为简单有效地处理矩阵奇异带来的潮流不收敛问题。对修改的292母线系统算例进行潮流计算,验证了本文所建立的OYOD变压器模型在较大型配电网潮流计算中的适用性,计算结果还表明在采用OYOD变压器后,各节点三相不平衡度最大值为1.044%,符合国标要求,因此采用OYOD变压器进行供电是可行的。

关键词：配电网三相潮流 OYOD变压器模型三相不平衡度

含不接地逆变电源的中低压配电网三相潮流模型

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中国电机工程学报 2016年第20期36卷 5421-5430,5718页

作者：赵霞罗兰汪凡颜伟余娟输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆市沙坪坝区400044

现有的逆变电源三相稳态模型以相电压可控为基础,并不适用于无中性线引出的不接地逆变电源。该文考虑逆变电源的电压控制和电流控制两种模式,以及PQ、PV和PI等不同控制方式,提出不接地逆变电源的线电压稳态模型。在此基础上,为适应逆变... 详细信息

现有的逆变电源三相稳态模型以相电压可控为基础,并不适用于无中性线引出的不接地逆变电源。该文考虑逆变电源的电压控制和电流控制两种模式,以及PQ、PV和PI等不同控制方式,提出不接地逆变电源的线电压稳态模型。在此基础上,为适应逆变电源的线电压建模特点,以及中压配电网三相三线不接地和低压配电网三相四线重复接地的结构特点,提出含不接地逆变电源中低压配电网的相/线电压混合三相潮流模型。用IEEE-4节点标准测试系统和含不接地逆变电源的23节点中低压配电网算例验证所提潮流模型的正确性和有效性。仿真结果表明,该模型能够反映不接地逆变电源的控制特性,适用于计算常规中低压配电网以及含不接地逆变电源中低压配电网的三相潮流。

关键词：中低压配电网不接地逆变电源三相潮流相/线电压混合模型

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考虑风光和负荷随机性的微网三相潮流计算

中国电机工程学报 2013年第13期33卷 101-107页

作者：张美霞陈洁杨秀朱兰上海电力学院上海市杨浦区200090

由于微网系统潮流分布具有不确定性和不对称性的特点,传统的潮流计算模型已不再适用。针对微网运行中各种随机性因素的影响,建立基于蒙特卡罗模拟的热电联供型微网三相潮流计算模型,以一个包含风、光、储、微型燃气轮机、燃料电池以及... 详细信息

由于微网系统潮流分布具有不确定性和不对称性的特点,传统的潮流计算模型已不再适用。针对微网运行中各种随机性因素的影响,建立基于蒙特卡罗模拟的热电联供型微网三相潮流计算模型,以一个包含风、光、储、微型燃气轮机、燃料电池以及热电负荷的Benchmark微网为例,运用前推回代法求解模型,并对比分析外网和微源分别承担微网波动时各自的出力波动及系统的电压质量。算例表明,微源相比于外网承担微网的波动时,不仅提高了电压质量,同时微网实现了对内部随机性的消纳,验证了所提模型和算法的有效性。

关键词：微网三相潮流蒙特卡罗模拟前推回代法热电联产 Benchmark

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不对称电力系统相序混合建模与三相潮流算法

电力系统自动化 2011年第14期35卷 68-73页

作者：黄少伟陈颖沈沉电力系统国家重点实验室清华大学电机系北京市100084

由于参数不对称元件和不平衡负荷的存在,电力系统中可能出现三相不对称运行的情况。为此,文中提出一种新的不对称电力系统三相潮流计算方法。该方法采用相序混合建模方法对电网建模,并采用分解协调方式实现全网三相潮流的求解。所述方... 详细信息

由于参数不对称元件和不平衡负荷的存在,电力系统中可能出现三相不对称运行的情况。为此,文中提出一种新的不对称电力系统三相潮流计算方法。该方法采用相序混合建模方法对电网建模,并采用分解协调方式实现全网三相潮流的求解。所述方法兼具相分量法的灵活性和对称分量法的计算高效性,适用于输电网和中高压配电网三相潮流分析和故障计算。针对不同规模的IEEE标准算例的测试表明,所提出的算法具有较高的正确性和收敛性,且各项性能不受不对称情况严重程度的影响。

关键词：不对称系统三相潮流分解协调电力系统

含PV型分布式电源的弱环配电网三相潮流计算

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中国电机工程学报 2012年第4期32卷 128-135,8页

作者：李红伟张安安西南石油大学电气信息学院四川省成都市610500

为实现分布式发电(distributed generation,DG)接入弱环网配电后潮流的有效计算,推导出一种基于回路分析法的三相弱环配电网潮流的改进算法。该算法利用配电网络的道路矩阵和回路矩阵,得到了节点电压、回路电流以及注入电流这3者之间的... 详细信息

为实现分布式发电(distributed generation,DG)接入弱环网配电后潮流的有效计算,推导出一种基于回路分析法的三相弱环配电网潮流的改进算法。该算法利用配电网络的道路矩阵和回路矩阵,得到了节点电压、回路电流以及注入电流这3者之间的关联公式,从而使环网处理变简单。同时,在保持PV节点正序电压幅值恒定的前提下,推导一种求解PV节点无功功率增量计算的新方法,并可方便地引入到所提潮流算法中。6母线和69母线测试算例验证了该算法的正确性和良好的收敛性,算法有较强的处理回路的能力,迭代次数随着环的增多而减少,并能在无功功率没有越界的情况下保证PV节点有功功率和电压幅值为预设定值。

关键词：弱环配电网分布式电源三相潮流回路分析法 PV节点

含光伏风电的基于仿射算法的配电三相潮流计算

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电网技术 2013年第12期37卷 3413-3418页

作者：韩亮王守相智能电网教育部重点实验室(天津大学) 天津市南开区300072

天气变化具有随机性、不确定性的特点,导致光伏、风机的出力具有不确定性。为了处理光伏和风机出力的不确定性信息,利用区间方法建立了光伏和风机出力不确定性的区间模型,并针对配电系统存在的三相不平衡性,提出了基于复仿射算法的区间... 详细信息

天气变化具有随机性、不确定性的特点,导致光伏、风机的出力具有不确定性。为了处理光伏和风机出力的不确定性信息,利用区间方法建立了光伏和风机出力不确定性的区间模型,并针对配电系统存在的三相不平衡性,提出了基于复仿射算法的区间三相潮流分析算法。采用IEEE13算例系统对算法进行了验证,并与蒙特卡洛潮流分析方法进行了对比分析,计算结果表明所提算法对于定量分析光伏和风机出力不确定性对系统稳态运行的影响具有应用价值。

关键词：复仿射算法三相潮流前推回代光伏发电风力发电