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Balancibility: Existence and uniqueness of power flow solutions under voltage balance requirements
Electric Power Systems Research ( IF 3.9 ) Pub Date : 2021-01-01 , DOI: 10.1016/j.epsr.2020.106542 Bowen Li , Bai Cui , Feng Qiu , Daniel K. Molzahn
Electric Power Systems Research ( IF 3.9 ) Pub Date : 2021-01-01 , DOI: 10.1016/j.epsr.2020.106542 Bowen Li , Bai Cui , Feng Qiu , Daniel K. Molzahn
In distribution systems, power injection variability due to growing penetrations of distributed energy resources (DERs) and dispatchable loads can lead to power quality issues such as severe voltage unbalance. To ensure the safe operation of phase-balance-sensitive components such as transformers and induction motor loads, the amount of voltage unbalance must be maintained within specified limits for a range of uncertain loading conditions. This paper builds on existing "solvability conditions" that characterize operating regions for which the power flow equations are guaranteed to have a unique high-voltage solution. We extend these existing solvability conditions to be applicable to distribution systems and augment them with a "balancibility" condition which quantifies an operating region within which a unique, adequately balanced power flow solution exists. To build this condition, we consider different unbalance definitions and derive closed-form representations through reformulations or safe approximations. Using case studies, we evaluate these closed-form representations and compare the balancibility conditions associated with different unbalance definitions.
中文翻译:
平衡性:电压平衡要求下潮流解决方案的存在性和唯一性
在配电系统中,由于分布式能源 (DER) 和可调度负载的渗透率不断提高,电力注入变化会导致严重的电压不平衡等电能质量问题。为确保对相位平衡敏感的组件(例如变压器和感应电机负载)的安全运行,必须将电压不平衡量保持在一系列不确定负载条件下的指定限值内。本文建立在现有的“可解性条件”的基础上,这些条件表征了功率流方程保证具有唯一高压解决方案的工作区域。我们将这些现有的可解性条件扩展到适用于配电系统,并通过“平衡性”条件对其进行了扩充,该条件量化了一个操作区域,在该区域内,唯一的、存在充分平衡的潮流解决方案。为了建立这种条件,我们考虑了不同的不平衡定义,并通过重新表述或安全近似得出封闭形式的表示。使用案例研究,我们评估这些封闭形式的表示并比较与不同不平衡定义相关的平衡条件。
更新日期:2021-01-01
中文翻译:
平衡性:电压平衡要求下潮流解决方案的存在性和唯一性
在配电系统中,由于分布式能源 (DER) 和可调度负载的渗透率不断提高,电力注入变化会导致严重的电压不平衡等电能质量问题。为确保对相位平衡敏感的组件(例如变压器和感应电机负载)的安全运行,必须将电压不平衡量保持在一系列不确定负载条件下的指定限值内。本文建立在现有的“可解性条件”的基础上,这些条件表征了功率流方程保证具有唯一高压解决方案的工作区域。我们将这些现有的可解性条件扩展到适用于配电系统,并通过“平衡性”条件对其进行了扩充,该条件量化了一个操作区域,在该区域内,唯一的、存在充分平衡的潮流解决方案。为了建立这种条件,我们考虑了不同的不平衡定义,并通过重新表述或安全近似得出封闭形式的表示。使用案例研究,我们评估这些封闭形式的表示并比较与不同不平衡定义相关的平衡条件。