基于异步迭代的交直流互联系统分布式动态潮流计算

交直流互联电网与调度中心独立计算模式之间存在矛盾,给电网分析和监控带来种种弊端.为克服这一矛盾,在基于异步迭代模式的分布式动态潮流(ADDPF)算法的基础上,提出了以高压直流线路为联络线的交直流互联系统ADDPF算法.该方法针对两端直流系统,直流线路在其两端子系统重复建模,内层交直流潮流计算采用交替求解法,外层将直流线路等值为交流线路构造不动点迭代格式,不断修正外边界节点注入功率实现全网潮流计算.将IEEE标准系统扩展为交直流系统进行测试,可获得与全网一致的动态潮流解.     

分布式潮流计算异步迭代模式的补充和改进

从原理上对基于异步迭代模式的互联系统分布式潮流计算方法进行了补充分析.每个子系统可以通过数据交换修正其外网的戴维南等值,通过构造基于边界节点状态量的不动点迭代格式,使得异步迭代计算能获得等同于全网潮流的计算效果.从实用性的角度补充说明了该算法的具体实现模式,将分布式计算分为实时等值、异步迭代初始化和异步迭代3个阶段,制定了各个阶段中协调层的代理机制,实现了各子系统间的完全异步运算.子系统可保留传统建模方式,加入和退出分布式计算可灵活选择,特别适合各控制中心之间分层分布能量管理系统(EMS)的应用.在IEEE 118节点系统及一个实际系统的算例中验证了算法的收敛性.     

基于潮流方程组拼接模式的互联系统分布式潮流计算

目前互联电力系统使用集中式和分布式建模2种思路来获得全局广域潮流解,2种思路各有优缺点。文中力图将两者的优点结合起来,提出了一种带有集中式特点的分布式潮流拼接算法。该算法将各子网的导纳矩阵、节点注入功率向量、节点类型信息向量拼接起来构成全局潮流方程组,据其在某个子网侧计算出全局潮流后,将其余子网的潮流数据传送回去从而获得全网的分布式潮流。拼接算法无需进行全网一体化建模或模型拼接,各子网间亦无需进行协调迭代计算,但所求得的潮流计算结果却与一体化建模时完全一致。在IEEE9节点系统上进行的数值仿真实验表明了所述拼接算法具有较突出的优势。     

计及频率变化的异步迭代分布式动态潮流

为便于分布式调度员培训仿真系统（DTS）中分布式潮流算法的应用,提出了一种计及频率变化的基于异步迭代的分布式动态潮流算法。该算法将互联系统采用协调层一子系统、发电机单元一网络单元2个不同层次的模型来表示。在上级调度中心建立协调层,由发电机单元实现频率变化时电网不平衡功率在各子系统发电机节点和负荷节点之间的分配,并进行频率仿真;在网络单元采用基于异步迭代模式的分布式算法进行全网的分布式潮流计算,通过网络单元与发电机单元之间的交替求解,求得全网频率变化仿真与潮流分布。以IEEE118节点扩展系统为例,对所提出算法进行验证,结果表明该算法能够准确地仿真分布式系统的频率变化并求解全网潮流分布。     

基于松弛牛顿法的互联电网并行分布式潮流计算方法

分布式潮流计算是解决多区域互联电网一体化潮流问题的有效方法。以松弛牛顿法潮流求解公式为出发点,首先利用矩阵分裂法,将互联电网分解为相互独立的子系统,然后利用矩阵求逆运算的Sherman-Morrison-Woodbery公式对各子系统进行协调求解,从而导出了一种新的互联电网并行分布式潮流计算方法。与基于网络分解及协调计算的分布式潮流计算方法相比,该方法具有更好的收敛性。利用基于PVM的分布式计算环境,以IEEE118节点系统为例,对所提算法进行了装配、测试以及分析,初步验证了所提算法的有效性。     

具有指数收敛速度的电力系统全分布式潮流算法

为了满足互联电力系统潮流计算对数据隐私的需求,提出了一种全分布式潮流算法。该方法由内环迭代与外环迭代组成,外环迭代基于牛顿-拉夫逊法计算雅可比矩阵,内环迭代采用全分布式算法在互联电网各分区分别求解各自的潮流修正方程。该方法不需要协调层对分布式计算进行分解协调,各分区仅需要与邻居分区交换潮流方程修正量的信息,外环迭代收敛特性与全局潮流相同,内环迭代保证收敛且具有指数收敛速度。通过IEEE39节点和118节点算例的测试表明,该方法具有较高的收敛性,适合于没有协调层的分布式潮流计算。     

基于子网边界等值注入功率的异步迭代分布式潮流算法

电网互联而管理体制的分层分区对互联电网分布式潮流计算提出了实际需求。文中提出一种基于子网边界节点等值注入功率的异步迭代分布式潮流算法。不同于Ward等值模型,提出仅保留区域联络线的子网的简化外网模型,避免了计算前的网络化简等值工作,减轻了协调层的参与程度和计算量,具有更好的分区独立性。采用异步迭代模式,通过交换内外边界节点的电压来更新外边界节点等值注入功率。对多个IEEE标准算例进行测试,并与其他方法进行比较,结果表明,所述模型和方法是有效的,适合在线应用。     

基于改进Jacobian-Free Newton-GMRES(m)的电力系统分布式潮流计算

为了提高互联电网分布式潮流算法的实用性,应尽可能减少协调计算中的交换信息.文中采用隐函数方式表示分布式潮流的边界协调方程,并采用具有自适应预处理能力的Newton-GMRES(m)方法构建分解协调算法.该方法具有Jacobian-Free特性,协调计算中只需要交换边界节点状态信息.以IEEE标准系统和大规模实际系统为算例的测试结果表明,新的分布式潮流算法具有较高的收敛性,数据交换接口简单,实用性强,适合于求解连续变化的分布式潮流问题.     

基于局域重加权的智能配电网多源分布式协调优化算法

为了实现大量间歇式新能源的充分消纳,提出了一种含高密度分布式电源的智能配电网有功和无功资源的区域分布式协调优化算法。该方法首先建立多时间段线性锥最优潮流模型,其次利用辅助变量增广Lagrangian乘子法分裂节点以实现各区域子系统潮流的空间解耦,最后提出了基于局域重加权Lagrangian的分布式优化算法,实施全网有功和无功资源的协调优化。算法上,各区域子系统无需全局协调可独立并行迭代优化,通过邻域子系统间少量的部分信息交互达到全网优化。该算法降低了通信复杂度,最大限度地保留了各子系统的独立性。算例验证结果表明,所提算法计算效率较高且收敛特性良好。     

基于松弛牛顿法的互联电网并行分布式潮流计算方法

分布式潮流计算是解决多区域互联电网一体化潮流问题的有效方法.以松弛牛顿法潮流求解公式为出发点,首先利用矩阵分裂法,将互联电网分解为相互独立的子系统,然后利用矩阵求逆运算的Sherman-Morrison-Woodbery公式对各子系统进行协调求解,从而导出了一种新的互联电网并行分布式潮流计算方法.与基于网络分解及协调计算的分布式潮流计算方法相比,该方法具有更好的收敛性.利用基于PVM的分布式计算环境,以IEEE 118节点系统为例,对所提算法进行了装配、测试以及分析,初步验证了所提算法的有效性.     

基于分解协调的分布式动态潮流计算方法研究

考虑负荷和发电机调节特性的动态潮流是EMS和DTS系统的基础功能之一.采用分解协调方式的多调度中心间分布式动态潮流计算是全网在线一体化潮流分析的一种新的途径.本文以隐函数形式的边界协调方程对全网动态潮流方程协调求解问题建模.该模型可统一考虑边界节点功率平衡和不平衡功率在分区电网间的合理分配问题.进一步,本文采用Jacobian Free NewtonGMRES方法实现协调求解过程.广域网络通信环境中的测试结果表明所提算法通信接口简单、通信次数较少,能够满足在线应用的需求.     

基于网络分割的电力系统潮流分解协调计算

因现有计算模式的速度已无法满足现代大规模电力系统实时计算的要求,故引入对等计算(P2P)模式以提供低廉而充足的计算力。为此研究了网络计算环境下的电力系统潮流计算模型,结合基于支路切割的网络分割方法和基于注入电流的潮流模型,提出了基于网络分割的电力系统潮流分解协调算法,将大规模互联电力系统分解成若干子网络,子网络间只需交换边界母线的电压状态就可完成分布式潮流计算,保证各个子网络潮流计算模型的独立性。对IEEE标准系统进行潮流计算的结果表明该法具有较高的收敛速度和计算精度,适合网络计算环境。     

含电磁环网的输配电网全局动态潮流主从分裂算法

全局动态潮流在计算发输配一体的电网预想事故后的新稳态工况时,比只在主网侧计算的动态潮流更贴近实际。为解决全局动态潮流的分布式计算问题,需要采用主从分裂法。该方法根据配电网等值将输配电网分裂后,分别在主网侧和配电网侧计算动态潮流,然后交换少量数据,实现主从迭代。根据电磁环网理论,在首次主从迭代添加起步加速环节,可以在迭代前期得到更接近真实解的系统频率增量,加快计算速度。算例表明,含起步加速的全局动态潮流主从分裂算法能够更加准确且快速地计算电网在预想事故后的新稳态工况,适用于在输配电网之间进行分布式计算。     

光伏电站分层分布式自动功率控制技术

当前含有组串式逆变器的光伏电站,因单台组串式逆变器容量相对集中式小得多,同等容量情况下总逆变器数目大增,这给近年普遍含有组串式逆变器的大型光伏电站厂站自动功率控制系统带来了控制计算、存储容量不足和指令通信下发阻塞严重等问题。为此,文中提出了在中间层增设方阵自动发电控制(AGC)的分层分布式AGC系统结构。文中研究了光伏方阵AGC一体化产品技术实现方案、方阵AGC的功率分配算法与策略,并分析给出了方阵AGC与厂站AGC系统的协作配合策略。工程现场应用测试及仿真分析结果表明所提技术能有效解决当前大型组串式光伏电站AGC系统存在的问题。     

区域电网电能质量治理市场化运营模式的设计

高渗透率分布式电能资源接入背景下市场化改革是区域电网发展的趋势.文中提出一种基于电能质量管理计划的区域电网市场化运营模式,设计了具有动态分层特性的市场运营组织架构,设计了满足区域电网稳态电能质量治理的能量管理系统,给出了区域电网源-荷能量管理子系统和区域电网网络能量管理子系统的结构和两者的互动方式,设计了基于电能质量管...     

基于大系统分解—协调理论的电力系统经济调度分布式算法

本文提出一种新的用大系统分解——协调理论进行电力系统经济调度的算法。该算法按区域将一个大的电力系统分成几个子系统，各子系统之间通过边界点耦合，将边界点的电压及区域间交换功率作为协调变量。各子系统在给定的协调变量下求解，由协调级根据各子系统优化结果对协调变量进行修正，再进行新的一轮选代。本算法解决了由于各子系统设置虚拟平衡点而给协调带来的困难，并且由于选择电网运行数据作为协调变量，有利于初值选择和在选代中修正，改善了收敛性。     

对分布式潮流协调计算收敛机理的一种新分析

异步迭代模式下的分布式潮流分解协调计算外层迭代格式的构造取决于对分解协调计算收敛机理的分析和认识。将基于同心松弛概念的池塘理论加以扩展,用来分析边界等值注入误差在潮流计算中对各节点产生的影响。在此思路下提出了4个铺垫引论,据其对分解协调算法的收敛机理从同心松弛概念这一新角度做出了理论分析,并在此基础上提出了确定协调计算合并参数的新方法——直接选取法,再将其和原有方法进行了比较讨论,给出了已有的对收敛机理理论解释之间的联系。IEEE9、39、118节点系统上进行的数值仿真实验验证了本文的分析以及直接选取法的优点。     

A complete decomposition and coordination algorithm for large‐scale hydrothermal optimal power flow problems

This paper presents a complete decomposition and coordination algorithm to solve large‐scale hydrothermal optimal power flow (HTOPF) problems. Based on the approximate Newton directions method, which decouples the first‐order Karush–Kuhn–Tucker conditions of the original problem, an HTOPF problem with cascaded hydro plants is decomposed into a thermal plant subproblem with independent optimal power flow solutions for each time period and a hydro plant subproblem combined with fixed and variable heads and cascaded plants issues. In order to verify the effectiveness of the proposed algorithm, numerical tests are performed on three large‐scale test systems with up to 3120 buses and 7 531 915 primal–dual variables over 168 time periods. Test results show that the proposed algorithm gives excellent performances in convergence and stability. It not only reduces memory usage significantly but also decreases CPU time by about 65–75%. With parallel computing, it is capable of achieving 10–20 times or even 1000 times speed without loss of optimality. © 2017 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.