最优潮流的原对偶内点法矢量化实现

为提高计算速度,采用矢量化技术实现最优潮流计算.通过将同类型的优化变量集中排列,建立最优潮流模型的矢量化表达形式.采用原对偶内点算法求解该模型,建立梯度矩阵及海森矩阵线性组合的矢量化计算公式.求解修正方程时,对系数矩阵进行近似处理,对修正方程系数矩阵采用LDLT算法进行分解.采用近似最小度(AMD)算法对系数矩阵进行排序,减少分解所产生的注入元.基于C/C++开发电力系统矢量运算支持库,设计动态稀疏存储策略进一步提升最优潮流程序的计算速度.对多个测试系统进行仿真计算表明:矢量化可简化最优潮流的程序逻辑并提高程序运行速度.     

大规模交直流系统潮流计算的实用化模型

给出了一种不发散的大规模交直流系统潮流计算的实用化模型.通过在交直流潮流方程组引入一组松弛量,将常规的潮流计算转换为松弛量平方和最小的非线性规划模型.在该模型中引入不等式约束以反映运行约束及直流控制方式.采用内点法求解该模型,减少修正方程的维数,使之与牛顿-拉夫逊潮流计算修正方程具有完全相同的维数,而且修正方程的系数矩阵具有对称正定特性.采片j近似最小度(approximate minimum degree,AMD)算法与改进平方根分解法来求解修正方程以提高程序计算速度.该模型具有如下特点:无需特殊的初值计算环节:能够适应具有大量小阻抗与负阻抗支路的系统;在潮流有解、潮流无解、可行域边界附近具有良好的、一致的收敛性.在6891节点含8同高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)线路的测试系统的潮流计算中验证了所提算法的有效性和高效性.     

基于快速解耦的电力系统连续潮流并行计算方法

为提高大型区域互联系统连续潮流的计算效率,提出一种改进的基于快速解耦电力系统连续潮流并行计算方法.通过在校正阶段采用快速解耦法求解潮流方程,根据系统的阻抗参数和功率增长方向构造修正方程组的系数矩阵,对潮流方程修正方程组进行预处理,并采用基于CPU-GPU混合架构加速的稳定双共轭梯度法进行求解.基于IEEE-118节点系统、Case13802等多个不同规模测试系统的算例分析表明,该改进算法有效提高了连续潮流的计算速度.     

发电机用功率表示的稳态控制潮流的分块降维算法

介绍一种将发电机用功率表示的控制潮流算法.给出了稳态控制潮流修正方程及其雅可比矩阵,并对修正方程进行分块降维,使降维后的修正方程系数矩阵具有比常规潮流雅可比矩阵更小的维数,再利用矩阵求逆修正引理进行分决求解.对试验系统的计算表明,该算法是正确有效的.     

基于矢量指令集的三相潮流并行计算方法

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。     

计及机组控制特性的稳态控制潮流的降维算法

给出了稳态控制潮流修正方程及其雅可比矩阵,并对修正方程采用降维算法,使降维后的修正方程系数矩阵具有与常规潮流雅可比矩阵相同的维数.该算法在方便编程的同时,减少了计算量和对计算机内存的占用量.     

含PV型分布式电源配电网的前推回代潮流计算

PV型分布式电源的引入,使得传统的前推回代算法在计算配电网潮流时出现了困难。简要介绍了分布式电源的潮流计算模型,利用戴维南等值电路求得了PV节点的网络等值电抗矩阵,并借助矩阵得到了PV节点的无功修正量。在每次迭代中,借助无功修正量对PV节点的注入无功进行修正,扩展了传统前推回代算法的适用范围,并考虑了负荷模型的选择对潮流计算的影响。通过对33节点系统的仿真,对所提算法的收敛性、计算速度等进行了验证。结果表明,提出的模型和算法能够有效地求解含PV型分布式电源的配电网潮流。     

一种基于直角坐标注入电流模型的交直流潮流计算方法

潮流计算是电力系统中各种计算的基础,本文提出了一种基于直角坐标注入电流模型的交直流潮流计算方法。首先分析了交直流混合系统的数学模型,从直角坐标形式的牛顿法出发,将交直流系统耦合系数矩阵与交流系统雅克比矩阵进行相同的变换,形成注入电流的修正方程,得出了直角坐标电流注入模型的新型耦合系数矩阵的表达式,雅可比矩阵大大简化,不仅改善了收敛性,提高了计算速度和效率,同时程序实现也更加简单,节省了内存容量。     

一种基于模糊推理的快速解耦潮流算法

根据快速解耦潮流方程中系统矩阵是常数矩阵的特点，抽象出模糊命题，提出采用模糊推理的方法求解潮流问题，推导了基于模糊推理的快速解耦潮流算法，建立了计算中使用的单输入单输出模糊控制器模型，并以标准测试系统为例，验证了该方法的正确性。     

大电网动态无功优化的快速解耦算法

建立电网的完整动态无功优化模型是一个计及设备动作次数约束并考虑变量离散化特性的非线性混合整数规划问题。由于其修正方程系数矩阵具有可分块结构特点,对此系数矩阵采用块矩阵解耦求解,能够在一定程度上解决大电网计算时的＂维数灾＂问题。上述计算的关键点是对修正方程系数矩阵的计算存储及对系数矩阵进行三角分解结果的计算存储,对此提出对系数矩阵进行两次三角分解的方法,大大地降低大电网计算的数据存储量。以一个实际的14节点供电系统、某省级538节点系统和IEEE 118节点系统作为算例,计算结果表明,所提出的算法能有效地解决大电网的动态无功优化＂维数灾＂问题。     

集抄系统中少量测点的潮流计算方法

研究了集抄系统部分节点数据无量测情况下的少量测潮流算法,探讨了无量测节点的不同位置对潮流计算可解的影响,提出了少量测点网络可解性分析方法。建立了少量测节点网络潮流方程,并采用牛顿-拉夫逊法进行方程解算。7节点网络和IEEE33节点算例验证了所提方法的正确性。     

考虑FACTS配置的电网输电能力计算

灵活交流输电(FACTS)技术是提高电网输电能力的有效手段。文章基于连续潮流法，将静止无功补偿器(static var compensator，SVC)和可控串联补偿器(thyristor controlled series capacitor，TCSC)的稳态模型加入潮流方程中，建立了计及SVC和TCSC的可用输电能力计算模型。考虑到确定元件安装位置的重要性，利用连续潮流法求取系统极限功率点的输电能力，以该值与网络参数的灵敏度系数作为指标，选择最有利于提高输电能力的SVC和TCSC安装位置。对IEEE 30和IEEE 118节点系统进行的仿真计算证明了所提出模型和方法的有效性。     

一种病态电网潮流的数值解法

针对病态电网的潮流计算问题,提出对潮流延拓方程的龙格–库塔数值计算方法。其核心在于:在延拓法的基础上,将潮流方程解的问题转变为微分方程的初值问题,通过龙格–库塔法进行求解。在求解过程中,沿用多延拓多启动技术,以扩大解的收敛范围;将计算格式转变为常规牛顿潮流法形式,与成熟(如稀疏)技术有机衔接,使该算法符合工程实际。总之,该算法是一种大范围收敛的潮流算法,对病态潮流及电压静态稳定等问题分析有良好的适应性,修改后的IEEE 5和IEEE 118系统算例,验证了该算法的有效性。     

基于改进增广节点方程的柔性互联配电网统一潮流计算方法

未来柔性配电网中的直流环节可能以大量、分散的变流器形式与交流电网耦合,建立统一联立的计算模型对系统准确、高效求解将更具适用性.提出了一种基于改进增广节点方程的柔性配电网潮流分析建模方法.首先,建立了基于改进增广节点方程的交流和直流电网的网络模型,以及各类型节点的潮流约束.然后,考虑了作为耦合环节的换流器及智能软开关等包含多种控制模式的电力电子设备模型,形成了柔性配电网潮流计算的改进增广节点方程,并采用牛顿-拉夫逊法实现了对模型的求解.最后,通过改进的IEEE 123节点柔性配电网算例验证了所提算法能够有效实现对电力电子化柔性配电网的求解,并适用于包含多种运行模式场景下的系统时序潮流计算.     

电力系统无功最优潮流模型及其求解——基于改进粒子群优化算法的潮流优化

提出了一种基于改进粒子群优化算法的无功最优潮流模型及求解方法,灵活处理最优潮流问题的各种约束条件。通过对IEEE-30节点系统的仿真计算,并与遗传算法、基本粒子群优化算法计算结果进行比较,验证了本文提出的模型和方法的有效性。     

电力系统无功优化线性规划问题中线性步长的动态调整策略

提出了一种电力系统无功优化线性规划问题中线性步长的动态调整策略。利用潮流雅可比矩阵直接变换求取灵敏度系数矩阵,并引入信赖域思想,建立了基于信赖域的无功优化新模型,采用原?对偶内点法直接求解。IEEE14节点、30节点、57节点系统的计算结果表明,该算法能有效解决无功优化线性步长的选择问题,同时在初始点的选择上不要求从内点启动,迭代收敛次数稳定,可用于电力系统无功优化的实用化计算。     

Impact of HVDC line on the convergence property of AC/DC power flow calculation

This paper explores the impact of HVDC line on the convergence property of AC/DC power flow calculation. Firstly, the model of AC/DC power flow computation is constructed, including unified method and alternate iterative method. Then, an improved Levenberg–Marquardt (LM) method with line search technique is developed to solve the nonlinear equations of AC/DC power flow. To test the convergence property of the proposed method, LM method with trust region technique and Newton method are also employed. The researches on the impact of heavy DC transmission power and multiple HVDC lines on the convergence property of AC/DC power flow calculation are made on a modified IEEE 118-bus AC/DC hybrid test system. Simulation results show that the developed method under the model of alternate iterative method is superior to other methods under different models in convergence property. For the influence of heavy DC transmission power on the convergence property, it is improved by the new parameter configuration of DC transmission line firstly and adding proper new shunt capacitor on the weak nodes secondly; for the influence of multiple DC transmission lines on the convergence property, it can also be improved by the change of control mode firstly and adding new shunt capacitor secondly, which are based on the least square solution obtained by proposed method under the model of alternate iterative method.     

基于最小不匹配函数的低压减载算法研究

为了恢复故障后潮流的可解性，提出了一个新的算法用来决定最小负荷减载问题。应用Damped Newton-Raphson法，以潮流方程的不匹配函数最小为优化目标，来识别弱节点，以确定最佳减载策略；将求解最小不匹配函数获得的最弱节点电压设为已知量，将负荷减载节点的负荷承载系数作为一个新的未知量，以计算修改后的最小不匹配函数，估计最小负荷减载量，并应用简单的P-V曲线法对估计结果进行修正，以提高计算精度。通过New-England 39节点系统和IEEE 30节点系统算例表明，此算法简单有效，易于实现。     

考虑N-1静态安全的电力系统最大负荷能力计算方法

提出了一种快速计算考虑N-1静态安全约束的电力系统最大负荷能力的方法,该方法分为2步:首先确定限制系统N-1静态安全约束下的最大负荷能力的关键支路;然后将关键支路对应的最先作用的有效约束加入潮流方程,利用扩展潮流方程确定实际的最大负荷系数.IEEE RTS 24节点系统和我国某实际682节点系统的算例分析表明文中所提方法简单、有效、计算速度快.     

Stochastic optimal power flow incorporating offshore wind farm and electric vehicles

In this paper, an optimal power flow model of a power system, which includes an offshore wind farm and plug-in electric vehicles (PEVs) connected to grid, is presented. The stochastic nature of wind power and the uncertainties in the EV owner’s behavior are suitably modelled by statistical models available in recent literatures. The offshore wind farms are assumed to be composed of doubly fed induction generators (DFIGs) having reactive power control capability and are connected to offshore grid by HVDC link. In order to obtain the optimal active power schedules of different energy sources, an optimization problem is solved by applying recently introduced Gbest guided artificial bee colony algorithm (GABC). The accuracy of proposed approach has been tested by implementing AC–DC optimal power flow on modified IEEE 5-bus, IEEE 9-bus, and IEEE 39-bus systems. The results obtained by GABC algorithm are compared with the results available in literatures. This paper also includes AC–DC optimal power flow model, implemented on modified IEEE-30 bus test system by including wind farm power and V2G source. It has been shown that the uncertainty associated with availability of power from wind farm and PEVs affects the overall cost of operation of system.