基于子网边界等值注入功率的异步迭代分布式潮流算法

电网互联而管理体制的分层分区对互联电网分布式潮流计算提出了实际需求。文中提出一种基于子网边界节点等值注入功率的异步迭代分布式潮流算法。不同于Ward等值模型,提出仅保留区域联络线的子网的简化外网模型,避免了计算前的网络化简等值工作,减轻了协调层的参与程度和计算量,具有更好的分区独立性。采用异步迭代模式,通过交换内外边界节点的电压来更新外边界节点等值注入功率。对多个IEEE标准算例进行测试,并与其他方法进行比较,结果表明,所述模型和方法是有效的,适合在线应用。     

基于分解协调及外网浓缩等值的多代理状态估计

传统分布式状态估计中,各分区子网独立估计时未考虑相邻子网的网络模型及运行状态,而只在协调时才弥补之前忽略的信息。针对此问题,文中结合多代理理论,提出一种基于分解协调及外网浓缩等值的状态估计方法。采用搭接式分区方法实现系统分解,构建了适用于分布式状态估计的二维联盟多智能体架构;通过建立外网浓缩等值模型,各子系统能够计及相邻系统影响,即使未经外层协调,独立估计结果也能满足一定的精度要求;构建了基于黑板模型的启发式协调修正机制,加快了信息融合速度,且使得相邻系统受到来自非边界节点的影响;并根据节点状态量对注入功率的灵敏度分析实现外层迭代,避免了重复估计。IEEE 14节点、30节点及118节点系统的仿真结果验证了所述算法的正确性及有效性。     

电力系统外网动态等值方法研究

面向大型互联电网暂态稳定计算,提高外网动态等值的准确性,建立了一种基于轨迹灵敏度方法在常规EPRIE’等值边界注入修正功率的混合等值模型.分析过程中根据已知同调发电机群划分的外网进行EPRI E＇等值,以等值模型边界节点电压与原型系统实测值误差最小为控制目标,采用电压轨迹灵敏度方法求取边界功率补偿量,得到在EPRI E＇等值边界实时注入修正功率,实现等值与实测间的误差最小化.PSCAD/EMTDC仿真下,基于新英格兰测试系统建立了混合外网等值模型,并在内网节点设置三相短路故障,仿真结果表明,使用改进的EPRI E’混合等值模型,内网发电机功角与电压波动响应曲线精确度都有明显提高.     

基于诺顿等值的多区域系统无功优化分解协调算法

采用节点分裂法将电力系统按照实际地理位置进行区域分解。通过对外部系统进行诺顿等值,实现各个区域无功优化的独立计算,即内层迭代计算。引入了一套简单有效的协调机制修正边界节点的等值注入功率和电压,即外层迭代计算,最终实现大系统无功优化分解与协调计算,提高了计节点系统和某2 212节点实际系统为例,通过与集中优化算法的比较验证了所提算法的有效性。     

基于辅助问题和遗传算法的电网分区并行无功优化的研究

针对传统集中式无功优化存在的不足之处,建立起基于电网分区的分解协调模型。采用构造辅助问题(AP)的方法进行分布式并行计算,将互联电网无功优化问题分解为多个子网的并行无功优化问题,在每个子网中,采用遗传算法求解子系统的的优化问题。基于地域的系统分解与协调符合电网市场的发展方向。仿真结果表明该方法具有较强的收敛性和快速性。     

交直流系统主导节点选择与无功分区的概率优化方法

为保证分区电源对其分区内部换流站节点具有较强的电压控制能力,提出了一种交直流系统主导节点选择与无功分区的概率优化方法。通过对换流站进行负荷等值,模拟了源-荷-换流站节点功率的典型场景,进而采用机会约束计及源-荷-换流站节点功率变化时无功的分区平衡要求,建立考虑交直流耦合点可控性目标的优化模型,并基于目标相对占优的免疫遗传算法进行求解,从而进一步加强区域内电源对换流站的电压控制能力。基于IEEE 39节点系统进行仿真分析,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

大规模电网分层分区无功优化

提出了一种大规模电网分层分区无功优化模型及其算法。根据电网解环运行及分层分区管理的特点,采用节点分裂法将电网进行分层分区解耦,即将220 k V与110 k V电网进行分层,110 k V电网分区管理。建立相应的分解协调模型,并通过分解协调内点法进行求解。该方法仅交换子网间少许的边界变量就可以将大系统完全等效解耦,使修正方程仅保留220 k V及以上电压等级主干网部分,从而使问题的求解趋于简便、快速。通过对8个测试算例的仿真分析,结果表明所提模型满足电网分层分区无功优化运行,具有较强的收敛性和快速性。     

含负序电压支撑分布式电源的电网分区短路电流计算方法

高比例逆变型分布式电源接入电网后，考虑分布式电源影响的短路电流计算方法面临严重挑战。针对现有短路电流计算方法在处理高比例分布式电源电网时的不足，提出了一种计及故障期间分布式电源负序电压支撑策略的电网分区短路电流计算方法。首先分析了分布式电源低电压穿越期间主动负序电压支撑的必要性，分析电压跌落期间分布式电源的正负序输出特性，建立故障等值序分量受控电流源模型。根据电网中分布式电源的分布特点，基于多区域诺顿等值和节点撕裂法，将大规模电网分裂成多个含分布式电源分区子网和主电网，在每个分区子网内部通过迭代的方法得到分区子网的等效输出电流，将此电流传递给主电网，主电网根据此注入电流通过迭代的方法求解短路电流。通过分区子网与主电网之间的接口信息交互，实现了计及负序主动支撑策略下含高比例分布式电源接入大规模电网的快速短路计算。通过计算对比分析，验证了所提算法相对于传统含分布式电源全局迭代计算方法在收敛速度方面的优越性，并通过PSCAD仿真验证了计算的精确性。     

主动配电网分区分布式无功优化控制方法

大规模分布式电源的接入对配电网无功优化提出了巨大的挑战,而传统集中优化存在依赖中央控制器,易产生通信堵塞等弊端。为提高主动配电网无功电压控制的可靠性,采用二阶锥松弛技术建立了主动配电网无功优化模型,并基于辅助问题原理提出了一种主动配电网分区分布式无功优化控制方法,并进一步提出了边界变量标准化处理方法,以提高分区无功优化的收敛速度,实现全局网损优化。基于所提优化方法,各个分区仅需采集区内功率电压信息,并与相邻分区交互边界变量即可实现无功调度和全局网损优化,保证系统电压质量。最后,基于IEEE 69节点配电系统进行仿真,验证了所提控制方法的有效性。     

兼顾电压稳定的互联电网电压／无功协调控制

互联电网各控制中心在进行电压/无功控制时有必要采用协调控制手段,以实现无功的合理分布,避免控制振荡。文中以互联电网网络方程为基础,分别推导了基于L指标的节点最优无功注入量和对应电网有功网损最小时的节点最优无功注入量。进而根据分解协调计算思想,设计了兼顾电压静态稳定性和经济性的互联电网区域电压/无功协调控制模型。最后分别通过两种互联电网模型的仿真实验,验证了所提出的兼顾电压稳定的互联电网电压/无功协调控制的机理与方法的正确性与有效性。     

Decomposition-coordination interior point method and its application to multi-area optimal reactive power flow

A decomposition-coordination interior point method (DIPM) is presented and applied to the multi-area optimal reactive power flow (ORPF) problem in this paper. In the method, the area distributed ORPF problem is first formed by introducing duplicated border variables. Then the nonlinear primal dual interior point method (IPM) is directly applied to the distributed ORPF problem in which a Newton system with border-matrix-blocks is formulated. Finally the overall ORPF problem is solved in decomposition iterations with the Newton system being decoupled. The proposed DIPM inherits the good performance of the traditional IPM with a feature appropriate for distributed calculations among multiple areas. It can be easily extended to other distributed optimization problems of power systems. Numeric results of five IEEE Test Systems are demonstrated and comparisons are made with those obtained using the traditional auxiliary problem principle (APP) method. The results show that the DIPM for the multi-area OPRF problem requires less iterations and CPU time, has better stability in convergence, and reaches better optimality compared to the traditional auxiliary problem principle method.     

基于Ward等值的多区域无功优化分解协调算法

针对多区域电力系统的无功优化问题,提出了基于Ward等值的分解协调算法.将所有子区域分为主区域和从区域,并确定边界节点在不同区域中的节点类型和区域间相角传递方法.在基态条件下,根据潮流计算结果确定边界节点等值注入功率初值.采用矩阵求逆辅助定理,提高优化过程中外部网络变压器变比变化引起的等值导纳矩阵计算效率问题,且大幅度提高了外部网络等值精度.引入适合无功优化算法的外部协调策略,以较少的协调通信量获得较好的协调效果.以IEEE 39节点和538节点实际系统为例,通过与集中优化方法进行比较,验证了该方法的有效性.     

考虑边界母线电压无功特性的地区电网无功优化

地区电网的电源是连接上下级电网的变电站,将REI等值用于地区电网无功优化,以解决常规模型中无法反映边界母线(即连接上下级电网的母线)间电压无功特性(边界母线电压幅值受自身以及其他边界母线下级电网无功变化的影响情况)等问题。推导了能有效反映电压无功特性的等值电抗与边界母线电压无功灵敏度矩阵的关系,分析了等值电抗的变化特性以及潮流状态在等值前后的一致性,提出首先根据等值前后电压无功特性保持一致的原则利用本地数据求取等值参数,然后在优化计算中根据优化前后电压偏差的不变性对优化电压进行修正。通过对四川某地区电网的仿真计算,验证了该方法可以有效反映边界母线间的电压无功特性,使优化潮流计算电压更加准确。     

离散粒子群与内点法结合的电力系统无功优化

基于离散粒子群优化算法与内点法,提出了一种新颖的混合策略来求解电力系统无功优化问题：不考虑无功优化中的离散约束,采用内点法求解得到初始解;根据优化变量的不同性质将无功优化问题分解为离散优化和连续优化2个子问题,并采用离散粒子群优化算法和内点法交替求解,使两者的优化结果互为基础、相互利用,从而保证了混合策略的整体寻优效率。以IEEE30和IEEE118节点作为试验系统,与常规的离散优化算法做比较,验证了该算法的正确性和有效性。     

基于REI等值的多区域无功优化并行计算(英文)

将REI等值技术应用于求解多区域电力系统的无功优化并行计算问题,对系统各个分区的外部网络进行REI等值化简,并对相角传递、等值网络初值计算、外层协调计算与REI等值网络修正等关键问题提出了具体的解决办法。并以此为基础建立了适合多区域无功优化的并行计算模式,通过采用Matlab并行计算平台实现无功优化并行计算,以IEEE 39节点和某695节点实际系统作为算例,通过与集中优化方法和基于Ward等值的多区域无功优化并行算法进行比较,对所提方法的有效性和优缺点进行了详细分析。     

基于内点法和改进粒子群算法的无功优化混合策略

基于内点法与粒子群算法,提出了一种混合策略来求解电力系统无功优化问题。根据优化变量的不同性质将无功优化问题分解为离散优化和连续优化两个子问题,采用改进的粒子群优化算法和内点法交替求解,使两者的优化结果互为基础,提高了混合策略的整体寻优效率;根据粒子运动趋势及目标函数中网损与节点电压无功的相关性,对基本粒子群算法进行改进,自适应调整惯性权重和罚因子;以IEEE30节点系统和某实际地区电网作为试验系统,验证了该算法的正确性和有效性。     

Total transfer capability computation for multi-area power systems

This paper presents a method for multi-area power system total transfer capability (TTC) computation. This computation takes into account the limits on the line flows, bus voltage magnitude, generator reactive power, voltage stability, as well as the loss of line contingencies. The multi-area TTC problem is solved by using a network decomposition approach based on REI-type network equivalents. Each area uses REI equivalents of external areas to compute its TTC via the continuation power flow (CPF). The choice and updating procedure for the continuation parameter employed by the CPF is implemented in a distributed but coordinated manner. The proposed method leads to potential gains in the computational efficiency with limited data exchanges between areas. The developed procedure is successfully applied to the three-area IEEE 118-bus test system. Numerical comparisons between the integrated and the proposed multi-area solutions are presented for validation.     

PCPDIPM based optimal reactive power flow model with discrete variables

This paper presents a new approach to deal with the optimal reactive power flow (ORPF) problem with the discrete control variables. First, a quadratic ORPF model based on augmented rectangular coordinates is established by treatment with the TLC branch; and then quadratic penalty functions are incorporated into the proposed model to handle the discrete control variables; at last, the predictor corrector primal dual interior point method (PCPDIPM) is used to implement the optimization.In the PCPDIPM based ORPF solution, the quadratic discretization formulation results in the constant Hessians that all have elements of 1, or −1, or the penalty factor, and mostly being zero, thereby accelerating the entire optimal process significantly. Experimental results are provided comparing the performance of the proposed discretization approach with that of the conventional one.     

基于拉格朗日对偶松弛的多区域柔性直流互联电网无功优化

现有方法对互联后的电网进行无功优化时难以满足大规模电网实时计算、快速反应的需要,并且面临全网数据收集的难题。为了解决上述问题,采用分解协调算法的思想,提出一种基于拉格朗日对偶松弛的多区域柔性直流互联电网无功优化方法。首先根据支路潮流模型,利用二阶锥松弛和二次旋转锥松弛方法建立了多区域柔性直流互联电网的集中式无功优化模型。然后利用拉格朗日对偶松弛理论在集中式优化模型的基础上,提出了可以并行计算的多区域柔性直流互联电网无功优化方法。通过算例计算,验证了所提算法的有效性和正确性。此外,还对比分析了所述的分解协调算法和基于交替方向乘子法(ADMM)的分布式优化算法的计算结果,证明所用算法在计算时间上更具优势。