直接计算动态电压稳定Hopf分岔点的方法

对于一个n维电力系统,若用直接法求解Hopf分岔点,需要解1个3n+2维的方程组,计算量大,易陷入维数灾。该文提出一种降阶求解动态电压稳定Hopf分岔点的新技术,其特点是将直接法的3n+2维牛顿迭代方程组降为n+2维线性方程组求解。与传统直接法相比,该方法计算量小,适用于大型电力系统动态电压稳定的分析计算。2个典型电力系统动态模型的算例验证了其可行性和高效性。     

直接计算静态电压稳定临界点的新方法

提出一种降阶求解静态电压稳定临界点的新技术。其特点是原直接法的(2n 1)维牛顿迭代方程组可降阶为(n 1) 维线性方程组求解。与解高维方程的传统直接法相比该方法计算量小、易于采用稀疏技术实现,适合于大规模电力系统电压稳定临界点的在线求解。另外,还提出一种利用负荷参数的二阶导数进行临界点预测的新方法,解决了直接法各状态变量及右特征向量的初值难于确定的问题。在 1000母线系统上的计算表明该文方法具有良好的收敛性。     

电力系统谐波潮流的一种解耦算法

从电力系统谐波潮流计算的线性算法和非线性算法出发，提出了谐波潮流的一种解耦算法，改变常规非线性算法中将基波潮流与谐波潮流联立迭代的方法，使两者分立求解。其中，基波潮流通过牛顿法迭代求解，谐波潮流通过高斯消元法求解，两者通过功率方程关联，并以此考虑基波与谐波之间的相互影响。文中给出了该解耦算法的原理，程序框图和实际算例。计算表明，该算法具有较高的计算精度，同时明显减少了计算量，节省了内存，提高了计算速度，收敛可靠。     

基于辅助变量的潮流方程二次转折分岔点的直接算法

对于一个含单参数的潮流方程组，二次转折分岔是最简单的且最为普遍存在的一种分岔。在二次转折分岔点处，系统的Jacobi矩阵为秩降1的奇异阵。为了克服Jacobi矩阵的奇异性，可采用Moore—Spence系统来确定转折分岔点。然而，Moore—Spence系统具有很高的维数，给计算工作带来不便。该文通过引入辅助变量和辅助方程，得到一个求解潮流方程的Moore—Spence扩展系统的矩阵降阶新算法。该算法克服了潮流方程在分岔点处的奇异性所造成的求解困难，同时也解决了Moore Spence方程的高维数问题。     

基于改进降维法的概率潮流计算

旨在建立一种高效、准确的概率潮流算法。在处理潮流方程中的相关随机变量时,选用高斯Copula和秩相关系数来建模,将相关随机变量表示成独立的标准正态随机变量,从而将概率潮流输出量的统计矩表示成关于独立标准正态随机变量的多维积分。沿用单维降维法的思想,提出了一种改进的降维模型,将概率潮流输出量的统计矩近似成多个低维积分之和,并基于容积量法求解积分权重和节点,用以计算低维积分。此外,文中方法也可与基于单维降维模型的点估计法相结合,用于求解概率潮流问题。对IEEE 30-节点和IEEE 118-节点系统的计算结果表明:与Hong的点估计和基于单维降维法的点估计相比,文中算法更加灵活,在提高精度的同时也可减小计算量。     

求解暂态稳定约束最优潮流模型的递推降阶解耦算法

利用微分代数方程离散化处理后其差分方程所具有的递推特性,结合内点算法修正方程计算,通过对内点修正方程的递推降阶解耦,把含多变量高维微分代数方程约束的电力系统暂态稳定约束最优潮流模型(transient stability constraints optimal power flow,TSCOPF)完全等价地转化为与传统最优潮流模型相同规模的问题来求解。新算法可以方便地应用于并行和分布式计算环境,从而极大地平衡原模型的计算量,提高求解速度。大规模TSCOPF算例结果显示了所提方法的有效性,可提高计算速度数十倍。     

基于特征降维与分块的输电网概率最优潮流深度学习方法

概率最优潮流需要对非线性最优潮流问题进行重复求解，计算量较大，从而限制了其应用。提出一种基于特征降维、分块和深度神经网络辅助预测的最优潮流两阶段求解方法。在第一阶段，提出基于深度神经网络的最优潮流部分关键决策变量的优先辨识策略，以解决深度学习中因特征维度过高而导致的数值湮没问题，进而以最优潮流的结果特征为导向，基于关联性分析和聚类分析挖掘最优潮流输入与输出特征的关联性匹配度，并构建样本数据的分块特征库，以降低学习难度。在第二阶段，利用深度神经网络完成部分关键决策变量的分块映射，基于潮流模型恢复剩余状态变量，并对计算结果不收敛、不满足约束的情况进行修正，以恢复可行性。根据最优潮流两阶段求解方法构建概率最优潮流求解方法。仿真结果表明所提方法在最优潮流、概率最优潮流的求解速度和求解精度上均有较好的表现。     

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.     

以简化直接法求解电力系统动态电压稳定Hopf分岔点

对于1个n维电力系统,以往求解Hopf分岔点的直接法需要解1个2n 2维的方程组,计算量很大,极易陷入维数灾难。该文把一种直接求解Hopf分岔点的新方法引入到电力系统动态电压稳定分析中。该方法构造了1个n 2维的拓展系统,该拓展系统由描述电力系统动态特性的微分代数方程组和2个标量方程组成。直接求解该拓展系统就可以获得电力系统动态电压稳定的Hopf分岔点,简化了计算过程。2个典型电力系统动态模型的算例,验证了其有效性。该方法计算量相对较小,适用于大型电力系统动态电压稳定的分析计算。     

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.     

光滑化非线性互补约束的节点类型转换模型

提出一种用于描述潮流计算中PV-PQ节点转换逻辑的光滑化互补约束模型。电压控制节点的无功出力达到限制值后会失去对受控节点的控制,其转换关系能采用非线性互补约束模型描述。通过对互补约束条件的光滑化处理,并引入到潮流计算模型中,在迭代计算中可直接对节点类型进行判断并转换,将避免频繁的节点类型转换,显著提高计算的效率并得到正确的潮流结果。另外在连续潮流中考虑互补约束方程后,在临界点附近通过潮流不平衡量快速确定导致潮流不收敛的关键方程,从而有效识别出临界点类型和关键约束转换节点。通过对多个系统的仿真验证所提模型的有效性。     

Using automatic code differentiation in power flow algorithms

First order derivative computations (Jacobian matrices) are required by power flow studies. In this paper the computation of the sparse Jacobian matrix is implemented using an automatic code differentiation tool for FORTRAN77 code. The user only programs the code for the computation of the numeric mismatch values of all equations. The automatic generation of the derivative code includes also the automatic consideration of inherent sparsity of the Jacobian of the power flow equations. This approach allows the coding as explicit equations of also complex features such as remote voltage and area interchange control, controlled quantity limits and the dynamic change from one equation set to another during the power flow iterations. The resulting power flow code is easy to enhance and to maintain, shows good execution speed and has been successfully applied to network systems as large as 2550 nodes     

A more efficient formulation for computation of the maximum loadingpoints in electric power systems

This paper presents a more efficient formulation for computation of the maximum loading points of power systems. A distinguishing feature of the new formulation is that it is of dimension (n+1), instead of the existing formulation of dimension (2n+1), for n-dimensional load flow equations. This feature makes computation of the maximum loading points very inexpensive in comparison with those required in the existing formulation. A theoretical basis for the new formulation is provided. The new problem formulation is derived by using a simple reparameterization scheme and exploiting the special properties of the power flow model. Moreover, the proposed test function is shown to be monotonic in the vicinity of a maximum loading point. Therefore, it allows one to monitor the approach to maximum loading points during the solution search process. Simulation results on a 234-bus power system are presented     

潮流方程鞍结分岔点计算的块消去算法

潮流方程鞍结分岔点(saddle-node bifurcation point,SNBP)的计算是静态电压稳定分析中比较关键的问题。在电力系统中,Moore-Spence方程被常用来确定潮流方程的鞍结分岔点,其阶数约为一般潮流方程的2倍。采用在非线性分歧计算中常使用的块消去(block elimination,BE)算法来求解Moore-Spence方程。利用块消去算法,在Moore-Spence方程的每一步牛顿迭代过程中,只需求解潮流雅可比矩阵或其转置作为系数矩阵的线性方程组,可充分利用潮流雅可比矩阵的稀疏特点来提高计算效率。采用渐进数值方法(asymptotic numerical method,ANM)快速确定牛顿迭代的初值。国内几个电力系统的计算实例验证了该方法的有效性。     

A simple implementation of power mismatch STATCOM model into current injection Newton–Raphson power-flow method

This paper presents a simple implementation of Static Shunt Compensator (STATCOM) into Newton–Raphson current injection load flow method. The controlled STATCOM bus in the network is represented by voltage-controlled bus with zero active power generation at the required voltage magnitudes. The power mismatch equation of the connected STATCOM bus is included in Newton–Raphson current injection load flow algorithm, while the other PQ buses are represented by current mismatch equations. Moreover, the parameters of STATCOM can be calculated during iterative process and the final value will be updated after the convergence is achieved. This representation of generator buses reduces the number of required equations with respect to the classical and improved versions of the current injection methods. In addition of that the developed model reduces the complexities of the computer program codes and enhances the reusability by avoiding modifications in the Jacobian matrix. The performance of the developed STATCOM model has been tested using standard IEEE systems.     

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.     

基于规则的无功潮流调整方法

最优潮流虽可实现无功功率的合理分布，但需借助一定的目标函数并通过一定的优化方法才能求得，过程复杂，计算效率较低。常规潮流的计算效率虽可保证，但无功功率的分布结果过分依赖于PV节点和平衡节点的选取，人为性较大。针对这一问题，基于无功功率的区域平衡分析及与电气距离相关的无功功率分配因子的求取，提出无功功率的平衡规则及基于规则的无功潮流调整方法。此方法无功迭代过程的节点无功功率失配量依据无功平衡规则进行补偿，并在迭代过程的后期通过一定的交接规则平滑过渡到常规潮流，促使整个算法快速收敛。研究结果表明，所提方法能在满足节点电压和无功功率约束的前提下使系统的无功潮流得到合理调整，并取得就地平衡的效果。     

Optimal harmonic power flow

A new optimal harmonic power flow (OHPF) method is proposed in this paper. This new OHPF is designed to minimize the MW losses and the total harmonic voltage distortion while satisfying the power flow equations, harmonic power flow equations, security constraints and harmonic standard, etc. A two-level algorithm is used to solve the problem: the master level determines the settings of compensators and taps; and the slave level includes subproblems which involve cases of fundamental and harmonic frequencies separately. The test results for two power systems show the applicability of the proposed method     

基于Beowulf集群的大规模电力系统牛顿法潮流求解的并行GMRES方法

大规模电力系统牛顿法潮流计算中,修正方程组的系数矩阵具有高维、稀疏、非对称的特点,结合该特点,提出基于预条件GMRES的并行牛顿法潮流计算方法.其中,对块Jacobi预条件子矩阵而言,根据处理器数确定其分块数,依此设计出高效的准对角并行预条件子矩阵;通过对Jacobi矩阵更新过程的矢量化处理,结合并行稀疏矩阵向量运算技...     

基于连续潮流的输电网可用输电能力计算

提出一种基于连续潮流的线性迭代法计算输电网可用输电能力ATC(AvailableTransferCa鄄pability),详细推导了该算法的数学模型,并给出计算方法及流程,将算法应用到IEEE-30节点系统,结果表明该方法具有一定的实用性、可靠性和有效性。同时,将基于连续潮流法与直流灵敏度法的计算精度进行比较,结果表明该方法精度高;此外讨论了负荷参数λ取固定增长步长与变增长步长两种情况下的计算精度与计算速度,结果表明两者计算精度差不多,但后者计算速度快一些。