动态无功优化的简化方法及实现

离散控制设备动作次数约束造成动态无功优化问题的时空强耦合。提出了求解动态无功优化问题的新方法,通过合理分配控制设备动作时间,达到系统无功的整体优化。该算法根据静态无功优化确定的控制设备值及全天控制约束,对控制设备各时段解耦,从而确定控制设备的预动作表,即在每个时段控制设备是否允许动作。根据动作表确定当前研究时段可动作的设备并进行优化,根据优化结果及全天动作次数约束,重新调整该时段后续时段的动作表,从而达到解耦优化的目的。该方法数学模型简单,便于实现,在完全满足动态次数约束的前提下有效降低系统在一天内的有功损耗,能够满足实时运行的需求。     

配电网动态无功优化空间-时间解耦的一种新方法

离散控制设备动作次数约束造成动态无功优化问题的时空强耦合性,提出了配电网动态无功优化空间-时间解耦的一种新方法。根据全天各时段静态潮流计算得到的网损值大小,确定控制设备的预动作时间表,分配各时段的动作权限,从而找出第一个具有最大动作权限的时段。然后进行时间表的逐步动态调整,确定下一动作时段,直到满足动作控制设备的动作约束条件为止。该方法数学模型清晰简单,便于实现,且时刻保证了以网损值最小为依据分配动作时间。优化结果表明能够在完全满足动态次数约束的前提下,整体优化系统的无功,达到有效降低系统在一天内的有功损耗的目的。     

配电网动态无功优化空间-时间解耦的一种新方法

离散控制设备动作次数约束造成动态无功优化问题的时空强耦合性,提出了配电网动态无功优化空间-时间解耦的一种新方法.根据全天各时段静态潮流计算得到的网损值大小,确定控制设备的预动作时间表,分配各时段的动作权限,从而找出第一个具有最大动作权限的时段.然后进行时间表的逐步动态调整,确定下一动作时段,直到满足动作控制设备的动作约束条件为止.该方法数学模型清晰简单,便于实现,且时刻保证了以网损值最小为依据分配动作时间.优化结果表明能够在完全满足动态次数约束的前提下,整体优化系统的无功,达到有效降低系统在一天内的有功损耗的目的.     

考虑电压稳定的主动配电网动态无功优化

高比例分布式电源的接入造成电网局部电压越线问题严重,配电网动态无功优化是配网安全、稳定运行的重要保障。提出了一种考虑电压稳定的主动配电网动态无功/电压调控策略,基于分布式电源运行特性和网络日负荷曲线,建立考虑电压稳定、网络损耗为目标的主动配电网动态无功电压模型,同时考虑电容器组、SVC等无功调压设备动作次数约束;提出了基于柯西变异的动态权重粒子群优化算法,在粒子群进化过程中通过动态调整权重因子、学习因子提高算法的寻优速度,利用柯西变异提高算法跳出局部最优解的能力;最后,通过仿真算例验证本文方法的可行性和合理性。通过合理控制无功调压设备的动作时间实现一天内主动配电网无功潮流的最优分布,提高系统运行的安全性和稳定性。     

动态无功优化的多阶段求解方法

动态无功优化是保障电网安全经济运行的重要手段之一。然而,动态无功优化属于大规模、多时段、强耦合的非线性混合整数规划问题,直接求解困难。为处理无功优化问题中包含的离散变量及时段耦合约束,基于动态无功优化问题的物理本质,提出了动态无功优化模型的多阶段求解方法。第1阶段以系统网损最小化为目标,松弛离散变量和无功设备全天动作次数约束,基于内点法计算得到动态无功优化问题的初始解。第2阶段以网损增量最小化为目标,基于目标函数对控制变量的灵敏度,将子问题在当前解附近线性化,构建以无功控制设备全天动作次数为约束的混合整数规划模型,由此决策无功设备全天动作次数约束下的离散控制变量优化解。在此基础上,将第2阶段得到的优化结果代入到第1阶段的优化模型当中,得到多阶段动态无功优化问题的优化结果。WardHale 6节点算例系统和国内某省网实际系统计算结果验证了所提模型和求解方法的高效性和适用性。     

采用启发式策略的动态无功优化混合算法研究

严格考虑控制设备的动作次数限制,建立一个完整的非线性混合整数动态无功优化模型。结合混合算法,把离散变量和连续变量分开优化,分别使用改进后的遗传算法和内点法求解,以改善算法的收敛性和计算速度。将动态约束分为设备一天内调节次数限制和变压器相邻时段调节次数限制,提出全局调整策略和局部调整策略来分别处理这两类动态约束,使离散变量严格满足动作次数限制。启发式策略的应用使算法既能严格保证离散变量的动态约束,又能充分保留其动作自由,得到可行的最优解。Ward-hale 6和IEEE30节点系统的仿真结果证明提出算法的有效性。     

采用启发式策略的动态无功优化混合算法研究

严格考虑控制设备的动作次数限制,建立一个完整的非线性混合整数动态无功优化模型.结合混合算法,把离散变量和连续变量分开优化,分别使用改进后的遗传算法和内点法求解,以改善算法的收敛性和计算速度.将动态约束分为设备一天内调节次数限制和变压器相邻时段调节次数限制,提出全局调整策略和局部调整策略来分别处理这两类动态约束,使离散变量严格满足动作次数限制.启发式策略的应用使算法既能严格保证离散变量的动态约束,又能充分保留其动作自由,得到可行的最优解.Ward-hale 6和IEEE30节点系统的仿真结果证明提出算法的有效性.     

计及控制设备动作次数约束的三阶段动态无功优化算法

为了避免控制设备频繁操作,动态无功优化模型需考虑无功补偿装置投切开关及变压器抽头的允许动作次数约束。但是,动态无功优化属于大规模、多时段、强耦合的混合整数非线性规划问题,对其直接求解是困难的。建立了以有功网损最小为目标函数的动态无功优化模型,并提出一种实用的三阶段动态无功优化算法,该算法的核心是一种具有多项式计算复杂度的前推-回推式动态规划算法。将计及控制设备动作次数约束的动态无功优化问题的求解分解为多个时间断面的连续无功优化计算、理想无功补偿装置无功补偿功率曲线和变压器变比曲线的阶梯化以及在确定各个时段的无功补偿容量和变压器变比情况下的连续无功优化计算3个阶段。对IEEE 30节点系统和某实际区域电网进行测试,结果验证了所提算法的合理性和实用性。     

基于双种群粒子群算法的分时段电力系统无功优化

提出了一种基于双种群粒子群算法的分时段无功优化算法,将复杂的动态无功优化问题转化为静态无功优化进行处理。文中把设备的调节代价和网损费用之和作为目标函数,考虑了包括设备相邻时段调节次数限制等约束条件。在该模型基础上,根据负荷的变化趋势,提出了一种考虑设备一天内调节次数限制的分时段算法。该方法简便,不需设置划分时段的门槛值,保证了分段的有效性和可操作性,且采用双种群粒子群算法对每个时段进行静态无功优化。该算法对离散变量进行了特殊编码,较好地解决了连续和离散变量的共同寻优,降低了网损,并减少了设备动作次数。IEEE30节点算例系统结果验证了所提算法的正确性和有效性。     

计及控制设备动作次数约束的动态无功优化算法

将全天各负荷母线的有功和无功变化曲线分为24个时段,用控制变量的数学表达式描述有载调压变压器分接头和可投切并联电容器组的动作次数约束,提出了完整的非线性混合整数动态无功优化模型,并提出采用非线性原对偶内点法内嵌罚函数的方法求解该模型.在优化过程中较好地解决了变量离散化和控制设备动作次数限制之间的配合问题.以一个实际系统作为算例,分析了不同最大动作次数约束取值对动态无功优化结果的影响,并与单点静态优化计算结果进行了比较,以比较结果验证了该算法的正确性和有效性及在限制控制设备动作次数方面取得的成功.     

交直流主动配电网多无功源协调的电压控制策略

为解决分布式电源高渗透率的交直流主动配电网因分布式电源出力波动及负荷变化等造成的电压越限问题,提出了利用柔性直流装置、分布式电源及离散无功设备等多无功源构建的主动配电网电压控制策略。将配电网电压运行状态划分为3种:(1)正常状态下进行全局优化,通过离散无功设备的静态无功功率置换出柔性直流装置的动态无功功率,提高配电网动态无功储备容量;(2)预警状态下通过多无功源就地控制与集中控制相互协调,实现轻度电压越限节点的校正控制;(3)紧急状态下利用柔性直流装置对电压越限节点快速紧急支援,实现配电网过渡到预警状态或恢复到正常状态。利用IEEE 33节点系统进行了仿真和实验验证,仿真和实验结果表明该策略提高了系统的动态无功储备容量,实现了配电网电压的有效控制。     

考虑设备动作损耗的配电网分布式电压无功优化

电压无功控制是保证配电网经济安全运行的重要任务,协调多种调节手段能提高配电网的运行效率。考虑了有载调压变压器、电压调节器、分组投切电容器和分布式电源逆变器等电压无功调控设备,并针对现有电压无功控制模型存在的无谓动作和求解效率低等问题,提出了一种考虑设备动作损耗的配电网分布式电压无功优化策略。首先,基于支路潮流方程建立了配电网电压无功控制模型,并松弛为混合整数二阶锥规划。同时考虑到设备的动作损耗,提出了基于模型预测控制的滚动优化模式。进一步基于交替方向乘子法实现配电网多区域分布式协同优化。最后,基于改进的IEEE33节点测试系统进行了仿真。仿真结果表明：所提控制策略能够避免设备的无谓动作,并解决了“维数灾”问题,提高了配电网的电压无功控制效率。     

基于离散猴群算法的变电站动态无功优化控制

为实现动态无功优化,变电站需频繁调整无功投入容量,然而当设备动作频率过高时会增加系统的故障率并减少使用寿命。文章针对这一工程优化问题,提出了一种变电站动态无功优化控制方法。以变电站二次母线电压允许的偏差和主变功率因数为优化目标,重点考虑变压器低压侧电压约束、高压侧功率因数约束、无功补偿容量约束以及调节次数约束,建立了动态无功优化模型;针对所建立的优化模型,首次把离散猴群算法引入动态无功优化模型的求解,为了提高计算效率,通过动态步长策略对算法进行了改进;通过仿真算例证明了所提方法的有效性。     

基于一种改进蚁群算法的动态无功优化

为满足并联电容器开关或有载调压变压器分接头等离散控制设备最大允许动作次数的限制,根据负荷变化情况提出采用全天各时段的离散控制设备延缓动作时间来避免不必要的调节。运用层次聚类法和引入种群多样性思想,提出一种求解动态无功优化的改进蚁群算法。该算法用各时段的离散控制设备动作次数修改初始信息素;在每个时段优化过程中,对系统各节点灵敏度进行聚类分析后确定信息素变化量,并用离散控制设备的动作次数对其修改。通过对IEEE 14节点系统进行的仿真计算验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于灵敏度分析的主动配电网无功电压控制

在主动配电网框架下,电网无功电压控制涉及分布式发电、变压器、无功补偿装置以及可控负荷等,相关控制变量属性各异、时空分布更复杂,因此研究其各自的影响机理将有利于更有效地调控电网无功电压。通过理论推导和灵敏度分析方法,详细研究了各种控制手段对节点电压和线路网损造成的影响,以及各种控制手段之间的相互影响。为了优化分布式能源的利用效率以及减少电气设备动作次数,提出了一种以灵敏度为指导的电压调控策略,并通过算例验证了该策略的正确性和适用性。     

电力系统动态无功优化模型的实用化研究

针对传统动态无功优化存在的问题,提出一种动态无功优化问题的实用化模型。该模型从控制设备动作次数定义出发,通过预优化后,将全天设备动作次数约束分解为每时段的设备动作次数约束,从而将完整的动态无功优化模型转化成与常规单个时间断面的静态无功优化模型相同的表达形式;利用内嵌罚函数的非线性原对偶内点法作为其优化算法。采用IEEE118节点系统作为算例来验证该模型的正确性,计算结果表明所提模型能在满足最大允许动作次数约束的前提下获得优化解,且可以明显提高计算速度。     

基于模糊逻辑的变电站电压无功在线控制研究

为了解决变电站电压无功在线控制中补偿调压设备频繁动作问题,提出了一种根据电压无功偏差值和变化速率对日控制时段进行自适应划分的模糊解耦在线控制新方法。引入三次样条插值拟合技术对预测值进行动态拟合校正,根据电压无功偏差值和变化速率对负荷(或电压)曲线自适应分段,将电压无功控制解耦为电容器子控制和分接头子控制,使得短期负荷预测与在线模糊控制有机结合,避免了负荷波动和传统9区图控制缺陷导致的不必要动作,实现了补偿调压设备有限调节次数下变电站全天在线控制。仿真结果验证了本文所提出的算法的正确性、有效性,为电压无功在线控制提供了一种思路。     

一种实用的配电网无功运行两层优化方法研究

针对多时段动态无功优化,将控制设备动作次数转化成设备调节费用并将其计入目标函数,建立以全天网损费用与设备调节费用之和最小为目标函数的优化模型。将Fisher有序聚类算法引入到负荷曲线分段问题中,使分段后的负荷曲线尽可能贴近实际负荷水平。提出一种基于改进遗传算法和准动态规划法的两层优化算法,以获取全天控制设备的动作方案,实现多时段的协调优化。为兼顾算法的寻优速度和搜索精度,可依据电网规模灵活设置各阶段保留的最优路径数,适合于大规模系统的动态无功优化。算例表明了所提方法的实用和有效。     

含风力发电的配电网分时段动态无功优化

风电场出力具有随机性,将其接入配电网会引起无功补偿设备的动作频繁。为此,提出一种先对风电场有功输出曲线进行分段,再对各个时段进行整体动态无功优化的方法。针对直接对24h风力发电曲线采用整体动态无功优化会引起维数灾导致算法难以收敛的问题,采用基于谱系聚类思想的风电场出力曲线的分段法。针对传统粒子群算法收敛到全局寻优能力较差且易陷入局部最优解的确定,采用云模型对粒子群算法的权值进行动态调整。最后,将上述算法运用于改进的IEEE 33节点系统,仿真结果表明提出的动态优化方法大大缩小了优化的时间,并减少了控制设备的动作次数,从而延长了设备的寿命。     

分布式电压无功全局优化控制系统的研制与应用

介绍了分布式电压无功全局优化控制系统的结构原理、技术难点。电压和无功控制通过全网离散无功优化计算获得,实现对电网电压无功全局优化和分布式实时控制。