应用近似动态规划算法求解安全约束随机动态经济调度问题

针对大电网安全约束随机动态经济调度(DED)问题的求解时间太长,提出了应用近似动态规划算法快速求解不含抽水蓄能电站电网的安全约束随机DED问题的方法。建立了随机DED问题的虚拟存储器模型,以系统的正旋转备用容量作为存储变量,构建系统相邻时段的状态转移方程,并考虑了各输电线路和断面的安全约束。以风电场日前功率预测曲线为基础,通过拉丁超立方抽样产生风电场出力的误差场景,并逐一场景递推求解每个时段的二次规划模型以对各个时段的值函数进行训练,形成收敛的值函数,再代入预测场景求解以获得最终的优化调度方案。该方法实现了对随机DED模型各个场景和各个时段的解耦求解,将一个大规模优化问题分解为一系列的小规模优化问题,有效提高了对大电网随机DED模型的求解速度。以某一实际省级电网为算例,通过与场景法和鲁棒优化调度方法的比较验证了所提出模型和求解方法的正确有效性。     

基于复合储能的微电网运行模式平滑切换控制

针对微电网由并网运行向非计划孤岛切换过程中功率出现不平衡的问题,在不改变分布式电源运行控制模式前提下,将超级电容器和蓄电池组成的复合储能装置作为微电网孤岛运行时的主电源。制定微电网并网转非计划孤岛切换控制策略,确保切换前后重要负荷正常供电和分布式电源正常运行;微电网由孤岛向并网运行切换时,通过对复合储能装置进行预同步控制,有效地减少了孤岛向并网运行切换时的冲击和振荡,确保运行模式切换过程中的平稳过渡。算例结果验证了所提方法的有效性。     

基于2阶轨迹灵敏度的暂态稳定约束最优潮流计算

针对现有基于轨迹灵敏度技术的暂态稳定约束潮流计算中存在的问题,计算出发电机转角对控制变量的2阶轨迹灵敏度,并利用1阶和2阶轨迹灵敏度更精确地描述发电机转角与所有发电机有功和无功出力之间的2阶泰勒展开表达式。此外,根据时域仿真,将多机系统等值为单机无穷大母线系统,并根据等值系统的临界功角轨迹建立严格的暂态稳定判据。据此可建立更为合理的暂态稳定约束最优潮流模型。新英格兰10机39节点和英国20机100节点系统的仿真结果验证了该方法的准确性和有效性。     

基于单机无穷大母线等值和轨迹灵敏度的暂态稳定最优励磁控制

为进一步降低电力系统暂态稳定控制代价,提出通过最优控制系统快速动态装置的设定值来保证系统在故障情况下的暂态稳定性。基于单机无穷大母线等值和轨迹灵敏度法,提出暂态稳定最优励磁控制二次规划模型,通过调整发电机电压调节器参考电压设定值来控制系统的稳定性。根据单机无穷大母线等值,在暂态稳定最优励磁控制模型中引入严格的暂态稳定判据;并借助轨迹灵敏度和稳定裕度指标提高计算效率。采用稳定裕度指标后避免寻找临界稳定轨迹,从而节省大量仿真时间。在新英格兰39节点10机系统和某省级692节点138机实际系统上的仿真结果验证了所提算法的可行性和有效性。     

模型预测暂态电压稳定紧急控制的简化空间算法

采用模型预测进行暂态电压稳定紧急控制,计算效率是制约其在线应用的瓶颈。建立暂态电压稳定紧急控制的滚动优化模型。采用拉道(Radau)排列法将这个动态优化模型转换为非线性规划模型,转换之后的非线性规划模型具有高维但自由度相对低的特点。为提高计算效率,利用其自由度低的特征,采用简化空间序列二次规划算法进行求解。并对简化空间序列二次规划算法的几个关键问题进行讨论。以IEEE 3机9节点和IEEE 10机39节点系统作为测试系统,通过与全空间序列二次规划算法、标准内点法和基于有限内存存储技术的内点法的比较,验证所提算法的有效性。     

基于多代理技术的分布式模型预测长期电压稳定紧急控制

将分布式模型预测控制方法应用于电力系统长期电压稳定紧急控制器设计,重点解决如何将大系统的在线滚动优化问题转化为若干个子系统的在线协同优化问题。在寻优过程中,利用各子系统优化目标函数的凸组合构造全局优化目标函数,通过迭代和网络通信共同求解该分布式优化问题,使系统达到纳什均衡点的收敛性得到提高。此外,根据分布式模型预测控制算法和多代理技术之间的共同性,利用Matlab和JADE在优化计算和面对代理编程方面的优势,提出并构建一种适用于分布式模型预测控制算法的多代理系统,在各子系统间实现了对滚动优化问题的并行求解。新英格兰10机39节点系统上的仿真计算验证了所提方法的有效性。     

基于Radau排列的非线性模型预测紧急电压控制器设计

将非线性模型预测控制方法应用于紧急电压控制器的设计,并以准稳态近似为基础建立滚动动态优化模型,该模型旨在协调各种电压控制手段,从而维持系统的长期电压稳定性。滚动动态优化问题的目标函数综合考虑了电压偏移和控制成本,等式约束包括了连续?离散时间微分?代数方程组。为提高求解滚动动态优化模型的效率,采用Radau排列法将该模型转化为非线性规划问题,并采用内点法解法器IPOPT求解该问题。在新英格兰10机39节点系统上的计算结果验证了所提方法的有效性。     

求解暂态稳定约束最优潮流的混合算法

借助单机无穷大母线等值建立严格稳定判据,将轨迹灵敏度和微分进化技术结合起来求解暂态稳定约束最优潮流问题。以临界稳定功角作为暂态稳定约束功角阈值,并用预测失稳时刻修正功角阈值,提高了功角阈值的准确性和优化精度。按照单机无穷大母线等值,将故障分为稳定故障、极度稳定故障、一般不稳定故障和极度不稳定故障,将极度稳定故障从暂态稳定约束中剔除,省略相应灵敏度计算。为充分发挥改进轨迹灵敏度法的快速收敛特性和微分进化算法较强的全局搜索能力,提出将两者适当结合构造求解多故障暂态稳定约束最优潮流问题的混合算法。所提微分进化种群规模和计算量大大减小;含不稳定故障规格化稳定度的评价函数值更能综合反映种子的安全经济指标。在3机和10机试验系统上验证了所提算法的高效性和实用性。     

求解离散无功优化问题的精确连续化方法

提出了一种求解离散无功优化问题的新算法。该方法对离散变量进行二进制编码,从而将离散变量转化为若干0-1变量的线性组合,并将二进制变量约束转化为等价的互补约束,再利用非线性互补函数将互补约束转化为等价的非光滑方程,对其进行光滑化处理后,将原问题转化成可微的非线性规划问题,并采用非线性原对偶内点算法求解。此外,还对离散变量编码的原理以及应用原对偶内点法中遇到的求导难点进行了介绍,并通过几个不同规模试验系统的计算分析,验证该方法能有效处理离散变量,而且具有良好的收敛性和精确性。     

采用两种外部等值技术的多区域无功优化并行算法比较

在介绍Ward和REI等值分区的基础上,对采用Ward等值和REI等值技术的多区域电力系统无功优化并行算法求解思路进行详细分析说明,对两种等值并行算法所采用的外部等值网络修正和外层协调计算方法进行了总结。通过采用主从型并行计算模式,运用Matlab并行计算平台和工作站机群型硬件平台分别实现采用两种等值技术的多区域无功优化并行计算。以IEEE39节点系统、某538节点实际系统和某695 节点实际系统作为算例,通过与集中优化方法进行比较,对两种等值并行算法的计算性能进行综合比较和分析。