电力系统电压无功的序列二次规划算法

以网络有功损耗最小为目标函数,考虑潮流无功平衡方程的等式约束和一系列电压和控制变量的不等式约束,使用SQP序列二次规划法计算电压无功优化潮流。在形成目标函数和约束方程式时,没有将电压相角当做常数,而是认为支路有功潮流在优化过程中保持不变。对Ward & Hale 6母线、IEEE 14母线和IEEE 30母线系统分别进行电压无功优化计算,结果表明文中所述的数学模型有利于优化的收敛。     

计及光伏电站随机出力的配电网无功优化

将光伏电站的无功功率作为无功优化的控制变量,研究了含光伏电站配电网无功优化问题。由于光伏电站出力的随机性,使得含光伏电站配电网各节点的电压也具有随机性,所以传统无功优化模型中对确定电压的约束已不精确。在此采用随机潮流算法,求得各节点电压的概率分布,对电压进行机会约束,以有功损耗期望值最小为目标函数,建立了含光伏电站配电网的无功优化数学模型。运用上述基于随机约束的无功优化数学模型,采用标准的粒子群算法对算例进行优化,优化结果验证了该模型与算法的准确性与有效性。     

考虑电压稳定约束的无功优化新模型

为了提高电力系统的安全水平,有必要在无功优化中考虑静态电压稳定约束.现有模型以发电机组恒定不变的无功上下限值来确定电压稳定极限,由此可能导致无功的优化运行不满足实际发电机组的运行极限约束.建立了一种含静态电压稳定约束的无功优化新模型.其中,目标函数为正常状态的有功网损最小,约束方程包括正常状态和临界状态的潮流及其他安全约束和电压稳定裕度约束.由于采用一组基于发电机运行极限图的分段函数来准确反映发电机组的无功限制,从而克服了现有模型可能违反发电机组运行极限约束的问题.采用预测-校正原对偶内点法来求解无功优化新模型,通过IEEE30节点系统的仿真计算,验证了本文所建模型的可行性.     

电力系统无功优化的新进展

无功优化调度可以优化电网的无功潮流分布,降低电网的有功损耗和电压损耗,从而改善电压质量,确保用电设备安全可靠运行。然而由于电网建设和用户需求的变化,传统无功优化问题从目标函数到约束条件都相应发生变化。本文就近年来无功优化数学模型发生的变化以及无功优化问题求解方法的改进进行简要说明与分析。     

含光伏随机出力的配电网两阶段无功优化

对于光伏电站及负荷出力的不确定性,无功越级传输带来的有功损耗及调压困难等问题,本文以有功网损最少、无功越级传输最小和无功补偿设备投资费用最少为目标建立两阶段无功优化多目标函数模型,利用基于逐次优化的改进遗传算法求解。求解过程中以电压稳定极限曲面法向量作为选取补偿备选节点以缩小范围和时间,采用基于拉丁超立方抽样的概率潮流计算节点电压裕度和潮流。改进的Baran&Wu33节点算例结果仿真与分析验证了本文算法及模型的有效性,对配电网无功补偿优化有一定指导意义。     

海上风电场自适应多目标无功优化控制策略

针对传统固定权重多目标无功优化在应对新型电力系统复杂多变的工况时无法针对实时工况做出最合适的控制决策的问题,提出了一种自适应多目标无功优化控制策略,该策略以系统有功网损和并网点电压偏离量的加权最小作为目标函数,目标函数的权重系数根据并网点电压的偏离情况自适应调节。首先,分析海上风电场并网点电压波动与有功、无功输出的关系,建立相应的无功分配模型,并针对风电机组及静止无功发生器（static var generator,SVG）的输入输出特性,建立相应的无功控制模型。此外,考虑海上运行的功率约束、安全运行约束等,采用变惯性权重粒子群优化算法对无功控制策略进行求解。最后,在MATLAB中搭建海上风电场模型进行仿真验证,仿真算例表明：相较于传统固定权重多目标无功优化,自适应多目标无功优化控制策略可以根据电网实时工况,迅速调整各优化目标的优先级,较好地实现有功网损和并网点电压的协调优化。     

含光储联合发电系统的配电网双目标拓展无功优化

光储联合发电系统接入配电网给其优化调度带来了新的资源和挑战。分析了光储联合发电系统接入配电网后对配电网电压和网损的影响机理,揭示了光储系统的有功无功调控对配电网调压和降损的重要地位。构建了以系统有功网损最小和电压越限风险最小为优化目标的拓展无功优化模型。该模型在传统无功优化模型的基础上增加储能有功出力和光伏发电功率因数作为控制变量,丰富了有源配电网无功优化的内涵。采用带精英策略的非支配排序多目标优化遗传算法(NSGA-II)求取帕累托前沿,并根据模糊集理论选取最优折衷解。与多种无功优化方案进行仿真比较,结果表明所提出的双目标拓展无功优化模型能够实现含源配电网中有功潮流和无功潮流的协调优化,在充分挖掘系统节能降耗潜力的同时提高配电网电压运行安全裕度。     

计及风电与负荷不确定性的电力系统无功随机优化调度

随着风电渗透率的不断增大,风电的不确定性给电力系统安全稳定运行带来了严重影响。含风电电力系统无功优化调度为非线性混合整数规划问题,在满足多个约束的同时,确定了电力系统无功控制参数的最优值,以优化特定的目标函数。建立了计及风电与负荷不确定性的电力系统多目标无功随机优化调度模型,设置了两个目标函数：有功功率损耗最小化、电压稳定指标最小化。采用ε约束优化方法求解多目标优化模型,利用模糊满意度方法选择最优折衷解。设计了两种不同案例在IEEE-57节点系统上进行仿真。仿真结果表明所提模型及方法可有效解决含风电电力系统无功优化调度问题,显著降低有功损耗,提高系统电压稳定性。     

含柔性直流输电的交直流并列系统有功潮流优化方法

基于电压源换流器的高压直流输电技术,即柔性直流输电技术是近年来高压直流输电研究和应用的热点。但含柔性直流输电的交直流并列系统会使得电网的潮流分布更趋复杂。由于柔性直流输电系统能够实现有功无功的独立控制,对其有功功率指令值的分析有利于提高交直流并列系统的功率输送效率和效益。然而,目前电力调度中,该有功功率指令值的制定缺乏依据,为此提出了一种计及多目标的有功潮流优化方法。通过计及多个目标的约束,建立了相应的目标函数,利用模糊理论,给各个目标函数指定隶属函数,最终求解多目标优化函数得到交直流并列系统的有功潮流分配优化值。最后通过算例验证了所提方法的可行性。相比当前常常依据运行方式和运行经验笼统地制定有功功率指令值的做法,所提的多目标优化方法给出的指令值既能降低电网损耗,又保证了电网运行的安全稳定性。     

具有变量范围约束的潮流算法在OPF中的应用

提出一类新的电力系统最优潮流(OPF)算法.运用函数变换法模拟变量不等式约束,建立具有变量范围约束的潮流方程,并将目标函数与其上限值构成优化目标方程,与变量范围约束潮流方程一起组成扩展的变量范围约束潮流方程.该方程为非线性不定方程组.逐次收缩目标函数上限值,运用广义逆矩阵和牛顿-拉夫逊法求解,将OPF问题转化为一系列求解非线性不定方程组的一维优化逼近过程.介绍了以最小发电费用为目标的潮流优化问题和以最小有功网损为目标的无功优化问题的新算法,通过实例验证了算法的实用性.     

考虑电压约束裕度的无功优化新模型

传统无功优化算法的目标函数一般为满足电压限制下的有功网损最小,未考虑电压的"软约束"特性,这通常会使得优化后的系统部分母线电压非常接近其合格范围的边界,成为系统安全运行的隐患。针对无功优化问题的这些特点,本文基于模糊集理论建立了带有模糊安全约束的无功优化模型,并采用非线性原-对偶内点法求解。算例的结果表明,该模型能够有效降低系统的网损并保证节点电压留有一定的安全裕度。     

基于灵敏度分析与最优潮流的电网无功/电压考核方法

针对电网的无功/电压水平考核问题,提出了一种综合应用灵敏度分析和最优潮流的实用化考核方法.当供电公司所辖电网内有节点电压越限时,通过计算各负荷节点的注入无功功率对节点电压变化的灵敏度,可以直接根据考核点的电压偏差求得相应的无功功率偏差;当所有节点电压都在规定范围内时,以全网有功网损最小为目标函数进行最优潮流计算,求得各节点的最优无功补偿量.该方法考虑了电网运行的安全性和经济性,考核结果可以为供电公司实施关于无功/电压水平考核的奖惩提供科学的决策依据,同时也可以对供电公司合理进行无功补偿起到指导作用.     

具有变量范围约束的电力系统潮流算法及其应用

本文提出一个具有变量范围约束的电力系统潮流新算法,其变量的取值可以是不等式约束规定的范围。新算法可使潮流计算更快捷方便,符合实际要求;可以清楚揭示电压变化与无功补偿之间的关系,并作为优化系统无功配置的一种优化方法;基于新算法并运用随机生产模拟,开发了潮流自动计算程序,可满足年度逐小时潮流自动计算的要求;基于新算法提出一个全新的无功优化算法,通过扩展的具有变量范围约束的电力系统潮流方程,将目标函数值作为方程中的一个参数,逐次收缩目标函数值,将无功优化问题转化为一系列求解非线性方程组的一维优化搜索过程,并可拓展为最优化问题的一类新算法。通过算例验证了算法的有效性。     

基于进化规划方法的新型电压无功优化模型和算法

基于进化规划方法，提出了一种新型的电压无功优化模型和算法，利用高压网络支路电抗远大于电阻和节点电压相角差小的特点以及变化调整的注入功率表示，该模型将非线性无功潮流方程组简化为常系数线性化方程组，从而大幅度提高进化过程的迭代速度。另外，在算法中还采取了修正措施，以保证线性化精度。最后，通过算例验证了本文算法的有效性。     

500 kV漫湾-草铺输电系统优化无功潮流调整控制研究

电力系统的无功潮流在安全电压约束下作优化方式运行是降低线损、提高电压质量和保证电压稳定运行的根本措施,只要在每个发电厂和变电站分别装一套作者提出的电力系统型无功电压调节控制装置就可实现无功潮流优化运行方式。文章介绍了此开发的经济压差优化功无潮流程度。用1999年6月5日500kV云南漫湾－草铺输电系统的实际运行数据计算比较了潮流和经济压差优化无功潮流,结果说明后者具有提高电压质量、降低线损和提高电压稳定储备的作用。     

暂态电压安全预防控制优化的轨迹灵敏度法

建立电力系统暂态电压安全分析的微分代数方程组模型,并提出求解其预防控制优化问题的暂态电压安全约束最优潮流模型。在该模型中,暂态电压安全约束包括防止系统发生暂态电压失稳和暂态电压延时恢复2个方面;目标函数为系统运行费用最小;控制变量为发电机的有功输出、无功输出、有载调压变压器变比和并联电容器组投入电纳。基于轨迹灵敏度法,得到暂态电压安全约束函数与控制变量之间的近似线性增量关系,从而将优化控制模型转化为非线性规划模型。引入二次罚函数处理变压器变比和并联电容器组电纳等离散控制变量,并采用非线性原对偶内点法求得优化模型的解。对IEEE39节点系统的分析计算验证了所提出的优化模型和算法的正确性和有效性。     

有功潮流追踪优化建模及其应用

传统潮流追踪在节点计算线路分摊时使用了比例分摊假设,所建立的模型一般为代数模型。以有功网络流为对象建立了有功潮流追踪数学优化模型。模型放松了比例分摊假设,从潮流追踪求解空间角度,建立了潮流追踪物理属性约束和决策约束,拓展了有功潮流追踪的范围,具有广泛的应用前景。通过负荷节点电价和电价竞争力2个应用案例进行了说明。应用于负荷节点电价计算时,以方差最小,体现公平地共享输电网,并使用简单算例进行了验证。应用于电价竞争力计算时,探索了各负荷电价竞争力的关系,提供了负荷电价竞争力更多的信息,最后使用实例验证潮流追踪对负荷之间电价竞争力的影响。     

计及UPFC的电力系统无功优化

以统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)为代表的灵活交流输电技术(flexible AC transmission system,FACTS)可实现传输功率的合理分布、优化系统资源,提高系统的稳定性和可靠性。该文基于内点优化方法,提出计及UPFC的无功优化模型,以系统有功网损最小为目标函数,采用UPFC电压源模型,将其作用等效为一系列电压和功率的约束,直接放到内点法的约束中,在不同的负荷运行方式下进行优化分析。在IEEE-30节点系统测试中发现,引入UPFC后系数矩阵的维数会有所增加,但不会影响其收敛性。算例就系统网损和电压指标对装设UPFC前后进行比较,并给出最优控制方案下UPFC的参数值。结果表明该方法是可行的、有效的,取得很好的效果。     

基于模糊线性规划的无功电压优化

传统无功电压优化算法一般是单目标优化问题，并没有考虑有功网损的降低和限制控制量调节数最少，而且在处理电压约束时，未考虑“软约束”特性。针对电压无功问题的这些特点，引入模糊线性规划算法以解决这一问题。文中推导了将多目标模糊约束问题转化为单目标开明约束问题的数学模型。算例的计算结果表明，模糊线性规划算法可以很好地协调降低网损、限制调节量和确保节点电压裕度三者的关系，在有限控制量调节的前提下，可实现校正违界电压、降低系统网损和确保所有节点电压留有一定的裕度。     

运用连续二次规划法计算区域间极限传输容量

区域间功率交换的极限传输容量(TTC)是互联系统电力市场中的一个重要指标。文中运用连续二次规划法进行最优潮流计算,取得相应的TTC。其目标函数是在满足潮流方程和系统运行约束条件下寻求特定发电机群和负荷群之间的传输功率最大值。文中将无功功率作为OPF的控制变量,故节点电压也被优化以得到最大传输容量。采用最优潮流方法可以避免用连续潮流方法计算TTC而较为保守的缺点。给出了有关的数学模型和计算方法及流程。IEEE-30节点系统的计算结果表明了用该方法计算TTC的有效性和实用性。