CN113315132B - 一种含下垂节点的孤岛微电网三相潮流计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含下垂节点的孤岛微电网三相潮流计算方法，包括：建立微电网系统模型，确定虚拟节点，初始化各节点的参数；设置内层和外层迭代中的最大迭代次数N1和N2，设置内层迭代中节点电压、虚拟节点电压的最大允许误差，外层迭代中系统角频率最大允许误差；建立系统节点导纳矩阵，并建立有功功率和无功功率修正方程，求解对功率修正方程迭代，得到内层迭代中的三相潮流分布；判断内层迭代中潮流是否收敛，若收敛，则转到外层迭代；判断外层迭代是否收敛，若收敛，则终止该进程并输出孤岛微电网的潮流结果。本发明提高了算法的准确性和有效性，可用于微电网的稳定性分析和优化运行，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及孤岛微电网潮流计算的技术领域，尤其涉及一种含下垂节点的孤岛微电网三相潮流计算方法。
背景技术
随着经济，环境和技术的逐步发展，分布式电源在电网的渗漏率逐渐提高。由分布式电源，储能系统和电力电子控制装置构成的微电网因其高效，灵活的特点而被广泛应用于分布式电源大规模并网。微电网具有并网和孤岛两种运行模式，当微电网并网运行时，微电网和大电网共同承担负荷所需功率。孤岛运行模式下，微电网只能由分布式电源和储能系统供能，由于孤岛微电网的电压和频率极易受到影响，因此需要对孤岛微电网安全稳定性展开评估。
潮流分析是电力系统能量优化，故障诊断和经济调度的重要组成部分，同时，它也是孤岛微电网安全稳定评估的基础。孤岛微电网没有平衡节点来调节系统角频率和节点电压，系统角频率和电压是通过分布式电源的下垂控制策略共同调节的。现有的潮流仿真软件尚未考虑下垂节点，因此无法进一步对孤岛微电网进行潮流计算，到目前为止，针对孤岛微电网潮流算法已经开展了相关研究。其中，基于BFGS-信赖域算法的孤岛微电网潮流算法参数调整较多，算法复杂，不适用于大规模复杂的微电网；考虑下垂节点的前推回代算法在计算含大量PV节点和环网的网络时，可能会遇到收敛发散的问题，同时，该算法没有考虑三相不对称的情况。
综上所述，孤岛微电网三相潮流算法还需进一步研究。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明解决的技术问题是：现有的基于BFGS-信赖域算法的孤岛微电网潮流算法和考虑下垂节点的前推回代算法存在如下技术问题：没有考虑三相不对称影响：微电网是典型的三相不对称系统，如果不进行三相潮流计算，得到的结果肯定是不准确的；算法复杂：带BFGS修正的信赖域算法需要对很多优化参数进行调整，导致该算法复杂，适用性不强；收敛性不强：考虑下垂节点的前推回代潮流算法在处理含多PV节点和多环网的系统，可能遇到潮流发散的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：建立微电网系统模型，确定虚拟节点，初始化各节点的参数；设置内层和外层迭代中的最大迭代次数N1和N2，设置所述内层迭代中节点电压、虚拟节点电压的最大允许误差，所述外层迭代中系统角频率最大允许误差；根据设置的所述最大迭代次数及所述最大允许误差建立系统节点导纳矩阵，并建立有功功率和无功功率修正方程，求解对功率修正方程迭代，得到所述内层迭代中的三相潮流分布；判断所述内层迭代中潮流是否收敛，若收敛，则转到所述外层迭代；判断所述外层迭代是否收敛，若收敛，则终止该进程并输出孤岛微电网的潮流结果。
作为本发明所述的含下垂节点的孤岛微电网三相潮流计算方法的一种优选方案，其中：所述微电网系统模型包括传输线模型、负载模型、分布式电源模型。
作为本发明所述的含下垂节点的孤岛微电网三相潮流计算方法的一种优选方案，其中：所述传输线模型中包括，构建传输线节点导纳矩阵：
其中，I6x6和V6x6表示传输线两侧的电流和电压，Rpp和Xpp(p＝a,b,c)表示导线的自阻抗，Rab和Xab表示互阻抗，Cpp(p＝a,b,c)和Cab表示接地电容和互电容，ωk和ωN表示实际的和额定的系统角频率。
作为本发明所述的含下垂节点的孤岛微电网三相潮流计算方法的一种优选方案，其中：所述负载模型包括，采用静态负荷模型，所述模型中负载消耗的功率与系统频率与节点电压有关，表达式为：
其中，PLk和QLk表示负荷消耗的实际有功功率和无功功率，PLk0和QLk0表示负荷消耗额定有功功率和无功功率，|Vk|和|V0|分别表示实际和额定电压，w和w0表示实际和额定系统角频率，α和β表示反映电压影响的有功功率和无功功率系数，Kpf和Kqf表示反映频率影响的有功功率和无功功率系数。
作为本发明所述的含下垂节点的孤岛微电网三相潮流计算方法的一种优选方案，其中：所述分布式电源模型包括，采用P-F/Q-V的运行策略对下垂节点进行建模，并通过功率-频率静态特性对所述节点电压和系统频率进行调整，所述策略通过对系统频率和节点电压进行调整来实现功率平衡，下垂控制策略表达式如下所示：
ω＝ω0+mp(PG-PG0)
|V|＝|V0|+nq(QG-QG0)
式中，PG和QG表示发电机发出实际有功功率和无功功率，PLk0和QLk0表示负荷消耗额定有功功率和无功功率，|Vk|和|V0|分别表示实际和额定电压，w和w0表示实际和额定系统角频率，α和β表示反映电压影响的有功功率和无功功率系数，Kpf和Kqf表示反应频率影响的有功功率和无功功率系数。
作为本发明所述的含下垂节点的孤岛微电网三相潮流计算方法的一种优选方案，其中：所述外层迭代过程包括，基于所述内层迭代中潮流结果更新系统角频率、传输线节点导纳矩阵和虚拟节点电压，根据所述系统角频率和节点电压更新分布式电源的发电量，判断所述分布式电源发电量是否越限，如果越限，将功率设置为上限或下限值。
作为本发明所述的含下垂节点的孤岛微电网三相潮流计算方法的一种优选方案，其中：所述节点电压的方程包括，
式中，是节点电压，/>是节点注入电流，Ysystem是节点导纳矩阵。
作为本发明所述的含下垂节点的孤岛微电网三相潮流计算方法的一种优选方案，其中：基于所述节点电压的方程、三相注入视在功率以及三相注入电流求解得到节点注入功率包括，
其中，和/>表示节点k注入的有功功率和无功功率，/>和/>表示节点j和几点k的电压，/>和/>表示节点j和节点k间的电导和电纳，/>表示节点j和节点k间的相角差，m表示相位。
作为本发明所述的含下垂节点的孤岛微电网三相潮流计算方法的一种优选方案，其中：利用牛顿迭代法求解所述节点注入功率方程包括，
对于PQ节点：
其中，ΔPk m和ΔQk m表示节点k各相注入有功和无功偏差，表示节点j各相的相角偏差，/>表示节点j各相的电压偏差。
作为本发明所述的含下垂节点的孤岛微电网三相潮流计算方法的一种优选方案，其中：所述虚拟节点电压的修正方程包括，
其中，是虚拟节点的相电压，l是和虚拟节点直接相联的支路数，/>是各相的支路电流。
本发明的有益效果：本发明分为内层迭代和外层迭代，内部迭代由功率注入法实现，可以确保三相潮流的正确性，外层迭代用于修正传输线的节点导纳矩阵、负载以及分布式电源的发电量和电压；本发明还建立了改进的IEEE-13节点微电网系统，提高了算法的准确性和有效性，可用于微电网的稳定性分析和优化运行，具有广阔的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明一个实施例提供的一种含下垂节点的孤岛微电网三相潮流计算方法的基本流程示意图；
图2为本发明一个实施例提供的一种含下垂节点的孤岛微电网三相潮流计算方法的集中参数传输线模型拓扑示意图；
图3为本发明一个实施例提供的一种含下垂节点的孤岛微电网三相潮流计算方法的IEEE-13节点微电网示意图；
图4为本发明一个实施例提供的一种含下垂节点的孤岛微电网三相潮流计算方法的不同运行模式下潮流计算结果示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
参照图1～2，为本发明的一个实施例，提供了一种含下垂节点的孤岛微电网三相潮流计算方法，包括：
S1：建立微电网系统模型，确定虚拟节点，初始化各节点的参数；需要说明的是，
建立微电网系统模型：
传输线模型：在含下垂控制分布式电源孤岛微电网系统中，系统的频率一直发生改变，因此，在构建传输线节点导纳矩阵时需要考虑系统频率的影响，如图2所示，本发明使用了集中线路参数模型和Carson方程，其中，电压与电流的函数关系与频率有关：
其中，I6x6和V6x6表示传输线两侧的电流和电压，Rpp和Xpp(p＝a,b,c)表示导线的自阻抗，Rab和Xab表示互阻抗，Cpp(p＝a,b,c)和Cab表示接地电容和互电容，ωk和ωN表示实际的和额定的系统角频率。
负载模型：负载的有功功率和无功功率随孤岛微电网的电压幅值和频率而发生改变，为了准确描述这种特性，本发明采用了静态负荷模型，在该模型中，负载消耗的功率与系统频率与节点电压有关，详细的表达式如下所示：
其中，PLk和QLk表示负荷消耗的实际有功功率和无功功率，PLk0和QLk0表示负荷消耗额定有功功率和无功功率，|Vk|和|V0|分别表示实际和额定电压，w和w0表示实际和额定系统角频率，α和β表示反映电压影响的有功功率和无功功率系数，Kpf和Kqf表示反映频率影响的有功功率和无功功率系数。
分布式电源模型：通常，分布式电源在微电网中被建模为PQ节点或PV节点，但是，由于孤岛微电网没有平衡节点，部分分布式电源必须运行在下垂控制策略下以平衡系统功率需求并将系统频率和电压维持在合理的水平，因此，分布式电源在微电网中有PQ,PV和下垂节点三种类型，PQ和PV节点可以用传统的配电网三相潮流算法求解，然而下垂节点却无法较好的求解。本发明采用P-F/Q-V的运行策略对下垂节点进行建模，并通过功率-频率静态特性对节点电压和系统频率进行调整，该策略通过对系统频率和节点电压进行调整来实现功率平衡，其中，下垂控制策略可以表示如下
ω＝ω0+mp(PG-PG0)
|V|＝|V0|+nq(QG-QG0)
式中，PG和QG表示发电机发出实际有功功率和无功功率，PLk0和QLk0表示负荷消耗额定有功功率和无功功率，|Vk|和|V0|分别表示实际和额定电压，w和w0表示实际和额定系统角频率，α和β表示反映电压影响的有功功率和无功功率系数，Kpf和Kqf表示反应频率影响的有功功率和无功功率系数。
S2：设置内层和外层迭代中的最大迭代次数N1和N2，设置内层迭代中节点电压、虚拟节点电压的最大允许误差，外层迭代中系统角频率最大允许误差；
S3：根据设置的最大迭代次数及最大允许误差建立系统节点导纳矩阵，并建立有功功率和无功功率修正方程，求解对功率修正方程迭代，得到内层迭代中的三相潮流分布；
S4：判断内层迭代中潮流是否收敛，若收敛，则转到外层迭代，若不收敛，则返回S3；
S5：判断外层迭代是否收敛，若不收敛，则返回S3，若收敛，则终止该进程并输出孤岛微电网的潮流结果。
其中，S2～S5具体的过程为：
本发明所提的潮流算法为：功率注入潮流算法，其中，孤岛微电网的节点电压方程可以表示如下：
式中，是节点电压，/>是节点注入电流，Ysystem是节点导纳矩阵。
对于节点k，三相注入视在功率可以表示如下：
节点k的三相注入电流表示与节点k相连的支路电流总和，如下所示：
将式三相注入视在功率和三相注入电流带入节点电压方程式可以求得节点注入功率：
其中，和/>表示节点k注入的有功功率和无功功率，/>和/>表示节点j和几点k的电压，/>和/>表示节点j和节点k间的电导和电纳，/>表示节点j和节点k间的相角差，m表示相位。
利用牛顿迭代法求解节点注入功率方程包括：
对于PQ节点：
其中，ΔPk m和ΔQk m表示节点k各相注入有功和无功偏差，表示节点j各相的相角偏差，/>表示节点j各相的电压偏差。
对于PV节点，节点v的电压幅值已知，只需要列出有功功率修正方程：
由于孤岛微电网没有平衡节点，需要挑选一个虚拟节点作为平衡节点，通常选取一个分布式电源所在节点作为平衡节点。对有功和无功功率修正方程进行反复迭代求解，可以求得内层循环的潮流解。
进一步的，外层循环：
当获得内层循环的潮流分布后，可以开展外层循环。
在第n次迭代时，孤岛微电网的有功功率缺额应由所有下垂节点根据它们的下垂特性进行分担，如下式所示：
式中，ΔPn是系统的功率缺额，k是分布式电源的数量，是各相的有功下垂系数，/>是系统角频率偏差。
系统有功功率缺额可以由下式求解：
式中，是虚拟节点的相电压，l是和虚拟节点直接相联的支路数，/>是各相的支路电流。
将分担下垂特性的公式带入系统有功功率缺额公式中，可以求得系统角频率的修正方程，如下式所示：
因此，系统角频率可以用下式进行更新：
ωn+1＝ωn+Δω
基于修正的系统角频率，分布式电源发出的有功功率可以由下式进行修正：
传输线的节点导纳矩阵随系统频率而发生改变，其在三相潮流中的公式如下修正：
当系统角频率和传输线的节点导纳矩阵修正之后，可以对虚拟节点的电压幅值进行修正：
虚拟节点发出的无功功率可以由下式求解：
其中，是虚拟节点发出的无功功率，/>是虚拟节点的相电压，/>是与虚拟节点直接相连的支路电流。
另外，可以根据下垂节点的下垂特性进行计算，如下所示：
通过虚拟节点发出的无功功率和下垂节点的下垂特性计算公式可以求得虚拟节点电压的修正方程，如下式所示：
在外层迭代的结果上，可以再次对系统进行潮流计算，以获得新的潮流分布。整个流程通过内部迭代和外部迭代，最终获得孤岛微电网的潮流解。
本发明提出了一种新的孤岛微电网两层迭代潮流算法，内层迭代采用三相功率注入潮流算法，以获得整个微电网的三相潮流分布；外层迭代则用于修正传输线的节点导纳矩阵、负载功率、分布式电源的功率和平衡节点的电压；通过本文提出算法可以高效准确的求得孤岛微电网的潮流分布，从而为孤岛微电网的规划运行奠定坚实的基础。
实施例2
参照图3～4为本发明另一个实施例，为对本方法中采用的技术效果加以验证说明，本实施例对本发明方法的有效性和实用性进行测试，以科学论证的手段验证本方法所具有的真实效果。
建立改进的IEEE-13节点孤岛微电网，以验证本发明所提算法。该系统包括12条传输线，3台变压器，9个负载和4个分布式电源。系统的标称电压为115kV，4.16kV和0.48kV，系统的额定频率为50Hz，风力发电机和光伏发电系统接在母线650和633上，燃气轮机和储能系统接在母线680和671上，分布式电源均采用P-F/Q-V下垂控制策略控制，该系统的拓扑图如图3所示。
由于该测试系统是典型的孤岛微电网，系统由四个处于下垂控制模式下运行的分布式电源提供电源，并且系统没有平衡节点，因此，无法通过常规潮流算法来计算三相潮流，但是，可以通过本专利所提的方法来计算潮流。理想情况下，潮流计算结果应与电磁暂态仿真结果一致，为了验证算法的有效性和实用性，比较了所提算法和电磁暂态仿真得到的相电压。收敛迭代误差λ1,λ2和λ3，分别为10-6、10-8和10-8，表1列出了该系统中分布式电源的下垂控制参数。
表1：分布式电源下垂控制参数表。
| 节点编号 | 有功系数/p.u. | 无功系数/p.u. | 额定频率/p.u. | 额定电压/p.u. |
| 650 | 0.1375 | 0.006 | 1.02 | 1.06 |
| 633 | 0.08 | 0.02 | 1.02 | 1.06 |
| 680 | 0.07 | 0.017 | 1.02 | 1.06 |
| 671 | 0.075 | 0.023 | 1.02 | 1.06 |
通过该算法求得的潮流解经过9次迭代收敛，表2给出了部分节点电压对比结果，计算出的系统角频率为1.0025p.u。从表2可以得出结论，电压和角度的最大绝对误差为0.002p.u和0.002°，所提出的两层迭代算法获得的电压幅度和角度与电磁暂态仿真结果非常接近，误差范围可以接受，因此，所提出的算法是有效和准确的。
表2：潮流对比结果表。
通常，孤岛微电网由不同节点类型(例如PQ，PV，PI等)的分布式电源构成，为了验证不同节点类型分布式电源的潮流能力，建立了4种运行方案，如表3所示。
表3：不同节点类型表。
不同节点类型分布式电源潮流计算结果如图4所示，从图4可以看出，这4种运行方案中的潮流都得到了有效解决，这表明本文提的潮流算法可以应用于具有各种类型分布式电源的孤岛微电网。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (2)
1.一种含下垂节点的孤岛微电网三相潮流计算方法，其特性在于，包括：
建立微电网系统模型，确定虚拟节点，初始化各节点的参数；
所述微电网系统模型包括传输线模型、负载模型、分布式电源模型；
设置内层和外层迭代中的最大迭代次数N1和N2，设置所述内层迭代中节点电压、虚拟节点电压的最大允许误差，所述外层迭代中系统角频率最大允许误差；
根据设置的所述最大迭代次数及所述最大允许误差建立系统节点导纳矩阵，并建立有功功率和无功功率修正方程，求解对功率修正方程迭代，得到所述内层迭代中的三相潮流分布；
判断所述内层迭代中潮流是否收敛，若收敛，则转到所述外层迭代；
判断所述外层迭代是否收敛，若收敛，则终止该进程并输出孤岛微电网的潮流结果；
其中，所述外层迭代过程包括，基于所述内层迭代中潮流结果更新系统角频率、传输线节点导纳矩阵和虚拟节点电压，根据所述系统角频率和节点电压更新分布式电源的发电量，判断所述分布式电源发电量是否越限，如果越限，将功率设置为上限或下限值；
所述节点电压的方程包括，
式中，是节点电压，/>是节点注入电流，Ysystem是节点导纳矩阵；
基于所述节点电压的方程、三相注入视在功率以及三相注入电流求解得到节点注入功率包括，
其中，和/>表示节点k注入的有功功率和无功功率，/>和/>表示节点j和节点k的电压，/>和/>表示节点j和节点k间的电导和电纳，/>表示节点j和节点k间的相角差，m表示相位；
利用牛顿迭代法求解所述节点注入功率方程包括，
对于PQ节点：
其中，ΔPk m和ΔQk m表示节点k各相注入有功和无功偏差，表示节点j各相的相角偏差，/>表示节点j各相的电压偏差；
所述虚拟节点电压的修正方程包括，
其中，是虚拟节点的相电压，l是和虚拟节点直接相联的支路数，/>是各相的支路电流；
所述传输线模型中在构建传输线节点导纳矩阵时考虑系统频率的影响，使用了集中线路参数模型和Carson方程；构建传输线节点导纳矩阵：
其中，I6x6和V6x6表示传输线两侧的电流和电压，Rpp和Xpp(p＝a,b,c)表示导线的自阻抗，Rab和Xab表示互阻抗，Cpp(p＝a,b,c)和Cab表示接地电容和互电容，ωk和ωN表示实际的和额定的系统角频率；
所述负载模型中负载的有功功率和无功功率随孤岛微电网的电压幅值和频率而发生改变，采用了静态负荷模型描述这种特性；
采用静态负荷模型，所述模型中负载消耗的功率与系统频率与节点电压有关，表达式为：
其中，PLk和QLk表示负荷消耗的实际有功功率和无功功率，PLk0和QLk0表示负荷消耗额定有功功率和无功功率，|Vk|和|V0|分别表示实际和额定电压，w和w0表示实际和额定系统角频率，α和β表示反映电压影响的有功功率和无功功率系数，Kpf和Kqf表示反映频率影响的有功功率和无功功率系数。
2.如权利要求1所述的含下垂节点的孤岛微电网三相潮流计算方法，其特征在于：所述分布式电源模型包括，
采用P-F/Q-V的运行策略对下垂节点进行建模，并通过功率-频率静态特性对所述节点电压和系统频率进行调整，所述策略通过对系统频率和节点电压进行调整来实现功率平衡，下垂控制策略表达式如下所示：
ω＝ω0+mp(PG-PG0)
|V|＝|V0|+nq(QG-QG0)
式中，PG和QG表示发电机发出实际有功功率和无功功率，PLk0和QLk0表示负荷消耗额定有功功率和无功功率，|Vk|和|V0|分别表示实际和额定电压，w和w0表示实际和额定系统角频率，α和β表示反映电压影响的有功功率和无功功率系数，Kpf和Kqf表示反应频率影响的有功功率和无功功率系数。
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN106682363A (zh) * | 2017-01-22 | 2017-05-17 | 东南大学 | 一种类奔德斯分解的下垂控制孤岛微电网潮流计算方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106682363A (zh) * | 2017-01-22 | 2017-05-17 | 东南大学 | 一种类奔德斯分解的下垂控制孤岛微电网潮流计算方法 |
| CN108599239A (zh) * | 2018-04-27 | 2018-09-28 | 西安理工大学 | 一种下垂控制型孤岛微电网电压质量概率评估方法 |
| CN111884226A (zh) * | 2020-07-09 | 2020-11-03 | 河海大学 | 基于广义半不变量及最大熵法的电网概率潮流分析方法 |
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