计及FACTS装置的可用输电能力计算

利用功率注入法,建立广义统一潮流控制器(generalized unified power flow controller,GUPFC)和线间潮流控制器(interline power flow controller,IPFC)的数学模型。将GUPFC和IPFC的目标控制约束及运行约束即内部功率平衡约束和考虑等效功率注入模型的潮流约束嵌入到最优潮流计算模型中,得到计及GUPFC和IPFC的可用输电能力(available transfer capability,ATC)计算模型,并利用跟踪中心轨迹内点法对模型进行求解。IEEE-30节点系统的仿真计算显示GUPFC对节点电压和多条线路甚至某一子网络潮流的灵活控制能力及IPFC对线间潮流的合理分配能力;同时验证模型和算法的有效性和可行性。     

基于树木生长算法的含UPFC的最优潮流计算

最优潮流(OPF)计算是一个非凸优化问题,统一潮流控制器(UPFC)的引入增加了OPF问题的非凸程度,使得基于内点法的传统优化算法难以获取全局最优解。文中提出基于树木生长算法(TGA)的计及UPFC的最优潮流计算方法,将发电成本与有功网损、电压偏移加权作为目标函数,并考虑网络与UPFC设备的安全运行约束,优化了OPF模型。最后基于IEEE 30节点系统以及南京西环网116节点实际系统进行算例测试,对比TGA、粒子群与内点法的结果,并使用蒙特卡洛方法对不同的启发式算法分别进行50次计算,验证了TGA具有更好的求解精度与鲁棒性。     

基于信赖域内点法的最优潮流算法

在电力市场环境下 ,诸多问题 (例如实时电价、网络阻塞管理和可用传输能力的计算等 )都需要最优潮流 ( OPF)作为理想的工具。文中基于信赖域的思想提出了求解 OPF的新算法。该算法连续求解线性规划 ( LP)子问题 ,通过信赖域决定线性化步长的选取 ,由多步中心校正原—对偶内点法求解信赖域 LP子问题 ,并采用了一个物理策略以改善 OPF算法的稳定性。对国外一个 662节点实际电力系统进行了数值计算 ,结果表明该算法是快速、鲁棒的 ,具有实用意义     

含统一潮流控制器的拟线性化动态最优潮流

统一潮流控制器(UPFC)具有强大的潮流控制能力,但是目前工程中的控制策略仅停留在控制站层面;含UPFC的动态最优潮流计算可以有效提高电网的安全性和经济性,但是其计算效率低、收敛性差,难以满足电网实时性要求。基于此,通过解耦、代换、热启动和迭代更新4个步骤,提出对初值不敏感的线性化动态最优潮流模型,并研究拟线性化的UPFC模型,最终建立含UPFC的拟线性化动态最优潮流模型。基于等值原理,从地区电网数据中提取南京西环网117节点等值系统,采用简化原对偶内点法对其进行求解测试,算例结果表明所建模型具有较高的计算效率和计算精度。     

潮流和最优潮流分析中FACTS控制器的建模

综述了最近FACTS控制器的数学模型在电力系统潮流和最优潮流分析中的新进展.不仅讨论了单换流器FACTS控制器,如静止同步并联补偿器(STATCOM)和静止同步串联补偿器(SSSC);而且也讨论了多换流器FACTS控制器,如统一潮流控制器(UPFC)、相间功率控制器(IPFC)、通用统一潮流控制器(GUPFC)和电压源型直流输电(VSC HVDC).此外还讨论了基于电压源换流器技术的HVDC的数学模型.不仅涵盖FACTS控制器的单相数学模型,而且也涉及FACTS控制器的三相数学模型.此外,还探讨了多换流器FACTS控制器的电流、电压以及功率等不等约束在潮流计算中的数学模型及计算机实现.     

基于内点半定规划法的含UPFC的最优潮流

传统最优潮流(OPF)问题是一个非凸优化问题,统一潮流控制器(UPFC)的引入进一步增加了OPF问题的非凸程度,因此传统内点法无法有效保证所得解的全局最优性。基于此,将对初值选取不敏感、具有全局收敛能力的内点半定规划(SDP)算法推广至计及UPFC的电力系统OPF问题中,将UPFC变量添加至系统状态变量中,并对增广变量进行优化重组,利用直角坐标的二次形态将含UPFC的OPF问题映射到SDP空间。对IEEE 30、57、118、300节点系统和一个实际系统进行算例测试,结果表明所提算法有效保证了所得解的全局最优性,对增广变量的优化重组有效提高了算法的计算效率和数值稳定性。     

基于二阶网络模型的电力系统最优潮流计算

提出了一种基于二阶网络模型的最优潮流(Optimal Power Flow,OPF)模型;基于二阶网络模型的OPF不仅可以克服直流OPF的缺点,即准确地描述出线路上的有功损耗,且可以转化成非线性的凸规划,从而保证快速收敛到全局最优解。基于二阶网络模型的OPF问题,采用鲁棒性好、收敛速度快的预测校正内点法求解。为了显示模型的合理性和相应算法的有效性,采用IEEE30节点、IEEE118节点和IEEE300节点3个测试系统进行数值仿真。     

基于滤波器-信赖域方法的最优潮流算法

在电力市场环境下，求解诸多问题都需要最优潮流作为理想的工具。该文基于滤波器和信赖域的思想提出了求解最优潮流的新算法：由信赖域决定线性化步长，线性规划子问题由多步中心校正原一对偶内点法进行求解，并采用了考虑电网拓扑的物理策略和动态调整线性规划子问题的收敛判据策略来改善最优潮流算法的稳定性和收敛性。该算法通过逐次求解线性规划子问题，在滤波器中利用多目标规划的优超(Domin Rllce)概念决定是否接受新的点，算法本身具有非单调的性质。通过与预测一校正方法的比较，进一步验证了多步中心校正方法的求解效率。对系统规模从14节点到662节点的7个电力系统作了全面的数值计算，计算结果表明，该算法具有较高的稳定性和快速收敛性，具有实用意义。     

基于改进MCCIPM的含TCPST电力系统最优潮流计算

随着可控移相器(TCPST)在现代电力系统中应用水平的逐渐提高,计及TCPST的系统最优潮流(OPF)计算迎来了新的挑战。文中提出了一种基于改进内点法的含TCPST电力系统OPF计算方法。首先,结合TCPST接入系统的等效功率注入模型,以系统有功网损最小为目标建立含TCPST的最优潮流模型;其次,为提高收敛速度,文中针对多中心-校正内点法(MCCIPM)进行改进,提高了仿射方向迭代步长并重新配置关键映射参数;最后,基于改进后的MCCIPM,在IEEE 14、IEEE 30和IEEE 118节点网络完成OPF计算。测试结果表明,TCPST具有控制线路潮流分布的能力,验证了文中计算方法在求解效率上的优越性。     

计及线路电阻随温度变化影响的电力系统最优潮流

传统最优潮流(OPF)虽然将电网的经济性、安全性和电能质量进行了很好的统一,但在其数学模型中,仅考虑了电网线路的电气模型,而忽略了实际情况下线路的电热耦合关系,因此采用传统OPF计算结果作为实际电网调度运行的参考有着较大的偏差。在电热协调理论的基础上,根据线路温度和线路电阻之间的电热联系,建立了考虑电热耦合关系的温度OPF模型。此外,为进一步提高算法的计算效率,对电、热模型进行解耦计算,然后基于内点法进行求解。最后,通过对IEEE 5节点系统,MATPOWER中的Case 30、Case 2736、Case 3012节点系统以及一个实际1856节点系统进行仿真测试,验证了该模型和算法的有效性与正确性。     

Modeling of the generalized unified power flow controller (GUPFC)in a nonlinear interior point OPF

With the progress of installing the latest generation of FACTS devices, namely, the convertible static compensator (CSC), several innovative operating concepts have been introduced to the historic development and application of FACTS. One of the novel concepts is the generalized unified power flow controller (GUPFC) or multi-line UPFC, which can control bus voltage and power flows of more than one line or even a sub-network. The GUPFC should have stronger control capability than the UPFC. A mathematical model for the GUPFC consisting of one shunt converter and two or more series converters is developed and implemented in a nonlinear interior point OPF algorithm. Numerical results with various GUPFC devices based on the IEEE 30 bus system and IEEE 118 bus system demonstrate the feasibility as well as the effectiveness of the GUPFC model established and the OPF method proposed     

Robust modeling of the interline power flow controller and the generalized unified power flow controller with small impedances in power flow analysis

The interline power flow controller (IPFC) and the generalized unified power flow controller (GUPFC) are two innovative configurations of the convertible static compensator (CSC) of FACTS. In this paper, direct modeling of the practical series or/and shunt operating inequality constraints of the IPFC and the GUPFC in power flow calculations are presented. Special initialization of a solution with the IPFC and GUPFC is also derived. Furthermore, an impedance compensation technique is proposed to deal with the numerical instability or the numerical difficulty of the IPFC and GUPFC models when either their coupling transformer impedances are too small or they are transformer-less controllers. Condition number analysis of the Newton power flow equations is given to get insights of the numerical instability of the voltage sourced models of the IPFC and GUPFC with small impedances. Numerical examples are given based on the IEEE 118-bus system, IEEE 300-bus system and a large scale system with 1000-buses.     

Optimal power flow by BAT search algorithm for generation reallocation with unified power flow controller

Optimal power flow with generation reallocation is a suitable method for better utilization of the existing system. In recent years, Flexible AC Transmission System (FACTS) devices, have led to the development of controllers that provide controllability and flexibility for power transmission. Out of the FACTS devices unified power flow controller (UPFC) is a versatile device, capable of controlling the power system parameters like voltage magnitude, phase angle and line impedance individually or simultaneously. The main aim of this paper is to minimize real power losses in a power system using BAT search algorithm without and with the presence of UPFC. Minimization of real power losses is done by considering the power generated by generator buses, voltage magnitudes at generator buses and reactive power injection from reactive power compensators. The proposed BAT algorithm based Optimal Power Flow (OPF) has been tested on a 5 bus test system and modified IEEE 30 bus system without and with UPFC. The results of the system with and without UPFC are compared in terms of active power losses in the transmission line using BAT algorithm. The obtained results are also compared with Genetic algorithm (GA).     

基于半定规划法的含分布式潮流控制器最优潮流

分布式潮流控制器能够灵活地提升现有线路的输电能力,从而降低系统运行成本,但该设备的引入会增加电力系统最优潮流问题的复杂度与非凸程度。针对分布式潮流控制器的结构及原理进行了分析,提出一种简化的稳态功率模型,并考虑到装置运行时各串联单元自身容量限制,给出实际电网中分布式潮流控制器线路的潮流可行域。基于此,采用对初值选取不敏感的半定规划法建立含分布式潮流控制器的系统最优潮流模型,并选用原对偶内点法进行求解。算例测试结果表明,所提方法能有效解决含分布式潮流控制器的系统潮流优化问题。     

基于统一潮流控制器(UPFC)的电力系统潮流控制

统一潮流控制器(UPFC)作为一种典型的FACTS装置,综合了FACTS元件的多种灵活控制手段.基于UPFC的基本原理、数学模型,介绍具有UPFC的电力系统的潮流计算方法.算例表明,UPFC可以控制线路的潮流分布,有效地提高电力系统的稳定性.