计及电压弹性力的多动态无功装置优化运行

为提升受端电网电压支撑能力和减少直流连续换相失败风险,文中提出一种多动态无功装置运行优化方法。首先,考虑故障后电网电压恢复速度和直流熄弧角变化关键特征,提出适用于受端电网的电压弹性评估指标,精确衡量受端电网故障后的电压恢复能力;然后,以电压弹性最大为优化目标,多动态无功补偿装置无功出力为优化变量,考虑受端电网潮流平衡、节点电压上下限等稳态约束和暂态约束条件,建立多维非线性含微分方程的数学优化模型;最后,采用粒子群算法对上述模型进行优化求解,以实际苏州南部电网为例进行仿真验证,结果表明文中方法可有效提升短路故障后电网电压恢复速度,并减少直流连续换相失败次数。     

计及电压不可行节点的配电网低电压治理方法

提出一种计及电压不可行节点的配电网低电压治理方法。首先给出了配电网电压不可行节点的基本概念,然后在配电网电压无功控制分区的基础上,构建了考虑电压不可行节点的广域无功控制的低电压治理模型。该模型包含无功补偿薄弱区的电压控制模型和无功补偿非薄弱区的无功优化两个子模型。对应的目标函数分别为电压不可行节点的电压越下限量最少和网损最低,约束条件则在传统的无功优化模型上更新电压不可行节点的电压幅值安全下限值。为了提高求解效率,采用一种并行协同进化算法求解所建模型。通过杭州某实际10 kV 55节点配电网进行仿真分析,验证了所提方法的有效性。     

考虑暂态电压稳定的含高渗透率风光的电网动态无功规划方法

随着电网中风电、光伏渗透率的逐渐提高,电网暂态电压稳定问题愈加严重,提出一种考虑暂态电压稳定的含高渗透率风光的电网动态无功规划方法。构造基于电压二元表的区域暂态电压安全裕度指标和无功规划基准场景;基于所提指标给出动态无功补偿装置的布点方法,建立差异化动态无功补偿优化模型,利用多目标灰狼优化算法求解配置容量,并采用改进的熵权逼近理想解距离法筛选出动态无功补偿装置的待配置方案;利用摄动法确定最终配置方案,确保所得规划方案适用于所有场景。改进的IEEE 39节点系统和实际电网的仿真结果验证了所提规划方法的普适性和合理性。     

含电压不可行节点的柔性目标无功优化模型

提出一种含电压不可行节点的柔性目标无功优化模型。结合无功优化不可行问题的薄弱节点信息,提出了薄弱区的基本概念,并在基础上构建了柔性目标无功优化模型。该模型包含薄弱区的电压控制模型和非薄弱区的无功优化2个子模型,对应的目标函数分别为电压不可行节点的电压越下限量最少和网损最低,约束条件则在传统的无功优化模型上更新电压不可行节点的电压幅值安全下限值。采用代表薄弱区与非薄弱区种群先后更新策略的协同进化算法求解所建模型,通过63节点厂站模拟系统进行仿真分析,验证了所提方法的有效性。     

基于动态多种群粒子群算法的低压配电网电压无功优化

粒子群算法已在配电网无功优化领域中得到广泛应用,而基本粒子群算法在求解多约束条件的低压配电网电压无功优化问题时耗时过长。为解决这一问题,提出了利用动态多种群粒子群算法对低压配电网进行电压无功优化方案。动态多种群粒子群算法通过轮盘赌将粒子按照各节点电压合格、各节点无功补偿容量不超过预设值和系统总无功不过补偿这3个约束条件进行动态分组,粒子根据改进的粒子速度位置更新公式飞行搜寻,最后获得满足以上约束条件的电压无功优化问题最优解。本文提出的电压无功优化方案将分散并联电容器组与配电变压器调压相结合,与集中补偿无功方式相比,节点电压偏移程度更小、电网损耗更低。本文应用的约束优化粒子算法与基本粒子群算法相比,运行速度大幅提高,计算结果较为优化。     

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。     

考虑节点补偿容量上限的弱环配网无功优化

为了合理确定节点无功补偿的位置和容量上限,基于遗传算法和弱环状配网特点,通过引入无功补偿分布因子来处理环网,提出一种可动态确定含弱环配网的节点补偿容量上限算法。综合考虑补偿效益和节点电压约束,通过计算补偿净效益最大、节点电压约束两种情况下的节点无功补偿容量上限,有效压缩了遗传算法的寻优空间。通过对IEEE33节点系统算例的分析,验证了算法在含弱环配网无功优化中的实用性。     

计及电压不可行分区的配电网无功规划方法

为了高效解决中大型配电系统的无功规划,提出一种计及电压不可行分区的配电网无功规划方法。首先,在电压不可行节点概念基础上,定义电压不可行分区,进而构建配电网无功优化模型。该模型包含无功补偿选址与定容、降损与无功容量优化2个子模型。前者以消除电压异常节点为目标;后者则以降低有功损耗及补偿容量为目标,同时将电压质量作为约束条件纳入目标函数。考虑到无法准确掌握配电拓扑中各节点负荷,定义两种基于系统总负荷的负荷分配模型,研究不同负荷场景对节点电压分布影响。然后,采用改进的引力搜算算法求解无功优化模型。最后,通过对某实际34节点10 kV配电线路进行仿真分析,验证所提规划方法的有效性。     

基于分支定界—原对偶内点法的日前无功优化

现有的日前无功优化模型较少考虑次日电压稳定问题,且算法无法准确处理离散变量及时段间耦合约束。针对此现状,提出了一种计及分区动态无功储备的日前无功优化模型,并采用分支定界—原对偶内点法对其进行求解。在求解过程中,利用分支定界树使离散变量逐步逼近离散值,通过合理的分支剪支策略满足离散变量的时段间耦合约束,将日前无功优化问题转换为一系列仅含连续变量的单时段无功优化问题进行求解。IEEE 30和IEEE 118节点系统的仿真结果表明了所提模型与方法的有效性。     

于多代理的无功电压协调控制模型在含风电场电网中的应用

利用多代理技术的智能性、分布性及协调性等特点,结合灵敏度法和向量—距离算法,提出基于多代理的电网无功电压协调控制模型,以解决约束大规模风电并网的电压稳定问题。该模型综合节点间物理距离和电气距离,建立区域级、地区级多代理（Agent）无功协调控制模型,使其能够根据电网实测数据计算电压无功灵敏度,并据此动态更新电网的无功电压控制区域划分,使分区内的无功电压强耦合,分区间的无功电压弱耦合,从而优化无功补偿设备的控制策略,以降低因无功流动而引起的网损,该模型能够在全局范围内对控制策略寻优,突破了分布式Agent局部求解的局限性。在甘肃某含风电场电网中的应用实例验证了该控制模型的有效性。     

基于多目标优化的电网直流承载规模评估方法

合理评估受端电网的多馈入直流承载规模,对指导电网建设和维持电网安全稳定具有重要意义。考虑直流落点、机组出力分配、无功补偿对受端电网直流承载规模的影响,在分析广义有效短路比可量化节点电压对直流馈入支撑强度的基础上,采用广义有效短路比指标、暂态电压支撑强度指标及网损指标和发电机成本费用指标,以及考虑受端电网安全运行的多约束条件建立联合优化直流落点和机组出力分配的模型,基于利用循环递增直流馈入容量和重复求解优化模型获取满足约束条件的优化解集,以及对解集按逆序进行安全校验的方式,提出了基于多目标优化评估受端电网最大直流承载规模的方法。在此基础上,进一步建立基于多目标优化无功补偿增加最大直流承载规模的方法。最后以IEEE 39节点系统和河南规划电网作为多馈入直流受端电网进行仿真分析,验证了所提受端电网最大直流承载规模分析方法的可行性和有效性。     

有源配电网动态无功优化解耦方法研究

为了精准、高效求解动态无功优化这一强时空耦合的混合整数非线性规划问题,提出一种松弛–聚类–校正无功优化解耦策略。该策略首先松弛离散变量与电容器组全天投切次数约束,求得电容器组补偿节点24 h最优无功补偿值;其次,基于K-Means聚类划分时段并确定各时段电容器组实际补偿容量;最后,校正连续变量确定动态无功优化结果。该策略在求解动态无功优化过程中仅需求解非线性规划模型,降低求解规模的同时可获得满意度较高的无功调度结果。优化过程中,设计一种多机制自适应学习粒子群算法进行求解,该算法根据所建模型特点融合3种具有不同优势的粒子进化机制,迭代过程中动态调整3种机制的执行概率以充分发挥各机制的优势,从而克服传统粒子群算法收敛速度慢、易陷入局部最优的缺陷。算例采用IEEE-33节点系统验证所提解耦策略与求解算法的有效性。     

考虑降低暂态电压失稳风险的动态无功优化配置方法

为了降低系统动态负荷尤其是电动机负荷比重越来越大带来的电网暂态电压失稳风险,提出了一种考虑降低暂态电压失稳风险的动态无功优化配置方法。综合考虑动态无功补偿装置的安装地点和容量,使得系统暂态电压失稳的风险最小和动态无功补偿的成本最小。该方法首先通过暂态电压失稳风险指标和灵敏度指标确定关键故障集合、动态无功补偿的候选节点,然后将各个动态无功补偿装置的容量作为变量引入烟花优化算法中求解。为了减少优化过程的时间,在优化算法中增加了一个火花筛选的环节。IEEE39节点算例仿真结果表明,该方法与仅考虑动态无功补偿装置地点的优化方法相比,在相同的无功补偿成本下能更好地降低暂态电压失稳风险。     

基于解耦内点法与混合整数规划法的区域电网动态无功优化算法

动态无功优化在提高电网电压质量、降低网损和减少离散调压设备日动作次数方面具有重要作用,在数学上它是一个含绝对值约束的多时段大规模非线性混合整数规划问题,其高效求解是一个难题。为此,提出了一种基于解耦内点法和混合整数规划的动态无功优化两阶段算法。第1阶段,利用sigmoid函数处理绝对值约束以实现原模型的连续化,采用解耦内点法思想构建KKT修正方程的对角带边结构,实现了模型的时段分块解耦高效求解;第2阶段,将原模型在当前连续解附近线性化,构建涉及原模型所有约束条件的混合整数线性规划模型,由此决策出离散无功控制设备的优化解。通过某地区26节点的算例仿真,验证了本文算法的有效性。     

基于SVG的电网多节点电压不平衡综合抑制方法

文中提出静止无功发生器(SVG)用于电网多节点电压不平衡治理的综合补偿策略。首先结合对称分量法建立了电网多节点不平衡分析数学模型,研究了单台SVG补偿多节点电压不平衡的机理;其次以2种电网不平衡优化治理目标(各节点负序电压幅值平方和最小及各节点电压稳态不平衡度不大于2%)构建了关于SVG的不平衡综合补偿优化模型,分别依据非线性规划原理和几何辅助分析对优化模型进行了求解;在此基础上,文中利用电能质量监测设备和SVG构建不平衡综合治理系统,通过在线阻抗测量、在线指令优化实现了不平衡综合抑制的SVG在线控制;最后通过PSCAD搭建电网模型验证了所提方法的有效性。     

多直流受端电网多无功装置协调控制优化方法

充足的无功补偿是保证多直流受端电网运行稳定性和安全性的有效措施.本文提出了一种综合评价指标对直流落点近区发电机无功出力进行优化控制排序,并以此为基础制定了多直流受端电网内无功装置协调控制优化方法.首先分析了受端电网稳态运行时多无功装置不同配比对暂态电压稳定的影响,然后根据发电机动态无功支撑指标、发电机优化选择指标制定了多无功装置的协调控制优化方法,从而达到合理利用现有无功装置提升受端电网电压稳定性的目的.仿真结果表明,与华中电网现有运行方式相比,本文提出的方法不仅增强了受端电网的抗冲击能力,而且降低了落点近区的旋转备用容量,具有良好的经济性.     

实时数字仿真平台RTDS上的在线无功优化分析

通过在RTDS中对某实际电网进行无功优化前后的系统网损和电压对比分析来验证在线无功优化算法的效果。首先,在RTDS平台上构建仿真系统模型和运行系统模型,得到无功优化前的系统网损和电压;然后,提出一种无功优化模型,用原始—对偶内点法求解得到优化控制策略并在RTDS平台上实现;再进行了系统无功补偿前与补偿后的网损及电压比对;最后,以某实际电网为例,仿真验证了在线无功优化算法的实现效果。所提为检测在线无功优化算法和自动电压控制系统提供了方法。     

基于支持向量回归的直流受端电网动态无功需求在线评估

暂态电压稳定性已经成为直流受端电网安全的重要威胁之一,实时在线的动态无功源管理和控制是应对这一挑战的有效手段。因此,有必要研究直流受端电网的动态无功需求在线评估技术,量化评估动态无功设备对电网暂态电压稳定性的支撑作用。以往,主要依赖时域仿真法对大电网的暂态电压稳定性进行分析,由于计算耗时较长等原因导致其在线应用受限。针对这一问题,提出了基于支持向量回归(SVR)的直流受端电网动态无功需求在线评估方法。首先,建立了能够量化评估电网暂态电压稳定性的STVSI-SVR模型,然后提出了以该模型为基础的动态无功储备评估算法。相比于传统的基于时域仿真的分析方法,该算法能够快速地计算出合理的结果,满足在线应用的需求。最后在我国某实际受端电网模型上测试了算法的有效性。     

基于Benders分解的电网最小新增无功补偿容量优化算法

本文提出了一种电网最小新增无功补偿容量优化模型,不仅考虑相关导则中对无功补偿容量要求的约束,而且增加了电网运行约束条件,包括最高、腰荷和最低负荷运行方式下的节点电压、线路潮流等约束条件;根据模型特点,将模型分解为上下2层子模型,并利用Benders分解实现子模型之间的协调求解。最后,以江苏500kV电网为例,对本文模型和算法进行验证,结果表明了其正确性和有效性。     

STATCOM在电网暂态电压稳定中的应用仿真

由于动态无功补偿能力不足,受端电网有可能会面临暂态电压稳定问题。本文在介绍动态无功补偿装置STATCOM的工作原理和模型基础上,以北京电网2011年网架结构为背景开展了静止无功补偿器(STATCOM)在北京电网中的应用仿真,论证了STATCOM对电网暂态电压的动态支撑作用。通过对其安装效果进行仿真计算和分析比较,提出了STATCOM在电网暂态电压稳定中的应用建议。