基于蚁群算法的配电网故障恢复重构

研究了故障后输电线路的重构优化问题,提出了一种求解目标最优的故障恢复重构算法。该算法基于蚁群算法,以电压稳定为前提,建立了以降低网损和操作开关数目最少为目标的数学模型。该算法不依赖初始参数的设置,具有全局搜索的能力,可通过改变权重系数将网损、开关操作数目等多目标优化问题转化为单目标优化,提高算法效率。实例证明该算法可以准确得到配电网故障后电网重构的最佳方案。     

采用多目标网格进化算法并面向对象的舰船电网重构

考虑系统失电负荷量、电网有功损耗、线路负荷分配失衡度和开关操作次数,构造出舰船电网重构模型.以网格为载体,在邻域范围内进行选择、交叉和变异,采用精英策略,提出基于多目标进化并面向对象的舰船电网智能重构方法.该方法在不影响解的全局最优性的基础上,极大缩短了算法执行时间,并将各种Pareto重构算法的共同属性和操作抽象出来形成公共基础平台,改进超体积指标计算方法,实现不同算法性能间的公平比较.算例分析结果表明,在算法运行时间及所获解集的趋近度和分布度方面,所提方法均优于NSGA-Ⅱ和SPEA2.     

在线多预想故障静态电压崩溃预防控制

提出在线多预想故障静态电压崩溃预防控制问题的数学模型及相应的数值计算方法。该模型以最小控制代价为目标,综合考虑了预防控制后正常运行点的可行性及多预想故障条件下的静态电压稳定裕度要求。对于多预想故障静态电压崩溃预防控制问题的求解,借鉴规划领域积极约束集策略的思想,在裕度扫描的基础上确定关键预想故障集,根据关键预想故障集计算预防控制策略,而后对预防控制后的电网进行裕度扫描,确定新的关键预想故障集,循环执行直至所有预想故障条件下的静态电压稳定裕度都得到满足。通过福建电网的数字仿真验证了模型的正确性及算法的有效性。     

改进粒子群优化算法在电力系统多目标无功优化中应用

采用自适应聚焦粒子群优化(AFPSO)算法对电力系统进行无功优化.以最优控制原理为基础,引入静态电压稳定性指标,建立了综合考虑系统有功网损最小、电压水平最好以及静态电压稳定裕度最大的多目标无功优化模型,并采用模糊集理论将此多目标优化问题转化为单目标优化问题.通过最小化各目标的隶属度最大值(指标差的隶属度值大),从而只提升差的指标,使系统整体性能提高.同时,采用罚函数的形式处理负荷节点电压和无功发电功率2个状态变量不等式约束.在IEEE 57节点系统上进行测试,通过仿真测试及不同算法优化结果的对比,表明AFPSO算法在实现系统经济运行的同时也增强了电网的电压稳定,同时证明了AFPSO算法的有效性和优越性.     

多预想事故静态电压稳定预防控制阻塞管理方法

首先建立了考虑多预想事故静态电压稳定约束的阻塞管理模型。对实际系统而言,该模型是一个含大量预想故障电压稳定约束的最优潮流问题。针对该问题采用Benders分解算法进行分解,并提出了一种结合连续潮流方法的串行求解策略。以阻塞费用最小为目标函数,并以系统正常状态的运行约束构造主问题;以节点不平衡功率最小为目标函数,并以故障状态静态电压稳定约束构造子问题。迭代过程中应用连续潮流法对预想故障进行扫描,选择一个最严重故障构造子问题,因此每轮迭代只需求解一个子问题,向主问题返回一个Benders割,提高了Benders分解算法的求解效率。该方法可用于大规模系统求解含多预想故障电压稳定约束的阻塞管理问题。改进IEEE30节点系统的仿真结果验证了所提方法的有效性。     

考虑可靠性约束的舰船电力系统故障重构策略

网架重构是舰船电力系统发生故障时恢复供电的有效措施。考虑到舰船电力系统的特殊工况,故障重构时有必要考虑重要负荷的供电可靠性和电能质量,为此提出了一种考虑可靠性约束的舰船电力系统故障重构策略。利用图论建立了供电可靠性与电网拓扑之间的关联模型,并通过深度搜索算法遍历重要负荷节点的所有供电路径。基于二阶锥规划建立了故障重构凸优化模型,并进一步通过多面体逼近算法将模型转化为混合整数线性规划问题以加速求解。通过系统仿真并对比分析,结果表明所提出的算法能快速获取全局最优解,所得到的故障重构策略能保证重要负荷的电能质量与供电可靠性。     

基于改进微分进化算法的电压稳定约束最优潮流

建立了考虑静态电压稳定性的电力系统多目标最优潮流模型,该模型以同时降低火电机组的发电成本和提高系统静态电压稳定性为优化目标函数,并采用L指标来量化系统电压稳定性.针对标准微分进化算法容易陷入局部收敛的缺点,引入基于Logistic混沌映射的子代重构技术和控制参数动态调整策略对DE算法进行改进以提高全局收敛性.IEEE 30节点系统的仿真结果验证了本文所提最优潮流策略的合理性和有效性.     

兼顾电压稳定的电网安全裕度指标研究

针对电力系统中的连锁跳闸现象，在电网最大安全裕度前提下，对兼顾系统电压稳定的问题展开研究。通过总结继电保护设备在连锁故障发生过程中可能存在的误动情况，提出了一种综合评价电网连锁故障的安全指标，在此基础上，基于雅可比矩阵的最小特征值指标来衡量电网静态电压稳定水平。结合两者，构造了一种兼顾电压稳定和电网对于连锁故障具有高安全性的预防模型，并利用粒子群算法对此模型进行求解。在IEEE39节点系统上模拟演示，验证了该方案的适宜性和实用性。     

互联电网静态电压稳定预防控制模型及其算法

提出了基于区域电网间断面功率约束的互联电网静态电压稳定预防控制模型及其算法。该预防控制模型以控制代价最小为目标,约束条件包含了正常运行状态下的可行性约束、预想故障状态下的静态电压稳定裕度约束,以及各个运行状态下区域电网间传输断面的功率约束。该模型不但可以保证互联电网在各种运行状态下的静态电压稳定性,且能满足区域断面之间的交易功率约束。针对互联电网分层分区管理的特点,进一步建立了互联电网静态电压稳定预防控制的分解协调优化模型,并采用分解协调内点法求解。仿真结果表明了所提互联电网静态电压稳定预防控制模型及其算法的正确性及有效性。     

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。     

考虑直流输电的电力系统无功备用优化

目前无功备用研究较少涉及包含直流输电线路的电力系统。提出一种针对交直流混联系统的电力系统无功备用优化模型。基于交直流混联潮流方程,该模型首先利用发电机端电压及无功功率控制灵敏度定义直流输电系统的有效无功备用。以此为目标,在考虑各种系统约束的情况下建立考虑交直流混联的电力系统无功备用优化模型。针对无功备用优化模型耦合两个运行状态而难以准确求解的缺陷,提出一种解耦方法进行求解。对改进IEEE 39节点系统的算例分析结果表明,所提无功备用定义可有效衡量系统的无功电压水平,而所提模型可以有效提高含直流输电线路电力系统的无功备用和电压稳定裕度,保障电力系统的安全稳定性。     

考虑带泵类负载感应电动机影响的静态电压稳定性分析

为了更准确计及泵类负载机械特性对配电网静态电压稳定的影响,建立了一种将感应电动机T型等效电路与泵类负载机械特性相结合的感应电动机负荷模型。将其用于配电网潮流计算,采用前推回代法求解。进而将其用于连续潮流计算,建立了带泵类负载多台相同感应电动机的等效负荷模型,分析负荷连续增长对配电网静态电压稳定的影响。采用IEEE33节点算例对提出的模型与方法进行仿真验证,并与负荷按恒功率因数增加模型的连续潮流进行了对比。仿真计算验证了所提方法的合理性和有效性,表明采用该模型所得的静态电压稳定裕度要小于采用恒功率因数负荷计算结果,更接近工程实际情况。     

基于三相不平衡的分布式光伏接入配电网的优化配置研究

为了准确分析分布式光伏接入导致的配电网不平衡,针对配电网三相不平衡,给出了一种基于分布式光伏接入配电网的优化配置。选择三个目标函数(光伏容量比、系统网络损耗、电压稳定裕度),并且建立考虑三相不平衡的分布式光伏多目标优化配置模型。为了解决粒子之间互不占优的问题,使用最小角度的多目标粒子群算法求解,通过算例验证模型和方法的有效性。结果表明,配电系统三相不平衡得到了有效改善。所做研究工作为我国分布式电源接入配电网的发展提供了参考和借鉴。     

采用本质多目标进化算法的舰船电网故障智能恢复决策

经典多目标决策方法通过直接或利用层次分析法给定各目标权因子,再进行多目标综合。这种算法存在局限性,如缩放因子或模糊集参数实时调整难、获取最优解效率低等。现有舰船电网故障恢复方法仅给出负荷投切方案,且不考虑舰船线损。在严格定义＂支配＂、＂目标支配＂和＂约束支配＂3个概念的基础上,利用解的非支配关系,提出采用本质多目标进化算法并面向开关的故障智能恢复决策,该方法毋需权因子、缩放因子和模糊集参数,并实现了故障恢复后线损最小,在获得Pareto解集后,再作目标偏好选择,给出最优开关动作序列,提高了获取最优解的效率,解决了多约束条件下解的支配关系判别难题。算例分析证实了该方法可行、有效,且优于经典多目标方法。     

计及电压稳定性评估的配电网DG选址定容的研究

近些年配电网设备的运行越来越接近极限状态,使配网中也开始出现电压稳定问题。针对目前DG接入配网的研究大多未考虑电压稳定的因素,提出一种计及电压稳定性评估的配电网DG选址定容决策方法。通过对传统电压稳定指标进行改进,将电力系统允许的电压运行范围纳入稳定评估指标中。在综合考虑电压稳定性、系统网损和电流裕度指标的基础上,采用(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution, TOPSIS)多目标决策方法对DG接入配电网的位置和容量进行决策。通过两节点系统算例与传统电压稳定指标的对比,验证了改进的电压稳定评估方法的合理性。通过IEEE33节点系统算例分析,验证了DG选址定容策略的可行性和有效性。     

基于不确定二层规划模型的主动配电网故障恢复方法

针对含分布式风力和光伏发电并网的主动配电网故障恢复问题,采用不确定二层规划理论建立计及新能源出力不确定性的主动配电网故障恢复模型。所建立的模型以开关状态改变为上层控制变量,以置信度形式的故障恢复综合满意度指标为上层决策者的目标。以故障恢复后的配电网能量调度方案为下层决策变量,以置信度形式的主动配电网综合运行成本为下层决策者的目标。基于博弈论方法并采取混沌粒子群算法分别设计上层优化和下层优化的求解过程,得到配电网故障恢复方案。最后通过一个算例验证了该方法的正确性和有效性。     

An application of reference point‐based NSGA‐II for power system congestion management ensuring system stability

In this paper, we formulate the power transmission congestion problem as a multiobjective optimization problem and solve it using the reference point NSGA‐II (R‐NSGA‐II) technique. Restructuring of the electric power industry has led to intensified use of the transmission grid, thereby causing more frequent power transmission congestion. Congestion threatens the power system security and reliability and is therefore a crucial issue in the unbundled power system scenario, which is usually managed by rescheduling the generators and the demand. Stability considerations should also be incorporated within the congestion management (CM) methodology so as to ensure secure stability margins post CM. In this paper, we formulate the CM problem in a pool model as a true multiobjective optimization problem with the three conflicting objectives of minimizing CM cost and maximizing the voltage stability margin and the transient stability margin. The multiobjective CM problem is solved using the R‐NSGA‐II method, which is a modification of the well‐known non‐dominated sorting genetic algorithm II (NSGA‐II) optimization algorithm. R‐NSGA‐II makes use of decision maker (DM)‐supplied preference information to guide the search for better solutions corresponding to the DM's preferences. The R‐NSGA‐II‐based CM approach is tested and verified on the IEEE‐39 bus system model, and its performance is compared with those of NSGA‐II and other reported method. The results obtained demonstrate that the proposed method is capable of obtaining Pareto‐optimal solutions as per the user's choice with fewer iterations, and therefore could be effectively used for solving the multiobjective CM problem. © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

基于改进双层聚类多目标优化的配电网动态重构

随着配电网的高速发展,电力用户对供电可靠性的要求越来越高。针对现有配电网动态重构中开关次数难以约束,系统节点功率变化对配电网潮流分布的影响以及单一聚类算法负荷识别不足的问题,提出基于形态与幅值的双层聚类。外层以皮尔逊为相似度量进行形态相似聚类,内层以欧氏距离为相似度量进行幅值相近聚类。建立减小网损、提高电压稳定性、均衡馈线负荷、减少开关操作次数的多目标优化数学模型,采用改进粒子群算法完成配电网多目标动态重构。仿真结果表明,较静态重构开关操作次数降低了54.76%,减小电能15 575.4 kW·h,降低了39.28%,较重构前电压偏移指数降低49.1%,负荷均衡度改善41.9%。该研究所提改进的双层负荷聚类相比FCM聚类,准确度提高了11%,聚类效果更加接近原始数据。该动态重构方案可提高配电网运行的可靠性。     

含光储系统的增量配电网时段解耦动态拓展无功优化

从增量配电网安全运行及经济效益出发,针对高渗透率分布式光伏接入配网引起的相关问题,构建以系统有功损耗、电容器及变压器调节代价、储能调节代价综合最小为目标的时段解耦动态拓展无功优化模型。在传统无功优化的基础上增加储能有功调节能力和光伏无功调控能力,将动态无功优化解耦为多时段静态无功优化,采用灾变遗传算法求得含高渗透率光伏及储能的增量配网无功优化方案。仿真结果表明,提出的时段解耦动态拓展无功优化模型能够提高增量配电网的无功优化效果,在减少电网损耗、降低设备调节成本的同时,兼顾电网电压运行的安全性。     

满足静态电压稳定增强要求的发电机最佳调整方法

为增强电力系统的静态电压稳定性,同时最大限度地减小运行人员的操作工作量,提出了一种综合经济性和静态电压稳定性的发电机最佳调整模型。该模型以发电机参与调整台数最少和发电成本最小为目标,约束条件包括系统负荷裕度满足设定提升要求和电力系统安全运行要求。该问题的数学本质是一个多目标非线性混合整数规划问题。为实现上述问题的求解,首先以线性灵敏度方法快速估算所需调整出力的发电机,求解控制数量最少的整数规划问题。然后以发电成本最小为目标,利用线性规划法求解各台发电机的调整出力值。最后在IEEE39节点算例和IEEE118节点算例进行仿真验证,结果表明所提模型与求解方法能很好地解决系统的静态电压稳定性增强控制问题。