计及发电机无功约束的最优乘子潮流计算方法比较

基于牛顿-拉夫逊法的最优乘子法已经广泛用于电力系统潮流计算中.其中比较突出的是S.Iwamoto等人提出的直角坐标最优乘子法、H.W.Dommel等人提出的极坐标下阻尼牛顿法以及王宪荣等提出的极坐标准最优乘子法.采用上述三种方法对IEEE57、118标准算例以及北美3 199、6 739节点实际系统进行了大量计算,比较了它们在计算速度、鲁棒性和适应性等方面的差别,探讨了潮流计算迭代中发电机PV-PQ节点类型转换对最优乘子法计算过程和结果的影响.数值结果表明,阻尼牛顿法与发电机PV-PQ节点类型转换之间的适应性差,极坐标准最优乘子法计算速度相对较快、受节点类型转换影响小、鲁棒性好.     

用于改进潮流计算中PV-PQ节点类型转换逻辑的非线性规划模型

由于无功容量的限制,电力系统潮流计算中经常要进行PV-PQ节点类型转换,传统转换逻辑容易引起数值振荡,甚至错误识别节点类型而导致潮流发散。针对该问题,文中提出一种非线性规划模型以改进PV-PQ节点类型转换逻辑,采用现代内点算法求解。模型以无功容量作为约束条件,通过目标函数控制系统电压,避开了节点类型转换。同时,无功的优化配置可以增强维持系统电压的能力,增大无功裕度;结合现代内点法求解,模型表现出了处理大规模和重负荷系统的优良性能。对IEEE-118系统和一个实际系统的仿真验证了该模型的优势。     

极坐标系准最优乘子病态潮流解法研究

本文提出的极坐标系准最优乘子牛顿法病态潮流算法，相对于以往极坐标系病态潮流算法而言，有明显进展，本文算法十分简捷，计算精度高，易于纳入常规牛顿一拉夫逊潮流算法，且附加计算量极少。本文的研究还解决了牛顿一拉夫逊潮流算法对初值的敏感性问题。对国内１１４节点的实际电力系统十余种运行方式及对典型的１１节点、１３节点和４３节点系统所作的计算，验证了本文算法的有效性。     

牛顿法最优潮流的改进

对牛顿法最优潮流提出了改进措施,将发电节点有功功率、无功功率以及补偿节点无功功率作为状态量处理,通过拉格朗日乘子求取Pgi和Qgi简化了不等式约束的处理,改进后的方法不再需要罚函数法.改进后的算法程序实现简捷,计算速度快,收敛性能好,计算结果准确可靠.     

牛顿法最优潮流的改进

对牛顿法最优潮流提出了改进措施 ,将发电节点有功功率、无功功率以及补偿节点无功功率作为状态量处理 ,通过拉格朗日乘子求取Pgi和Qgi,简化了不等式约束的处理 ,改进后的方法不再需要罚函数法。改进后的算法程序实现简捷 ,计算速度快 ,收敛性能好 ,计算结果准确可靠     

采用乘子罚函数的牛顿法最优无功潮流（一）

该文提出了一个牛顿法与乘子罚函数法相结合的最优无功潮流新算法。该算法以牛顿法作为寻优的基本方法,并以网损最小为目标函数,对等式约束采用Lagrangian乘子法处理,对所有变量不等约束采用乘子罚函数法处理,对可调无功函数不等约束,则采用“有效等约束集”的概念,通过Lagrangian乘子法处理。这样不仅保证了修正矩阵的高度稀疏性,又可使越界的变量、函数较快地进入可行域之内。计算结果表明,该算法不仅收敛性能好,而且计算速度快,是行之有效的方法。该文的算法用Fortran77语言编制成了程序,分别对IEEE6节点、30节点、118节点系统等进行了试算,取得了满意的结果。     

提高电力系统潮流计算收敛性方法的比较分析北大核心CSCD

为提高大型电力系统潮流计算的收敛性,现阶段主要采用最优乘子法、张量法和自适应LevenbergMarquardt(LM)方法。分别对这3种方法在数值特点、稀疏实现和计算量方面进行了分析和比较。分析发现,最优乘子法计算永不发散且对牛顿法的修改和增加计算量最少,但计算结果容易陷入局部解;基于插值的张量法对重负荷系统补偿效果较好,但数值稳定性有待改进;自适应LM法能够得到潮流方程的精确最小二乘解,但迭代步的计算较为复杂。采用1个标准系统和2个实际系统进行仿真实验,仿真计算结果表明,相比其他两种方法,自适应LM法具有更好的鲁棒性和数值稳定性,但其实用化依赖于高效的稀疏实现。     

提高电力系统潮流计算收敛性方法的比较分析

为提高大型电力系统潮流计算的收敛性,现阶段主要采用最优乘子法、张量法和自适应LevenbergMarquardt(LM)方法。分别对这3种方法在数值特点、稀疏实现和计算量方面进行了分析和比较。分析发现,最优乘子法计算永不发散且对牛顿法的修改和增加计算量最少,但计算结果容易陷入局部解;基于插值的张量法对重负荷系统补偿效果较好,但数值稳定性有待改进;自适应LM法能够得到潮流方程的精确最小二乘解,但迭代步的计算较为复杂。采用1个标准系统和2个实际系统进行仿真实验,仿真计算结果表明,相比其他两种方法,自适应LM法具有更好的鲁棒性和数值稳定性,但其实用化依赖于高效的稀疏实现。     

基于功率下垂节点与两步式分析的扩展潮流计算模型

为实现大电网潮流计算无解时的可靠调整，提出一种基于功率下垂节点与两步式分析的扩展潮流计算模型。首先定义功率下垂节点并讨论其在不同场景下对潮流收敛性的影响；给出考虑功率下垂节点的扩展潮流计算模型的定义式，并通过简单算例验证模型恢复潮流可解性的有效性；为确定节点转换逻辑，提出两步式分析方法，将网络划分为PQ子网与PV子网，从电压与功角两个角度来确定需要进行类型转换的节点；进行状态回溯计算，通过回溯点处的左特征向量确定动作发电机，并确定调整方案。在IEEE 118节点系统与TEXAS 2000节点系统进行仿真，并与基于内点法的最优潮流（OPF）法等多种方法进行对比，验证所提策略的有效性与优越性。     

电力系统综合节能的有功与无功功率协调优化

针对将有功功率与无功功率分开优化的不合理性,将网损以发电费用最小的原则分摊到各个发电机上,建立电力系统综合节能的有功与无功功率协调优化模型.在求解模型时,首先利用梯度法初始收敛速度快的特点将控制变量迅速收敛至最优解域,同时通过节点和支路类型转换处理节点电压和支路潮流越限问题;在最优解附近系统起作用不等式约束集基本确定的情况下,再利用牛顿法的二次收敛特性,求解精确最优解,提高了牛顿法的计算效率.研究结果可以为自动发电控制和自动电压控制系统的协调优化控制提供参考.在IEEE-30节点系统上的仿真结果验证了所建模型和算法的有效性.     

黑启动过程中的负荷恢复

研究了黑启动中的负荷恢复与系统并网问题，将基于直角坐标的最优乘子牛顿潮流法与灵敏度技术相结合，采用连续线性规划法对负荷恢复阶段出现的N-1潮流不可行和状态越限问题建立了恢复控制的模型和算法。然后建立了负荷恢复阶段仿真各子系统频率变化过程的模型和算法，针对子系统的并网问题建立了基于连续线性规划的并网压差发电调度算法，有效地解决了并网电压差优化控制问题。用标准测试系统和实际电网的数值仿真试验证明了模型和算法的有效性。     

基于最优乘子潮流确定静态电压稳定临界点

给出了一种基于最优乘子潮流求静态电压稳定临界点的新方法.与连续潮流或直接法求解电压崩溃点不同,该方法从潮流的可行域外出发,利用潮流迭代过程中最优乘子的值和最小二乘解提供的信息,沿注入功率变化的方向逼近电压崩溃点.给出了判别和计算鞍结型和约束诱导型分岔点的方法,分析了逼近过程中的各种可能情况.对多个算例测试的结果表明:所提出的方法通过几次迭代即可收敛于静态电压稳定临界点,计算结果与应用连续潮流和直接法一致.     

Power injection modeling and optimal multiplier power flow algorithm for steady-state studies of unified power flow controllers

This paper presents an optimal multiplier based Newton-Raphson power flow algorithm for reliably and efficiently handling power systems with embedded flexible AC transmission systems (FACTS) devices such as unified power flow controllers (UPFCs). A power injection transformation of a two voltage source UPFC model is derived in rectangular form. After detailed analyses of issues in implementation of UPFCs in power flow programmes by various power flow algorithms, the optimal multiplier power flow method for ill-conditioned systems is adopted. The proposed UPFC model and power flow algorithm have been programmed and vigorously tested in a number of systems. The results on the IEEE 30-bus test system and a 306-bus practical system are reported and compared with conventional user defined model type programmes, which clearly illustrate the effectiveness of the proposed algorithm.     

A comparison of the optimal multiplier in polar and rectangular coordinates

Studies of the optimal multiplier (or optimal step size) modification to the standard Newton-Raphson (NR) load flow have mainly focused on highly stressed and unsolvable systems. This paper extends these previous studies by comparing performance of the NR load flow with and without optimal multipliers for a variety of unstressed, stressed, and unsolvable systems. Also, the impact of coordinate system choice in representing the voltage phasor at each bus is considered. In total, four solution methods are compared: the NR algorithm with and without optimal multipliers using polar and rectangular coordinates. This comparison is carried out by combining analysis of the optimal multiplier technique with empirical results for two-bus, 118-bus, and 10 274-bus test cases. These results indicate that the polar NR load flow with optimal multipliers is the best method of solution for both solvable and unsolvable cases.     

静态电压稳定分析的故障筛选和排序方法

提出一种新的故障筛选和排序方法。首先,定义一种负荷裕度阈值,用连续潮流法计算此裕度下的潮流工况,在此工况下,利用最优乘子法依次求解所有的开断潮流,将有解的大部分开断作为安全故障筛选掉,少量无解的则为不安全故障。然后,在基态下利用最优乘子法依次求解不安全故障的开断潮流。有解则为危险故障,并用连续潮流法求解负荷裕度,按裕度给出排序;无解则为失稳故障,结合最小二乘潮流解失配量中隐含的校正控制灵敏度信息,使用序列线性规划法给出使潮流恢复有解的最小切负荷代价,据此代价来排序失稳故障。新英格兰10机39节点系统的仿真结果验证了所提出的方法能快速、可靠、全面地实现电压稳定的故障筛选和排序。     

考虑负荷电压静特性的最佳乘子牛顿潮流算法

当考虑负荷电压静特性时，潮流方程不再为状态变量的二次函数，传统的求解病态潮流问题的最佳乘子牛顿法无法实施，该文提出了考虑负荷电压静特性的最佳乘子牛顿潮流算法。通过引入附加的状态变量并补充相应的潮流方程，使考虑负荷电压静特性后的直角坐标潮流方程仍保持为状态变量的二次函数，进而可以用最佳乘子牛顿法求解病态潮流问题。使用该方法能够保证潮流计算不发散，并且最佳乘子的求取同样简单，无近似，可以很容易地嵌入到常规的牛顿法潮流程序中，典型系统的数值试验结果表明了所提方法的正确性和有效性。     

基于实时电价的微网PSO最优潮流算法研究

针对含多种DER的中压微网系统,提出基于实时电价的微网PSO最优潮流算法。首先推导了包含可中断负荷且与大电网可双向潮流交换的微网经济成本方程及包含能量流失的蓄电池运行约束方程。考虑了目前备受关注的PM10对健康的影响,综合经济、环境、健康成本及多种约束,以微网24小时运行费用最小为目标,建立了微网综合经济运行的优化模型。之后,提出基于牛顿-拉夫逊最优潮流算法的混沌PSO算法,结合某电力市场的实时电价和通过负荷预测获取的负荷曲线,在满足负荷需求的前提下,实现可中断负荷、蓄电池、DER与大电网功率的经济共享。最后,在Matlab环境下编程实现了该混沌PSO最优潮流算法。通过对某中压微网系统4种运行状态下的经济性分析,验证了该方法的正确性和有效性。     

潮流不可解评估方法的比较

电力系统在线电压稳定监视与控制中,故障态潮流发散的情况经常出现。识别其是否确实为失稳故障、准确评估其不可解程度及其提供校正控制用的灵敏度信息是对不可解潮流解算技术的3个基本要求。最优乘子牛顿法、基于直接求解KKT条件的最优潮流法和新近提出的故障型连续潮流法是3个可以处理潮流不可解的技术。前两者提供了在功率注入空间某种距离最近的临界点,而故障型连续潮流法提供了故障参数空间最近的临界点。文中应用这3种方法对IEEE 118节点标准系统进行了计算,从识别的可靠性、不可解程度评估的准确性和灵敏度信息的合理性等方面对它们进行分析和比较,结果表明所得到的不可解程度评估和排序结果存在差异,都包含了控制灵敏度信息。     

最优乘子法在电流注入型保留非线性潮流计算中的应用

随着电力系统规模的扩大,对电力系统潮流算法的收敛性和计算速度提出了更高的要求。为此,提出一种带有最优乘子的电流注入型保留非线性潮流计算方法。首先根据直角坐标系潮流方程的特点,给出了一种最优乘子的计算方法,该方法只需求解一元三次方程,不需再额外增加任何计算量。在此基础上,将最优乘子应用于电流注入型保留非线性潮流计算,在潮流计算迭代过程中,采用最优乘子调整电压修正量,提高了潮流计算的收敛可靠性和收敛速度。系统算例表明,所提出的方法能在潮流方程无解时保证潮流不发散,在潮流方程有解时提高潮流计算速度。     

基于源-荷功率动态匹配的海上平台电力系统静态电压稳定分析

对海上平台电力系统进行静态电压稳定分析是保证其安全性、可靠性的前提.针对海上平台电力系统多平衡节点特征,基于透平发电机组和旋转负荷群的源-荷特性建立计及源-荷功率动态匹配特性的扩展连续潮流模型;针对海上平台电力系统的机组小容量特征和旋转负荷的生产要求,基于机组出力和节点电压的限值确立静态电压稳定分析边界约束;推导扩展连续潮流增广雅可比矩阵,提出基于牛顿-拉夫逊法的静态电压稳定分析方法.对某海上平台电力系统的静态电压稳定分析结果表明,与传统牛顿-拉夫逊法相比,所提方法不仅能找出随负荷增加的电压薄弱节点,且能给出各机组适应负荷增加的出力值.