应用于独立运行微电网的潮流计算方法
Y.H. Liu, Z.Q. Wu, S.J Lin, N P Brandon
摘 要：大多数现有的潮流计算方法的使用基准节点作为整个系统的参 考节点。越来越多的新的分布式电源( DGRs)被添加到电网中。有时，局部电网的需求或失效可能导致独立微电网形成，其被称为“独立源”系统。然而，目前的分布式电源往往是有限的，没有任何单独的DGR可平衡电力需求和稳定微电网的频率，这意味着没有任何不稳定的节点从该微电网可以被控制。根据现有的研究， 一个DGR再加上个专门的能源存储系统和适当的控制策略(这里称为分布式发电(DG)系统）有能力来调整其输出。这意味着个分布式发电机系统可以动态地响应电网。这分布式发电是指个系统可以动态地响应电网。本文将介绍一个新的潮流计算方法（关于牛顿拉夫逊潮流的解决方案为基础）具有良好的收敛性，在一个独立源系统可以容纳个平衡节点。这种潮流结果和整个系统的频率。该方法建议中详细讨论了不同的分布式发电机的例子系统的各种调整系数和负荷模型。是相对于传统的潮流计算方法，使用平衡节点。总之，该论文表明，改进方法更适合于网状拓扑系统独立源和微型电网管理稳定节点。
关键词：分布式发电，独立源，微电网，潮流计算，电力系统
一、符号说明
A系数
i，J 节点数目： B常数
n 节点系统的数目：
m 非动力源系统中的节点数u；
复合负荷模型恒定阻抗负荷百分比系数； 复合负载模型恒定流负载百分比系数； 复合负载模型恒定功率负载百分比系数； 分布式发电机有功功率调节系数； 分布式发电机无功功率调节系数：
负荷有功功率调节系数;
负荷无功功率调节系数;
C变量
P 有功功率；
有源功率节点i； θ 电压相角；
i和j之间的电压相角差节 Q 无功功率：
有功功率注入到节点i： 无功功率注入到节点i： U 电压大小： 节点i的电压； 节点j的电压； ΔP 有功功率的导数值； ΔQ 无功功率的导数值； ΔU 电压幅值的导数f； f 系统频率；
Δ f 系统频率的导数值； D.标
G 发电机； L 负载；
P 有功功率； q 无功功率 0 初始值
二、引言
作为电力系统的分析和控制的基础，潮流计算得到了广泛研究和广泛应用。最传统的潮流计算方法需要设置系统在计算平衡节点。越来越多的新的分布式发电资源( DGRs)被添加到电网。这些可以包括内燃机，微型燃气轮机，燃料电池，风力涡轮机，波浪能和潮汐的分布式发电机( DG)发电机这种输出往往不作为个传统的发电机。通常，与一个在独立源微型电网中频率调节器相比，由于损耗、传统体制，电力系统的负荷总是随时间变化而变化。因此，在独立源微电网，没有任何单一的发生器，可以使整个系统日益增加的需求平衡。这意味着没有任何一个独立源微电网系统，这是从传统的权力本质上的大型电力系统潮流计算不同潮流计算的不稳定节点。
已有的研究对分布式电源( DGRs)这表明，有功功率，无功功率和输出电压可调节分布式电源。Lopes和同事讨论了通过两国能源分布式存储和逆变器控制生成，可以实现电源频率和电压，无功作为微型涡轮机和传统的同步发电机的功率
类似的特征。K. De Brabandere , 讨论了一个独立源系统的电压和频率下降的逆变器并联控制策略。电压和功率调整DGRs能力在论文中会被考虑，几乎所有分布式电源已处理作为个松弛PQ 的节点。但是在潮流计算仍然需要不稳定节点。
传统的分配制度包括径向，链条或其他简单的结构。使用嵌入式发电机是一个灵活的结构可以确保电力供应给客户。然而，灵活的结构也可能导致个复杂的网络拓扑。由于其二次收敛的牛顿迭代法是广泛应用于电力与复杂拓扑网的解决方案。在此，提出一种新的潮流计算方法的牛顿拉夫逊方法基础上，提出解决孤岛微电网潮流。没有任何不稳定节点设置，而电压和功率调节能力的分布式电源考虑。基于IEEE 5节点与环结构， 一个系统是一系列的比较，例如：不同地点的DGs，不同特性的DGs，以及具有不同特点的负载。
三、独立源微电网
一般来说，分布式发电机范围输出功率为从几千瓦到50兆瓦。虽然普通的水电发电机和燃煤发电机容量大约从百万千瓦到300兆瓦。因此DG的容量远小于普通的发电机。
虽然一些接口（通常是逆变器），分布式发电机可以提供功率给交流负载。因此，一个分布式发电机的能力大大高于传统的发电机。通过控制逆变器，分布式发电机的输出可以被控制。
有时一个大型系统故障是由独立源系统的造成的。为了维持当地的电力供应，分布式发电机和它的本地负载作为独立的系统，而不是成为某个保持与主电网的连结独立源系统。另种情况是为了满足些偏远的客户 或大客户的需求。电力供应商和当地的负荷自然而然的形成个微电网，这个称为独立源系统。局部使用分布式发电供电可以节省能源和成本。
独立源意味着微电网络是完全独立，从大规模的系统中分离出来，并没有与电气或磁性连接。整个系统必须保持平衡的频率和电压，整个系统的水平必须维持在可接受的范围内。由于分布式发电机的输出是太有限频率进行调整，分布式发电机必须携手合作。
四、潮流计算
相对于传统的潮流计算，本论文所介绍的潮流和频率计算分析与分布式发电系统独立源。
A．节点类型
在传统的潮流计算，第一个步骤是分类系统的节点。系统的节点通常可以分为三大类：PQ的节点，PV节点和不稳定节点（Vθ节点）。平衡节点，也称为松弛节点，担负着整个系统的频率调整。这通常是个大型的水电站，它有能力迅速产生大量的输出。
在现实的系统里负载随着时间的变化。发电机的输出随负荷相应变化。整个系统，保持动态平衡与它的频率，维持在可接受的范围之内。在本文中，在整个变化的系统中分布式发电机的输出被自动分配给动态平衡负载。这里是松弛的PQ的节点，而不是任何其他类型的节点，例如平衡节点。
B.节点方程
每一个分布式发电机都有调节不同功率的能力，通过他的等式方程表示不同
的调节系数：
(1)
本文的负荷模型是一个组合模型的三种单独的模型构造。考虑静态特性，任何负荷节点的功率方程被（2）：
+
+ (2)
其中 Ai+Bi+Ci=l.
C.雅可比矩阵
关键问题是使用牛顿迭代潮流的解决方案是雅可比矩阵及的逆。
上述节点功率平衡方程考虑的是电源和负载的调节作用。因此，除分矩阵 L（N*n）,M(N*n-1阶)，N（n*n阶）和H（n*n-1阶）相似与传统的雅可比矩阵，有额外的子矩阵E（n*1阶），M（n*1阶）分别表示其之间的有功与无功功率频率偏差的关系：
=- (3)
各子矩阵的详细内容是为如下：
这里的数：
和
是电导实部。
和
是有功功率和负载静态调整的影响系
五、实例分析
一般来说，一个传统的分布式电力系统网络拓扑结构是根。一个拓扑分布式网络与分布式发电机可能更为复杂。对牛顿迭代法的基础上，本文提出的方法适应了这两个根和循环网络潮流计算的拓扑：
A.系统及参数
应用于独立运行微电网的潮流计算方法
