应用同伦内点法求解电力系统无功优化

针对电力系统在某些运行状态下无功优化的可行域为空，进而导致现代原对偶内点方法迭代发散的情况，通过引入同伦理论对无功优化不可行问题进行探测。算例表明，同伦内点算法在可行域存在时与传统的原对偶内点算法具有相近的计算复杂度，在无功优化不可行时则能有效进行不可行探测，具有一定的实用前景。     

基于改进算子的免疫遗传算法的电压无功优化

针对电压无功优化问题的特点和免疫遗传算法在求解全局性优化问题中的适用性,应用免疫遗传算法对系统进行电压无功优化。在编码时采用了实整混合编码形式,求抗体相似度时进行了归一化处理,在选择操作时对适应度函数进行了变换,合理的选择变换系数的值,可以保证算法在进化前期保持种群多样性,在进化后期仍能有较快收敛速度,并在交叉变异时实数段和整数段基因采取不同的措施。取IEEE-30节点标准系统为例,利用开发的优化计算程序进行电压无功优化计算,验证了所提出的算法较其他算法在计算和收敛能力上具有优势。     

基于改进粒子群算法的高中压配电网实时电压无功优化

针对高中压配电网电压无功优化中的开关设备动作次数问题,提出了基于改进粒子群算法的实时电压无功优化方法。该方法将带有记忆与指导信息的活性因子加入适应度函数,根据配电网特点初始化粒子种群,实现实时优化计算中动作次数约束的考虑。在速度更新公式中引入约束指导分量,将位于不可行域内的粒子尽快拉回可行域,减少粒子在无效空间的搜索。对粒子群进行分群寻优,通过采取不同的适应度计算策略加速了算法的收敛。对某一实际高压配电系统进行了实时电压无功优化计算仿真测试。结果表明算法在改善系统电压、降低网损和控制动作次数方面是令人满意的。     

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。     

计及离散变量基于互补约束全光滑牛顿法的无功优化

针对电力系统无功优化确定性算法在处理离散变量时有困难及收敛域小的问题,提出把基于互补约束的全光滑牛顿算法用于含离散控制变量的电力系统无功优化。该方法使用光滑松弛函数,以避免海森(Hessian)矩阵的奇异性,将优化模型的1阶优化条件(Karush-Kuhn-Tucker,KKT)中的互补约束条件转化为光滑非线性方程,从而把非线性优化问题重构成一组非线性方程组的根求解问题,并用牛顿法进行求解。在此基础上,进一步提出以离散变量的2个边界构造其互补约束条件,并将约束条件直接嵌入到牛顿法中,实现离散变量在优化过程中的逐次逼近。算例表明:该无功优化方法具有大范围收敛性,突破了基于内点法等的无功优化技术要求系统初始点必须位于系统可行域之内的限制;采用互补约束条件处理离散变量,简单有效,能够可靠地同时得到连续变量及离散变量的最优解。     

求解无功优化的非线性同伦内点法

在无功优化计算中，由于严格的节点电压限制，网络拓扑的变化或无功电源的不足等多种原因可能会导致原问题不存在最优解。采用常规的优化方法或内点方法还不能有交地检测出这种不可行问题。该文基于非线性同伦内点法提出了检测无功优化不可行问题的新算法，该算法不仅能在原问题有解的情况下求出近似的最优解，而且能通过同伦变量的值快速并准确地判别出原问题是否出现了不可行情况，并以IEEE30节点系统为试验系统，对采用非线性同伦内点法的优化计算结果的正确性与检测优化计算中出现的不可行问题的有效性进行了验证。     

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。     

改进拟态物理学算法在交直流系统无功优化中的应用

拟态物理学算法(APO)具有较好的全局搜索能力,且能避免粒子群等算法常出现的易早熟收敛现象,具有较好的稳定性、快速收敛和鲁棒性。针对交直流混联系统无功优化问题,在矢量模型的拟态物理学算法的基础上,提出了一种基于改进拟态物理学算法的无功优化算法。为便于处理约束问题,算法中通过定义不可行度函数判断不可行解,并采用收缩因子将不可行解拉回可行域内,再通过多维搜索方法寻求最优解。通过IEEE30节点系统仿真测试,并与其他优化算法进行比较,结果表明该算法具有较好的求解效率和准确性。     

含电压不可行节点的受端电网动态无功优化方法

提出一种含电压不可行节点的受端电网动态无功优化方法。首先对无功补偿节点进行了分类,并提出系统无功补偿节点的基本概念,然后以某时段是否出现电压约束不可行节点为依据,将全天所有时段划分为可行时段簇和不可行时段簇;并在此基础上,构建了含电压不可行节点的受端电网动态无功优化模型。该模型包含了不可行时段簇和可行时段簇的动态无功优化两个子模型,对前者,该文提出了一种基于同伦内点法和并行协同进化算法的两阶段求解算法;对后者,采取免疫遗传算法求解。最后通过实际25节点的110 kV高压配电网仿真分析,验证了所提方法的有效性。     

带界约束的仿射尺度信赖域法的无功优化

为有效处理无功优化模型中不等式约束且不扩大问题的规模,建立了与无功优化问题的库恩-塔克(KKT)条件等价的新模型。通过引入对角矩阵,消去KKT系统中关于界约束的互补关系,减少了变量维数,并采用一类求解带界约束非线性方程组的仿射尺度信赖域算法。该算法具有信赖域的全局搜索性和牛顿法的超线性收敛性,并可保持无功界约束的可行性。对IEEE-30、57、118节点系统进行仿真计算,并与常规非线性优化方法比较,结果表明该方法具有较好的收敛特性和计算效果。     

考虑负荷不确定性的多目标交直流系统无功优化

提出了一种考虑负荷不确定性的多目标交直流系统无功优化方法,研究负荷模型的不确定性对交直流系统无功优化的影响。本文将系统有功损耗最小、系统电压稳定裕度最大作为目标函数,基于负荷误差的正态分布特征,并利用二层规划理论方法,建立考虑负荷不确定性的多目标交直流系统无功优化数学模型。针对交直流无功优化非线性、多变量、多约束的特点,采用内点法和遗传算法相结合的混合优化算法求解上层模型,下层模型采用实数编码的改进遗传算法求解。采用基于IEEE30标准节点改进的交直流算例对提出的方法进行验证,结果验证了本文提出方法的可行性及有效性。     

基于拉格朗日对偶松弛的多区域柔性直流互联电网无功优化

现有方法对互联后的电网进行无功优化时难以满足大规模电网实时计算、快速反应的需要,并且面临全网数据收集的难题。为了解决上述问题,采用分解协调算法的思想,提出一种基于拉格朗日对偶松弛的多区域柔性直流互联电网无功优化方法。首先根据支路潮流模型,利用二阶锥松弛和二次旋转锥松弛方法建立了多区域柔性直流互联电网的集中式无功优化模型。然后利用拉格朗日对偶松弛理论在集中式优化模型的基础上,提出了可以并行计算的多区域柔性直流互联电网无功优化方法。通过算例计算,验证了所提算法的有效性和正确性。此外,还对比分析了所述的分解协调算法和基于交替方向乘子法(ADMM)的分布式优化算法的计算结果,证明所用算法在计算时间上更具优势。     

计及设备动作次数约束与UPFC的无功优化算法

统一潮流控制器(UPFC)为电力系统无功优化提供了新的控制手段。针对实际工程中的新型拓扑,建立UPFC的多端注入功率模型和功率方程;基于将无功设备动作次数的约束还原成调节代价的思想,提出一种只含连续变量的基于原-对偶内点法的两阶段无功优化算法。南京西环网等值系统的算例测试结果表明,所提算法具有较高的计算精度和求解效率,可以有效减少无功设备的动作次数。     

用于配电网多目标无功优化的改进粒子群优化算法

针对配电网多目标无功优化的应用需求以及优化算法存在的收敛性和多样性问题,基于Pareto熵的多目标粒子群优化算法,提出一种应用于多目标无功优化的改进粒子群优化算法。该算法在全局外部档案更新过程中引入冗余集策略,避免迭代过程中陷入局部最优解。将算法应用于配电网无功优化中时,采用离散变量取整方法,加快算法的收敛速度。建立网损、电压偏差及无功补偿装置投资最小的配电网多目标无功优化模型,并以IEEE 33节点配电网络为算例进行仿真,结果表明改进后的算法兼顾了优化的收敛性和多样性,能够在不同的优化要求下得到有效的无功优化方案。     

计及UPFC的电力系统多阶段多目标无功优化算法

统一潮流控制器(UPFC)并联侧连续的无功调节能力为电力系统无功优化提供了新的控制手段。基于此,首先建立适用于新型UPFC拓扑的UPFC稳态模型;然后考虑无功设备动作次数的约束,明确多目标无功优化问题的目标函数和约束条件,建立计及UPFC的多目标无功优化模型;接着,提出一种多阶段方法对其进行求解,其中,第一阶段将原问题进行松弛并采取归一化的方法统一多个目标的量纲,第二阶段基于规格化平面约束法获取松弛问题的Pareto最优候选解集,并给出折衷解的选取方法,第三阶段基于三角罚函数法对折衷解中的整数变量进行归整,获取原问题的最优折衷整数解。最后,对南京西环网实际等值系统进行算例测试,验证了算法的有效性及UPFC在无功优化问题中的应用前景。     

基于原对偶仿射尺度内点法的电力系统无功优化算法

本文对潮流雅可比矩阵进行变换直流求取灵敏度系数,建立求解无功优化问题的线性规划模型,并提出采用一种有效的方法－原对偶仿射尺度内点法求解线性规划模型。该算法具有多项式时间复杂性。实际系统的计算结果表明,此算法的迭代收敛次数稳定,与系统规模关系不大,在求解大规模系统无功优化问题时,其性能优于具有指数时间复杂性的单纯性法。     

基于原对偶内点法的电压无功功率优化

文章以电压无功优化的二次规划模型为基础,对原对偶内点法进行了扩展,使之能处理电压无功优化控制中大量的不等式的约束。文章提出了一种壁垒参数的选取方法和控制计算步长的策略,并采用了一种有效的预测校正方法来提高算法的收敛性。     

双馈风力发电场无功支撑范围的鲁棒估计

双馈异步发电机无功功率在一定范围内可调,双馈风力发电场可作为新型无功源向电网提供无功支撑。由于风电场内网络约束的非线性以及双馈风力发电机有功功率的不确定性,难以准确估计双馈风力发电场的无功支撑范围,对此提出鲁棒估计方法。首先建立基于两阶段鲁棒优化的无功支撑范围估计模型,其中第1阶段优化给出候选的最大无功支撑范围,第2阶段优化检查在各种不确定场景下,风电场是否均可提供候选范围内的无功功率。为便于求解,通过锥松弛和对偶转化将非凸的第2阶段问题转化为凸优化问题,并通过罚因子保证松弛解的精确性。基于列约束生成算法求解该鲁棒优化模型,得到最大无功支撑范围。最后给出风电场作为无功源参与电网无功优化的策略。算例证明了所提方法可以准确估计风电场的无功支撑范围以及策略的可行性。     

基于改进Tabu搜索算法的区域电网无功优化

为了满足无功优化的实时控制要求,提出了考虑静态电压稳定的区域电网无功优化方案。该方案采用改进的Tabu搜索算法,以有功网损最小为目标进行无功优化,记录优化过程中搜索得到的前10位最优网损解;然后对这10个最优网损解进行静态电压稳定裕度计算,再运用模糊集理论,将网损最小和静态电压稳定裕度最大两个目标的优化问题转化为单目标优化问题。通过算例仿真,证明了改进Tabu算法适合于解决区域输电网无功优化问题,同时也验证了本文提出的考虑静态电压稳定性的区域输电网二级无功电压控制方案是可行的,有效的。     

基于数学形态学和遗传算法的配电网动态无功优化方法

提出了一种基于数学形态学和遗传算法的配电网动态无功优化方法，通过构造数学形态学滤波器对由染色体的等位基因构成的二值图像进行滤波，将对补偿调压设备动作次数的处理问题转化为离散二值图像的滤波问题。为提高遗传算法的计算速度，对交叉和变异操作进行了改进：基于遗传性状的思想，防止了交叉操作中对优良基因组合的破坏；借鉴粒子群算法中根据个体极值和全局极值修正个体速度和位置的思想，提出了根据基因性状进行进化变异的方法。分别采用改进遗传算法、简单遗传算法和该动态无功优化方法对某区域配电系统进行无功优化，结果验证了该优化方法的正确性和有效性。