基于非线性预报-校正内点法的电力系统无功优化研究

在非线性原-对偶内点法的基础上引入了预报-校正技术,使改进后的非线性预报-校正内点法获得了较纯原-对偶内点法更大的迭代步长,从而加速了算法的收敛.应用该方法求解电力系统无功优化问题时能有效处理目标函数中的大量不等式约束.IEEE 14节点、IEEE 30节点、IEEE 57节点和IEEE 118节点系统的仿真结果表明,该算法收敛快、鲁棒性好.     

考虑暂态稳定性约束的最优潮流

提出了考虑暂态稳定性约束的最优潮流(OTS)问题的计算方法。OTS是函数空间的非线性优化问题。采用约束转换技术，将函数空间的OTS转换为常规的静态优化问题。求解转换后OTS的关键在于如何计算暂态稳定约束函数关于系统控制变量等的雅可比矩阵。文中将伴随方程方法运用于该矩阵的计算，有效地提高了算法的效率。所提出的方法较好地解决了考虑暂态稳定性约束后，优化模型规模庞大、计算负担重等问题。在一个简化的实际系统上对此方法进行了测试，测试结果证实了其有效性。     

基于改进遗传算法与原对偶内点法的无功优化混合算法

基于改进遗传算法和原对偶内点法提出一种求解无功优化问题的混合算法。首先通过改进遗传算法求解无功优化问题中的离散变量,然后采用原对偶内点法求解与已获得离散变量最匹配的连续变量。在改进遗传算法中采用交叉、变异算子并基于可行域规则处理离散约束,有效提高了混合优化算法的整体寻优效率。在IEEE 118节点系统中的仿真计算结果验证了本文方法的有效性。该方法已应用于福建电网自动电压控制系统中。     

考虑暂态稳定约束的可用输电能力的计算

基于传统的最优潮流模型及多机电力系统的经典数学模型,利用隐式梯形积分法,将电力系统中所有发电机转子摇摆方程差分化为等式约束、发电机转子相对摇摆角稳定极限作为不等式约束,将其作为暂态稳定条件加入最优潮流的等式约束和不等式约束方程中,提出了一种考虑暂态稳定约束的可用输电能力计算的计算方法,用原始-对偶内点法求解该模型,并通过引入一个非线性互补函数改进原对偶内点法中的互补松弛变量在每次迭代中都必须保持正向的缺点,使优化问题的求解效率得到提高。14节点系统计算为例说明了该方法的有效性。     

含离散控制变量的大规模电力系统无功优化

提出了一种求解含离散控制变量的大规模电力系统无功优化的新算法，该方法通过对离散变量构造罚函数并直接嵌入非线性原对偶内点法中，以实现离散变量在优化过程中的逐次归整。文中对罚孙数处理离变量的原理以及其如何与原对偶内点法的直接结合进行了详细论述，并给出了一种新的数据结构以快速有效地求解高阶修正方程。从IEEE14节点到广东省538节点电网等几个不同规模系统的演算结果可看出，该方法可以有效地处理离散变量，而且具有较好的收敛性和精确性。     

考虑暂态稳定约束的可用输电能力的计算

基于传统的最优潮流模型及多机电力系统的经典数学模型,利用隐式梯形积分法,将电力系统中所有发电机转子摇摆方程差分化为等式约束、发电机转子相对摇摆角稳定极限作为不等式约束,将其作为暂态稳定条件加入最优潮流的等式约束和不等式约束方程中,提出了一种考虑暂态稳定约束的可用输电能力计算的计算方法,用原始-对偶内点法求解该模型,并通过引入一个非线性互补函数改进原对偶内点法中的互补松弛变量在每次迭代中都必须保持正向的缺点,使优化问题的求解效率得到提高.14节点系统计算为例说明了该方法的有效性.     

考虑暂态稳定性约束极限传输容量的计算方法

提出了考虑暂态稳定性约束的区域间极限传输容量(TTC)的计算方法。计及稳定性约束后,TTC的计算可描述为函数空间的非线性优化问题。在算法求解上,利用约束转换技术将函数空间的优化问题转换为常规的静态优化问题．并采用广义降维梯度方法求解转换后的问题。算法运用伴随方程方法处理暂态稳定约束,有效提高了计算效率。所提出的方法较好地解决了考虑暂态稳定性约束后,优化模型规模庞大、计算负担重等问题。这种方法在一个简化系统上进行了测试,测试结果证实了所提出方法的有效性。     

基于近似牛顿方向的多区域无功优化解耦算法

针对多区域电力系统的无功优化问题，提出了基于近似牛顿方向和GMRES算法的无功优化解耦算法。该算法以非线性原对偶内点法为基础，在迭代计算过程中构造近似牛顿方向，实现弱耦合系统的完全解耦，保证算法具有局部线性收敛特性，且其计算速度要比非线性原对偶内点法快。对于不能实现解耦的强耦合系统，以近似牛顿方向为初值和解耦对角阵作为预处理器，采用GMRES法求解，使算法具有良好的收敛性和较快的计算速度。以708节点系统作为试验系统验证所提算法的正确性和有效性，得到了满足所有等式和不等式约束的最优可行解。并以树型子系统分解法对其进行分解，对不同分解方案的计算结果进行了比较分析。     

一种求解多目标最优潮流的模糊优化算法

将模糊集理论和非线性原－对偶路径跟踪内点法应用于求解具有可伸缩约束的多目标最优潮流问题,选择合适的加速因子以改善算法的收敛性,并与单目标非线性最优潮流问题的计算结果进行了比较。对几个试验系统的计算表明,该算法具有稳定收敛性能,优化结果精确,灵活方便,处理变量不等工约束和函数不等式约束的能力很强,适合于求解大规模电力系统的多目标优化问题。     

暂态电压安全预防控制优化的轨迹灵敏度法

建立电力系统暂态电压安全分析的微分代数方程组模型,并提出求解其预防控制优化问题的暂态电压安全约束最优潮流模型。在该模型中,暂态电压安全约束包括防止系统发生暂态电压失稳和暂态电压延时恢复2个方面;目标函数为系统运行费用最小;控制变量为发电机的有功输出、无功输出、有载调压变压器变比和并联电容器组投入电纳。基于轨迹灵敏度法,得到暂态电压安全约束函数与控制变量之间的近似线性增量关系,从而将优化控制模型转化为非线性规划模型。引入二次罚函数处理变压器变比和并联电容器组电纳等离散控制变量,并采用非线性原对偶内点法求得优化模型的解。对IEEE39节点系统的分析计算验证了所提出的优化模型和算法的正确性和有效性。     

基于一种不可行内点法的电力系统无功优化

在应用内点法进行线性规划时,尚不能保证它的全面收敛性。提出了一种新的算法来求解无功线性优化问题。利用潮流雅可比矩阵直接变换求取灵敏度系数,建立无功优化线性规划模型,同时采用一种不可行内点算法来直接求解该问题。IEEE 14节点、30节点、57节点系统的计算结果表明,该算法能有效求解无功优化线性规划问题,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,对计算系统的规模不敏感。     

Optimal Allocation of DGs and Reconfiguration of Radial Distribution Systems Using an Intelligent Search-based TLBO

This paper addresses an application of Teaching-Learning-Based Optimization method for the optimal allocation of Distributed Generations (DGs) in radial distribution systems. The problem is formulated to maximize annual energy loss reduction while maintaining better node voltage profiles using penalty function approach. A piecewise linear multi-level load pattern is considered, and the distribution network is reconfigured after optimal placement of DGs in the distribution network. A probability-based heuristic intelligent search (IS) is suggested to enhance the accuracy and convergence of the optimization techniques. IS directs optimization techniques to efficiently scan the problem search space in such a way that a fair candidature is available to all decision variables of the problem. It virtually squeezes the search space while maintaining adequate diversity in population. The proposed method is investigated on the benchmark IEEE 33-bus, 69-bus test distribution systems, and 83-bus real distribution system. The application results show that the proposed optimization methodology provides substantial improvement in convergence characteristics and quality of solutions.     

基于通用分布的含风电电力系统随机动态经济调度

随着风电大规模并网,其不确定性给电力系统经济调度带来了新的挑战。文中利用通用分布模型拟合不同风电功率预测水平下的实际风电功率分布,并以此建立了考虑风电低估、高估成本的日前动态经济调度的随机优化模型。通过对目标函数和约束条件的转化与分析,将随机优化模型转化为一个非线性凸优化问题。结合二次规划算法和内点法,提出了一种两阶段优化算法用以求解对应的经济调度问题。最后,在含风电场的IEEE 30节点系统上,验证了所提基于通用分布的随机动态经济调度方法的有效性。     

基于拉格朗日函数鞍距分配的广义内点法

不等式约束的处理是电力系统优化分析中比较困难的问题。文中根据拉格朗日函数的鞍点理论,将优化问题的等式约束进行松弛,形成计及等式约束的原始问题以及相应的对偶问题。通过定义原始和对偶问题之间的鞍距,并将鞍距在不等式约束之间进行分配,从而形成不同的针对不等式约束拉格朗日乘子的修正方程,进一步形成不同的优化算法。推导表明,内点罚函数法只是拉格朗日鞍点理论应用的一个特例。所提出的基于拉格朗日函数鞍距分配的广义内点法可以在电力系统优化分析中进行应用,将其应用于大规模间歇式电源接入情况下的电力系统最大传输能力问题中时,IEEE 30节点系统的计算结果及IEEE 14节点系统中不同算法的比较结果表明,此算法能够有效处理潮流问题不等式约束。     

计及可中断负荷的电力系统可用输电能力计算

为分析需求响应对系统可用输电能力的影响,提出一种开放电力市场环境下可用输电能力的计算方法。以可中断负荷这一典型的需求响应资源作为研究对象,构建考虑负荷服务实体和独立系统运营商不同利益需求的双层优化模型:上层模型以负荷服务实体的成本最小为目标,确定参与需求响应的用户;下层模型以发电总报价最小为目标确定节点边际电价,同时实现经济调度。将根据需求响应和发电机组报价分配的有功功率作为基态,在此基础上计算区域间可用输电能力。求解双层模型时,运用下层经济调度模型的KKT条件可将双层优化问题转化为均衡约束数学规划问题,根据强对偶理论消除约束中的非线性项,将原模型转化成混合整数线性规划模型。最后,在GAMS环境下调用CPLEX求解化简后的数学模型。通过对PJM-5节点、IEEE 30节点、IEEE118节点和IEEE 300节点系统的仿真计算,验证了所提方法的可行性和有效性,以及在可用输电能力计算中计及需求响应的必要性。     

模型预测暂态电压稳定紧急控制的简化空间算法

采用模型预测进行暂态电压稳定紧急控制,计算效率是制约其在线应用的瓶颈。建立暂态电压稳定紧急控制的滚动优化模型。采用拉道(Radau)排列法将这个动态优化模型转换为非线性规划模型,转换之后的非线性规划模型具有高维但自由度相对低的特点。为提高计算效率,利用其自由度低的特征,采用简化空间序列二次规划算法进行求解。并对简化空间序列二次规划算法的几个关键问题进行讨论。以IEEE 3机9节点和IEEE 10机39节点系统作为测试系统,通过与全空间序列二次规划算法、标准内点法和基于有限内存存储技术的内点法的比较,验证所提算法的有效性。     

A Multiperiod Energy Acquisition Model for a Distribution Company With Distributed Generation and Interruptible Load

This paper presents a multiperiod energy acquisition model for a distribution company (Disco) with distributed generation (DG) and interruptible load (IL) in a day-ahead electricity market. Assuming that cost information for individual generation companies (Gencos) and Discos is known, the Disco's energy acquisition strategy is modeled as a bilevel optimization problem with the upper subproblem representing individual Discos and the lower subproblem representing the independent system operator (ISO). The upper subproblem maximizes individual Discos' revenues. The lower subproblem simulates the ISO's market clearing problem that minimizes generation costs and compensation costs for interrupting load. The bilevel problem is solved by a nonlinear complementarity method. An 8-bus system is employed to illustrate the proposed model and algorithm. In particular, the roles of DGs and ILs to alleviate congestion are analyzed     

应用多波前法快速求解最优协调电压控制问题

将长期电压稳定场景下的协调电压控制问题用带有微分-代数方程约束的最优控制模型来描述,借助Radau排列技术将这个动态优化问题转化为大型非线性规划模型,并采用非线性原-对偶内点法求解.重点探讨如何应用多波前方法结合近似最小度排序提高求解稀疏线性修正方程的效率.以IEEE 17机162节点系统和新英格兰10机39节点系统作为算例,通过与近似最小度法和反向Cuthill-McKee法排序下三角分解结果进行对比,证实了所述方法在计算速度上的优越性.     

基于节点不平衡功率的粒子群潮流转移控制算法

通过将潮流转移的校正控制转化为非线性规划问题,提出了基于节点不平衡功率的潮流转移控制算法。首先将常规优化问题中的功率平衡等式转化为节点不平衡功率,作为优化目标处理,避免了常规人工智能优化算法中必须先满足潮流等式后再优化求解的弊端,提高了计算速度;然后应用信息充分交流的粒子群优化方法求解该模型。为了克服粒子群算法的早熟,采用混沌序列初始化粒子位置,发生早熟停滞时进行混沌寻优,以增强搜索多样性。该方法可同时计及实施过程中的各种约束。系统负荷较重时,常规方法无法使用,但文中所述算法依然有效。利用新英格兰39节点系统验证了该方法的有效性。     

含新型统一潮流控制器的电力系统安全校正模型

统一潮流控制器(UPFC)串联侧和并联侧接于不同母线的新型拓扑使得UPFC的传统稳态模型难以适用,灵敏度类安全校正方法忽略了无功功率的影响,可能会引入新的不安全因素。基于此,提出一种适应性更强的UPFC稳态模型,并提出一种含UPFC的潮流计算优化模型。在考虑无功功率的影响后,引入0-1变量将安全校正问题转化为以调整设备数目最少和调整量最少为目标的多目标优化问题。然后,通过权重区分发电机节点和负荷节点,减少切负荷动作的发生。最后,利用极大值法将多目标优化问题转化为单目标优化问题,降低模型求解难度。116节点实际等值系统的算例测试表明,所述安全校正模型可利用最少的调整设备和调整量,消除系统过载故障。UPFC参与调控可提高系统安全校正效率。