内点半定规划法求解含机组组合动态最优潮流

考虑电力系统运行的经济性和安全性,建立了含机组组合的动态最优潮流问题的半定规划模型,并采用基于半定规划的内点法直接求解.所提算法采用修正策略处理模型中的离散变量,计算时不需要进行模型分解,收敛性好,能在多项式时间内完成.为提高计算效率,采用了半定规划块状矩阵运算的稀疏技术.通过对IEEE-118节点等4个测试系统24时...     

求解最优潮流问题的内点半定规划法

基于内点半定规划(semi-definite programming,SDP),提出一种求解最优潮流(optimal power flow,OPF)的新方法--SDP-OPF法。该方法将非凸OPF问题等价转换为半定规划问题,然后应用原始-对偶内点法求解。根据OPF半定规划模型的特点,采用基于半定规划的稀疏技术,使存储效率和计算性能得以大幅度提高。以4节点的简单电力系统为例,展示模型等价转换的过程及如何获取原OPF问题的解。IEEE-300节点等6个标准系统的仿真计算表明：所提算法具有超线性收敛性,其计算结果与内点非线性规划的结果一致,且能保证解的全局最优性,可在多项式时间内完成,是一种应用前景广阔的方法。     

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.     

小干扰稳定约束最优潮流的非线性半定规划方法

基于特征值优化理论,提出含小干扰稳定约束最优潮流的非线性半定规划模型和算法,以期解决由于系统状态矩阵谱横坐标函数的隐式和非李普希茨特性引起的建模难问题。在模型中,根据李雅谱诺夫定理,引入正定约束精确表达小干扰稳定。算法设计上,将模型中的正定约束转为非线性约束,使建立的非线性半定规划转换为非线性模型,利用现代内点法进行求解。WSCC-9节点及IEEE-14节点两个系统的计算验证了模型的有效性和算法的高度可靠性,为这一领域的发展提供了新的思路。     

基于规划模型的最小化潮流算法及其可视化技术研究

把电力系统潮流方程的求解转化为一个非线性规划模型的求解,为给定条件下的潮流计算是否有解提供了一个新的判断途径.在模型中考虑了不等式运行约束.采用原对偶内点法对最小化潮流问题进行求解,对IEEE-14到IEEE-118节点测试系统进行仿真计算,验证所提方法的正确性.建立了相应的可视化模型,将计算结果以图形图像的形式显示出来,使得分析人员可以分析潮流不收敛的原因,并调整潮流参数使之收敛.     

电力系统最优潮流新模型及其内点法实现

为了加快内点法求解电力系统最优潮流OPF(optimal power flow)问题的计算速度,通过在有载调压变压器LTC(load tap changing transformer)支路模型中增加虚拟节点,其支路功率方程由该节点的电压来表达,使其不含有变压器变比这个变量,由此在直角坐标系中建立了电力系统最优潮流问题的二阶新模型。该模型的海森矩阵在优化过程中是恒常矩阵,只需要计算1次,缩短了内点法的计算总时间。利用列近似最小度法COLAMD(column approximate minimum degree)对内点法牛顿方程的系数矩阵进行节点优化排序,以减少三角分解注入元的产生,从而进一步减少优化时间。通过对IEEE14到IEEE300的5个测试系统进行了仿真计算,结果验证了所建模型与方法的正确性与有效性。     

大规模电力系统潮流计算的分布式GESP算法

并行计算已成为大规模电力系统潮流计算的主要解决手段之一。为取得良好的加速比和并行效率,基于GESP算法提出牛顿法潮流迭代计算中修正方程组求解的分布式算法。根据方程组系数矩阵非零元主要集中于对角带及高度稀疏等特点确定系数矩阵的超节点,并基于超节点的边界将潮流修正方程组的系数矩阵划分为若干个2维分块矩阵以实现分块存储;在LU分解过程中,采用基于流水线技术的并行分解以提高计算速度。本文设计了分布式存储的并行算法,并应用于3000、12000节点等不同规模电力系统。算例分析表明:在网络达到2000节点及以上时,本文分布式GESP法相对串行计算和分布式牛顿法具有明显的速度优势。     

提高预处理共轭梯度法计算大型电网潮流时并行性能的方法

研究了如何提高预处理共轭梯度(preconditioned conjugate gradient,PCG)法计算大网络交流潮流时的并行性能,提出了一种新的并行处理方法——并行节点分配法,即将节点导纳矩阵和节点出力的数据以节点为单位分派给各个处理器,在各个处理器中完成余下的计算处理部分。算例分析表明,在使用PCG法进行大网络交流潮流计算时,并行节点分配法在并行性能上具有一定的优势,进而为PCG法在大网络交流潮流并行计算中的应用提供了可借鉴的经验。     

计及电压稳定约束的微电网动态最优潮流

为使微电网并网运行满足电压稳定性和经济性要求,将改进后的小扰动电压稳定指标引入微电网最优潮流模型中,并研究了多时段动态负荷下的最优潮流算法。在有载调压变压器模型中引入虚拟节点,以消除模型中的变比及因变比而产生的高阶项,并计及分布式电源及储能单元的影响在直角坐标系中建立了微电网动态优化潮流的二阶新模型。进一步通过在拉格朗日方程进行泰勒展开时保留高阶项和利用近似最小度算法进行节点优化编号,对传统内点法进行改进。修正计算中所使用的常系数海森矩阵与改进内点法相结合,从而提出一种常系数海森矩阵内点法,有效地解决了计算精度与迭代效率之间的矛盾。在ETAP环境下建立微电网模型,应用所提方法进行优化计算,计算结果表明,在改进的小扰动电压稳定指标约束下,所提模型和算法能够满足微电网运行经济性和电压稳定性的要求。     

预条件处理CG法大规模电力系统潮流计算

研究了预条件处理的CG(ConjugateGradient)法求解大规模电力系统潮流方程的问题。采用预处理CG法代替传统的LU直接法对高维稀疏潮流方程进行求解,详细比较各种预条件处理技术对CG法潮流方程求解的效果,提出一种新的节点优化排序的IncompleteCholesky预处理方法,实验分析证明它是CG法快速求解潮流的一种十分有效的预处理方法。对IEEE-30、IEEE-118和多个合成的大规模电力系统进行潮流计算,结果表明:这种预处理方法比其它预处理方法需要更少的迭代次数和浮点运算次数,对超大规模电力系统潮流问题也比传统LU直接法更具速度和存储优势。在电力系统互联程度不断增加使其潮流计算面临大规模甚至超大规模计算压力时,该方法能够成为传统方法的一个替代。     

基于矢量化运算模式的电力系统潮流计算

通过把电力系统潮流方程的求解转化为一个新的非线性规划模型的求解,解决了病态系统潮流计算发散的问题,为给定条件下的潮流计算是否有解提供了一个新的判断途径。利用牛顿法获得具有对称不定系数矩阵的修正方程后,采用AMD算法对系数矩阵进行排序,并采用LDLT算法进行求解,提高了修正方程的求解速度。整个潮流计算模型以矢量化形式表达,简化了程序复杂度,提高了代码的通用性和易维护性。对节点数从118到703共3个测试系统进行了仿真计算,结果验证了文中所提方法的正确性。     

励磁系统中高压侧电压控制的优化

建立了以系统有功网损为最小的目标函数、电网潮流方程为约束条件、发电机升压变压器电抗为控制变量的高压侧电压控制模型。采用路径跟踪内点法进行优化,在此基础上对IEEE-30节点系统不同的运行状态进行计算。结果表明,高压侧电压控制（HSVC）优化方法可以有效地降低系统网损。     

基于多轻量线程的电力系统潮流计算加速方法

在牛顿-拉夫逊法的基础上,充分利用图形处理器(graphic processing unit,GPU)中数量庞大的轻量线程,实现了电力系统潮流计算的一种并行加速方法。在统一计算设备架构(compute unified device architecture,CUDA)环境下,考虑不同存储器的访问时延,实现了雅可比矩阵的并行更新方法和修正方程的并行迭代解法。最后对该方法进行了测试,相比串行方式可获得最高为10.8的加速比,为大规模电力系统潮流计算提供了一种有效加速方法。     

恢复潮流可行的交直流电力系统切负荷新模型

本文通过在交流侧有载调压变压器支路模型中引进虚拟节点,并通过虚拟节点的电压变量来表示有载可调变压器支路功率方程;在直流侧引进与换流器相对应的交流电压幅值、电流幅值等变量表示直流方程;耦合方程把不同坐标系下的方程耦合到一起,由此建立了交直流混合系统恢复潮流可行性问题的二次切负荷优化新模型。预测-校正原对偶内点法被用来实现这个最优潮流问题,该模型的海森矩阵在优化过程中是恒常矩阵,只需要计算一次,这样缩短了内点法的计算总时间。仿真计算结果验证了所建模型正确性和有效性,可判断潮流是否可行并给出切负荷的位置。     

基于扩展二次锥规划的最优潮流模型研究

针对最优潮流(Optimal Power Flow,OPF)随着系统规模的增加出现求解效率偏低问题,建立了一种基于扩展二次锥规划(Extended Second-Order Cone Programming,ESOCP)的最优潮流矢量化模型。该模型由非线性OPF变形得到。其中节点功率方程等价转换为线性表达式,在采用原始-对偶内点法对其求解时,可以有效降低海森阵的稠密度,提高求解效率,并能保持内点法优良的求解特性。同时利用电力网络的支路节点关联关系对模型约束条件进行预处理,减少约束和变量数,令算法计算性能和求解效率得到大幅提高。通过对IEEE-4到300节点5个标准系统以及一个1047实际系统进行仿真计算表明:ESOCP-OPF模型与变形前OPF模型计算结果一致,说明所提模型是正确且有效的。所提预处理方法进一步提高计算效率,且对大规模系统更有效,具有较好的实际应用价值和前景。     

基于奇异值分解和内点法的交直流电力系统电压稳定裕度研究

基于奇异值分解和原对偶内点法的思想,提出了一种求取AC/DC电力系统静态电压稳定裕度的新思想。在充分考虑了直流系统的控制方程和网络方程后,基于雅可比矩阵的左右特征向量得到系统的易失稳点和灵敏度指标。利用原对偶内点法对系统的稳定裕度分析后,对弱节点无功补偿提高了整体的稳定裕度。IEEE-30节点算例分析表明了该方法的有效性。     

基于回路分析的回路类型转换与支路潮流越限处理

在π型等值的基础上,将负荷等值为电压源,而以阻抗支路为链支、接地支路为树支,建立网络的节点电压方程及回路电流方程,从而将潮流计算中的雅可比矩阵元素表示成以节点电压和回路电流为状态变量的函数的形式;并且定义了回路类型和Qθ节点类型,当支路潮流越限时,通过回路类型和节点类型的变换、调整相应节点的注入有功功率对越限支路潮流进行调整.在IEEE-30节点系统上的检验证明这种方法是非常有效的.     

基于奇异值分解和内点法的交直流电力系统电压稳定裕度研究

基于奇异值分解和原对偶内点法的思想,提出了一种求取AC/DC电力系统静态电压稳定裕度的新思想.在充分考虑了直流系统的控制方程和网络方程后,基于雅可比矩阵的左右特征向量得到系统的易失稳点和灵敏度指标.利用原对偶内点法对系统的稳定裕度分析后,对弱节点无功补偿提高了整体的稳定裕度.IEEE-30节点算例分析表明了该方法的有效性.     

基于功率-电流混合潮流约束的内点法最优潮流

提出了一种基于直角坐标下功率 — 电流混合型潮流约束的最优潮流模型。该模型对系统中的非零注入功率节点采用功率失配型潮流约束,而对零注入功率节点采用电流失配型潮流约束。这种混合模型结合了功率和电流型潮流方程的优点:对于零注入功率节点,该模型具有电流型潮流方程一阶导数为常数、二阶导数为0的特点,从而使雅可比矩阵和海森矩阵更容易计算;对于非零注入功率节点,该模型也比电流型潮流方程更好处理。该模型特别适合非线性预测 — 校正内点法的最优潮流,多个大规模算例测试证明该模型收敛性更好,计算效率更高,尤其适合求解含较多零注入功率节点的大规模电力系统最优潮流问题。     

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。