基于非线性内点理论的交直流系统无功优化新模型

在交流侧有载调压变压器(Load tap changing transformer,LTC)支路中引进虚拟节点,并通过虚拟节点的电压来表示有载可调变压器支路功率方程;对于直流系统,在换流变压器的理想变压器和换流阻抗之间引进一个虚拟节点,虚拟节点电压幅值等一些变量被用来表示换流器支路方程;耦合方程把不同坐标系下的方程耦合到一起,由此建立了交直流混合系统无功优化问题的二阶新模型。预测-校正原对偶内点法被用来实现这个无功优化问题,该模型的海森矩阵在优化过程中是恒常矩阵,只需要计算一次,这样缩短了内点法的计算总时间。通过测试系统对新模型与传统模型进行仿真计算比较,结果验证了所建模型有较好的收敛特性。     

计及电压稳定约束的微电网动态最优潮流

为使微电网并网运行满足电压稳定性和经济性要求,将改进后的小扰动电压稳定指标引入微电网最优潮流模型中,并研究了多时段动态负荷下的最优潮流算法。在有载调压变压器模型中引入虚拟节点,以消除模型中的变比及因变比而产生的高阶项,并计及分布式电源及储能单元的影响在直角坐标系中建立了微电网动态优化潮流的二阶新模型。进一步通过在拉格朗日方程进行泰勒展开时保留高阶项和利用近似最小度算法进行节点优化编号,对传统内点法进行改进。修正计算中所使用的常系数海森矩阵与改进内点法相结合,从而提出一种常系数海森矩阵内点法,有效地解决了计算精度与迭代效率之间的矛盾。在ETAP环境下建立微电网模型,应用所提方法进行优化计算,计算结果表明,在改进的小扰动电压稳定指标约束下,所提模型和算法能够满足微电网运行经济性和电压稳定性的要求。     

电力系统最优潮流新模型及其内点法实现

为了加快内点法求解电力系统最优潮流OPF(optimal power flow)问题的计算速度,通过在有载调压变压器LTC(load tap changing transformer)支路模型中增加虚拟节点,其支路功率方程由该节点的电压来表达,使其不含有变压器变比这个变量,由此在直角坐标系中建立了电力系统最优潮流问题的二阶新模型。该模型的海森矩阵在优化过程中是恒常矩阵,只需要计算1次,缩短了内点法的计算总时间。利用列近似最小度法COLAMD(column approximate minimum degree)对内点法牛顿方程的系数矩阵进行节点优化排序,以减少三角分解注入元的产生,从而进一步减少优化时间。通过对IEEE14到IEEE300的5个测试系统进行了仿真计算,结果验证了所建模型与方法的正确性与有效性。     

一种计算电力系统电压稳定临界点新模型

对有载调压变压器模型进行修正,在有载可调变压器模型中引入虚拟节点,并通过该节点的电压来表示理想变压器对功率、电压的转换关系,建立了有载调压变压器的二次型模型,由此在直角坐标系中提出了新型电压稳定临界点非线性规划模型。该模型的二阶导数是常数,其海森矩阵是精确的常系数矩阵,在预测校正原对偶内点法迭代过程中只需要计算一次,不需每次迭代都进行更新,从而缩短了每次迭代的计算时间。基于标准IEEE14、30、118、300和模拟1338节点系统(S-1338)的5个测试系统进行了仿真计算,算例结果表明:所提模型的迭代次数和计算结果与常规模型一致,但计算速度却有较大提高。     

电力系统无功综合优化的线性规划内点法

本文采用原对偶路径跟踪法直接求解无功综合优化问题的非标准形式的线性规划模型,通过消去松驰变量和部分拉格朗日乘子变量,使得在每步迭代中求解的线性方程组的系数矩阵为对称稀疏矩阵,可用三角分解法有效求解。实际系统的计算结果表明,当系统的约束手变量数目增加时,此算法的迭代次数变化较少。     

一种求解无功优化的支路追加内点法

在传统内点法的基础上,提出了一种求解无功优化的支路追加内点法——将线路和变压器模型整合为统一的支路模型;采用支路追加方式来实现内点法中雅克比矩阵和海森矩阵的求解;将优化模型中目标函数与等式约束的求导过程合并。通过以上改进措施,有效地降低了无功优化的公式推导和编程工作量,提高了算法的效率。最后通过IEEE14、IEEE30和IEEE118等系统的仿真计算,验证了该算法的快速性和有效性。     

电力系统无功优化线性规划问题中线性步长的动态调整策略

提出了一种电力系统无功优化线性规划问题中线性步长的动态调整策略。利用潮流雅可比矩阵直接变换求取灵敏度系数矩阵,并引入信赖域思想,建立了基于信赖域的无功优化新模型,采用原?对偶内点法直接求解。IEEE14节点、30节点、57节点系统的计算结果表明,该算法能有效解决无功优化线性步长的选择问题,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,可用于电力系统无功优化的实用化计算。     

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。     

基于仿射变换闪点算法的大电网无功优化

本文采用基于仿射变换的内点算法进行大型电力系统无功优化。这种方法，将标准化后的约束系数矩阵进行分块处理，通过利用矩阵求逆的反演公式，保留了系数矩阵高度稀疏的特点，极大地加快了计算速度，降低了对内存的需求量，从而使用于大型电网无功优化的内点算法向实用化前进了一步。对实际电网的优化计算表明，本文算法具有良好的特性。     

基于进化规划方法的新型电压无功优化模型和算法

基于进化规划方法，提出了一种新型的电压无功优化模型和算法，利用高压网络支路电抗远大于电阻和节点电压相角差小的特点以及变化调整的注入功率表示，该模型将非线性无功潮流方程组简化为常系数线性化方程组，从而大幅度提高进化过程的迭代速度。另外，在算法中还采取了修正措施，以保证线性化精度。最后，通过算例验证了本文算法的有效性。     

基于定常海森矩阵的配电网三相最优潮流模型

含有高比例分布式电源和多种离散可调设备的主动配电网最优潮流问题,实质上是一种非凸、非线性混合整数优化问题,这类问题的求解速度较慢。文中提出了基于定常海森矩阵的配电网三相最优潮流模型,模型中考虑了三相变压器、具有三相耦合特性的分布式电源、分相调压器等设备的二次模型,以保证海森矩阵为常数。通过增加支路电流为待求变量,提出直角坐标系下三相变压器的二次模型,使优化模型的海森矩阵为常数阵,从而降低最优潮流的计算时间。构建了计及分布式电源三相功率耦合特征的配电网三相最优潮流模型,比较了二次罚函数和高斯罚函数对离散控制变量的处理效果,并应用预估—校正原对偶内点法对优化模型进行求解。同时,提出加入调压器的二级迭代最优潮流策略,从而进一步优化目标值。最后,通过算例验证了所建模型与所提方法的正确性与有效性。     

基于稀疏技术的原对偶内点法电压无功功率优化

文章结合电力系统的稀疏特性,提出了一种基于稀疏技术的原对偶内点法电压无功优化控制数学模型,并给出了提高原对偶内点法计算速度的措施。     

基于自动微分和过滤线性搜索的非线性内点算法

非线性内点法已被广泛应用于求解大规模电力系统最优潮流问题。提出一种非线性内点算法,使用自动微分技术取代传统手动编程求导来计算雅可比矩阵和海森矩阵,还在寻优过程中使用过滤线性搜索技术,提高了搜索的可靠性和收敛速度。算例计算表明,该算法具有收敛性能好,可扩展性强和计算速度快的特点,具有应用于电力系统实时运行环境的潜力。     

基于改进内点法的含风电场的系统最优潮流计算

提出一种基于改进现代内点法的含风电场的电力系统静态最优潮流算法。通过简化异步发电机模型,将异步电机的滑差引入到计算变量中;将风电机组的机械功率与电磁功率之差作为等式约束加入到算法中。通过修正内点法中的雅可比矩阵和海森矩阵,进行求解。该算法保持了内点法的鲁棒性等优点,算例测试结果显示了该方法的可行性和有效性。     

交直流系统可利用传输能力的评估

提出了一种基于内点法的适用于交直流系统求解可利用传输能力的新方法。由交直流网络间的耦合关系和换流器转换方程, 推导出直角坐标系交直流系统的Jacobi、Hessian 矩阵, 进而用原始-对偶内点法求解计及电压幅值和热稳定约束的交直流系统ATC。针对静态电压稳定约束下交直流系统直流控制方式会发生调整的情况, 提出分段求解交直流系统ATC的方法, 该方法能方便考虑直流变量约束及运行方式的调整。经算例验证该算法在交直流系统ATC计算中对初始值选择要求不高, 收敛迅速。     

非线性原-对偶内点法无功优化中的修正方程降维方法

针对无功优化模型中含有离散变量的问题,采用非线性原–对偶内点法进行求解。根据卡罗需–卡恩–塔克条件下修正方程结构稀疏的特点,首先将松弛变量和不等式拉格朗日乘子的增量用决策变量的增量表示,再将其代入修正方程并从中消去变比和无功电源出力的增量,最终降维后方程仅含节点电压幅值及相角、等式拉格朗日乘子增量。在计及变比和无功补偿装置出力的离散性约束条件下,通过增加无功电源出力作为优化变量,保证了修正方程中变比的海森矩阵始终为对角矩阵,扩展了降维处理方法的适用范围。算例结果验证了该降维方法的有效性。     

快速解耦牛顿法最优潮流

通过研究拉格朗日乘子的特点，结合电力系统支路参数特性，本文解决了牛顿法最优潮流算法海森矩阵元素合理常数化问题，在此基础上，提出了快速解耦牛顿法。该算法在选代过程中不必重新形成扩展海森矩阵的因子表，显著地缩短了每次选代时间。本文讨论了不同解耦方式对最优潮流的收敛性影响。计算实例表明，本文算法的收敛性好。     

A Heuristic Constructive Algorithm for Capacitor Placement on Distribution Systems

This paper presents a heuristic constructive algorithm (HCA) for optimal capacitor placement on distribution systems. This is a nonlinear mixed integer optimization problem. In the proposed approach, the integer variables are represented using sigmoid function, thus interior point optimal power flow formulation can be applied to obtain sensitivity indexes based on Lagrange multipliers, reactive power, and bus voltage. The methodology is applied to two power distribution systems, and the results are compared with those obtained using a genetic algorithm approach.