光滑牛顿法在最优潮流中的应用

文章提出一种光滑化牛顿法计算电力系统的最优潮流,在计算中整合了所有约束条件,对约束函数的光滑化处理,将所要求解的复杂优化问题转化为一个只包含等式约束的简单优化问题.通过IEEE的多个标准算例进行数值试验,结果表明该方法有着很好的适应性和稳定性,而计算量却只与半光滑的方法相当甚至更少;同时算法过程简单明了,在实际应用中有较大的优势.     

基于非线性互补问题函数的半光滑牛顿最优潮流算法

提出了一种新的基于非线性互补问题(NCP)函数的半光滑牛顿方法，以用于求解最优潮流(OPF)问题。通过引入NCP函数，将OPF模型KKT条件的互补松弛约束转化为等式约束，并采用非光滑牛顿法求解。算法的突出优势在于能够有效地处理OPF模型中的不等式约束，从而完全避免了OPF计算中起作用的不等式约束的识别问题。同时，文中利用电力系统的弱耦合特性，构造了牛顿分解算法。IEEE多个算例的数值试验表明：提出的算法具有很好的收敛特性和计算效果，有很好的实际应用前景。     

暂态稳定约束下的最优潮流

提出了暂态稳定约束下最优潮流的新方法.该方法将稳定约束的最优潮流问题分解为最优潮流和最优控制两个子问题.在最优控制迭代中,基于半无限规划的局部降阶思想,将表征暂态稳定指标的无限维不等式约束转化成分别由功角和电压积分形式表示的二维不等式约束,并通过求解系统状态轨迹以及轨迹灵敏度方程来获得二维不等式约束对各控制变量的梯度,以此作为最优控制方向来更新各控制变量.通过新英格兰10机39节点系统上的测试算例验证了所提方法的有效性和合理性.     

基于PCE的系统参数化暂态稳定约束最优潮流

为更好地应对电力系统中存在的不确定参数给暂态稳定性带来的影响,提出了一种基于多项式混沌展开（polynomial chaos expansion,PCE）和随机伽辽金法（stochastic Galerkin method,SGM）的参数化暂态稳定约束最优潮流（parameterized transient stability constrained optimal power flow,PTSCOPF）问题的求解方案。针对电力系统不确定参数建立PTSCOPF模型;基于PCE和SGM近似拟合参数化暂态稳定轨迹,将原始的微分代数方程组（differential algebraic equations,DAE）形式的PTSCOPF模型转化为代数方程组形式的参数化非线性规划（non-linear programming,NLP）问题;采用原始-对偶内点法求解该NLP问题。利用改进的新英格兰10机39节点系统算例进行了各项测试,仿真结果表明,所提方法能够实现系统在预想故障下保持暂态稳定的优化效果。     

考虑暂态稳定约束最优潮流的算例分析

提出了一种考虑暂态稳定约束最优潮流的改进方法。将差分化后暂态过程中有限维约束转化为暂态过程末端时刻的一维不等式约束,较好地改善了考虑暂态稳定约束后优化规模庞大、计算负担重的状况,提高了同时考虑多个预想事故情况下的计算效率。在此基础上,探讨了暂态稳定计算的替代判据及其鲁棒性。在10机39节点系统上的测试结果证实了所提出的方法的意义。     

基于BCU法的多故障暂态稳定约束最优潮流计算

基于稳定域边界的主导不稳定平衡点（BCU）方法,求解暂态能量裕度对发电机有功和无功出力的解析灵敏度,再将暂态能量裕度约束直接加入最优潮流模型中,建立含多故障暂态能量裕度约束的最优潮流逐次线性规划模型。通过常规潮流计算、基于BCU法的暂态稳定及暂态能量裕度灵敏度计算、基于单纯形法的线性规划算法的交替求解,获得最优解。并对BCU方法和故障模式法进行了比较,在上述的交替求解过程中,故障模式法并不能保证能求出主导不稳定平衡点,但BCU方法能够给出可靠结果。新英格兰10机39节点系统的计算结果验证了所提方法的有效性。     

基于BCU法的多故障暂态稳定约束最优潮流计算

基于稳定域边界的主导不稳定平衡点(BCU)方法,求解暂态能量裕度对发电机有功和无功出力的解析灵敏度,再将暂态能量裕度约束直接加入最优潮流模型中,建立含多故障暂态能量裕度约束的最优潮流逐次线性规划模型.通过常规潮流计算、基于BCU法的暂态稳定及暂态能量裕度灵敏度计算、基于单纯形法的线性规划算法的交替求解,获得最优解.并对BCU方法和故障模式法进行了比较,在上述的交替求解过程中,故障模式法并不能保证能求出主导不稳定平衡点,但BCU方法能够给出可靠结果.新英格兰10机39节点系统的计算结果验证了所提方法的有效性.     

小干扰稳定约束最优潮流的非线性半定规划方法

基于特征值优化理论,提出含小干扰稳定约束最优潮流的非线性半定规划模型和算法,以期解决由于系统状态矩阵谱横坐标函数的隐式和非李普希茨特性引起的建模难问题。在模型中,根据李雅谱诺夫定理,引入正定约束精确表达小干扰稳定。算法设计上,将模型中的正定约束转为非线性约束,使建立的非线性半定规划转换为非线性模型,利用现代内点法进行求解。WSCC-9节点及IEEE-14节点两个系统的计算验证了模型的有效性和算法的高度可靠性,为这一领域的发展提供了新的思路。     

ETAP分析软件在最优潮流分析中的应用

简述了最优潮流(OPF)算法的发展,介绍了电力系统分析软件ETAP在OPF计算上的特点,给出了一个IEEE 30节点的算例,测试了该软件在OPF计算中的表现。     

搜寻者优化算法在最优潮流中的应用

为实现电力系统经济运行,以有功网损最小为目标函数,建立电力系统最优潮流模型,将搜寻者优化算法(seeker optimization algorithm,SOA)应用到最优潮流计算中,选取发电机机端电压、变压器分接头位置和可投切电容器组等控制变量构建初始矩阵,对IEEE30、IEEE57标准系统进行测试,并与带自适应惯性权值的粒子群算法、带收敛因子的粒子群算法和全面学习的粒子群算法进行了比较.结果表明:SOA能够有效地搜索到最优解且具有较好的全局寻优能力,适应于电力系统最优潮流计算.     

A Trajectory-Unified Method for Constructing the Feasible Region of OPF Problems

Abstract

The feasible region plays an important role in optimal power flow (OPF) problems. However, constructing the feasible region of general optimal power flow problems is a challenging task. In this paper, a trajectory-unified (TJU) method is developed to compute the feasible region of general large-scale OPF problems. This is the first attempt, to our knowledge, to develop a numerical method to compute feasible regions of OPF problems. In addition, the projection of the computed feasible region into a desired low-dimensional sub-space is presented. By employing the proposed TJU method, we compute the feasible region of a 9-bus and the IEEE 118-bus OPF problem. It is shown that the feasible region of a power system grows in size from light-loading conditions to medium-loading conditions while it shrinks in size from medium-loading conditions to heavy-loading conditions. This discovery of a geometric property of the feasible solution asserts the observations that OPF problems are generally easy to solve during medium-loading conditions but are generally difficult to solve during heavy-loading conditions.     

Global optimization for the OPF problem via two‐degree SDP method

This letter proposes a two‐degree semidefinite programming (SDP) method for achieving the global optimum of the optimal power flow (OPF) problem. The method extends the variables to four degrees, and formulates an SDP problem with a two‐degree extended matrix. It satisfies the rank‐1 condition. Experimental results show that this method is more reliable for reaching the OPF's global optimum than existing SDP methods. © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

内点法在电力系统最优潮流问题中的应用简介

对近年来应用到最优潮流领域的内点法概况进行了介绍,并就应用最为广泛的原一对偶障碍函数内点法作了详细的数学阐述;在对电力系统最优潮流算法进行分类的基础上,论述了内点法在各类求解方法中的应用情况。     

基于半定规划法的含分布式潮流控制器最优潮流

分布式潮流控制器能够灵活地提升现有线路的输电能力,从而降低系统运行成本,但该设备的引入会增加电力系统最优潮流问题的复杂度与非凸程度。针对分布式潮流控制器的结构及原理进行了分析,提出一种简化的稳态功率模型,并考虑到装置运行时各串联单元自身容量限制,给出实际电网中分布式潮流控制器线路的潮流可行域。基于此,采用对初值选取不敏感的半定规划法建立含分布式潮流控制器的系统最优潮流模型,并选用原对偶内点法进行求解。算例测试结果表明,所提方法能有效解决含分布式潮流控制器的系统潮流优化问题。     

多故障暂态稳定约束最优潮流的轨迹灵敏度法

将暂态稳定约束最优潮流(transient stability constrained optimal power flow,TSC-OPF)计算过程分解为潮流、暂态稳定及轨迹灵敏度、降阶二次规划最优潮流3个子问题的交替求解。在迭代过程中,根据潮流和暂态稳定计算得到状态变量和代数变量时变轨迹;由此判断系统的稳定性,并计算失稳时刻状态变量和初始时刻代数变量对发电机有功和无功功率的轨迹灵敏度;据此将暂态稳定约束最优潮流问题转化以发电机有功和无功功率增量为独立变量的降阶二次规划最优潮流问题;求解这个二次规划模型得到发电机有功和无功功率增量。通过这种交替求解,最终能寻找到满足暂态稳定约束的最优潮流解。以此为基础,提出了不受故障类型和模式影响的多故障处理方法。新英格兰10机39节点和UK 20机100节点系统的计算结果表明,所提方法在计算精度和速度方面具有一定优势。     

改进的信赖域内点算法在OPF中的应用

最优潮流的研究涌现出许多优秀方法。基于内点法的逐线性规划方法因其不需要形成海森阵及收敛精度处理灵活等优点,在电力系统中获得广泛应用。信赖域内点法可以很好地解决逐线性规划方法中的步长调整问题。文中基于现代内点理论提出一种改进的信赖域内点算法。新算法提出以下改进措施:①由常规潮流获得初始点,改善信赖域子问题可行性;②迭代中无须与潮流计算配合,增加算法通用性;③引入变量到信赖域子问题模型中确保计算的连续性;④改进信赖域子问题模型,提高计算精度;⑤调整收敛判据,加快计算速度;⑥由现代内点法求解信赖域子问题,并构造简约修正方程,减小计算量。用改进算法求解两类OPF问题。在IEEE14-300节点测试系统进行数值计算,表明所提出算法的正确性和有效性。     

求解最优潮流问题的内点半定规划法

基于内点半定规划(semi-definite programming,SDP),提出一种求解最优潮流(optimal power flow,OPF)的新方法--SDP-OPF法。该方法将非凸OPF问题等价转换为半定规划问题,然后应用原始-对偶内点法求解。根据OPF半定规划模型的特点,采用基于半定规划的稀疏技术,使存储效率和计算性能得以大幅度提高。以4节点的简单电力系统为例,展示模型等价转换的过程及如何获取原OPF问题的解。IEEE-300节点等6个标准系统的仿真计算表明：所提算法具有超线性收敛性,其计算结果与内点非线性规划的结果一致,且能保证解的全局最优性,可在多项式时间内完成,是一种应用前景广阔的方法。     

电力系统暂态稳定预防控制算法综述

较为全面地综述了国内外关于电力系统暂态稳定预防控制的研究状况。首先通过对预防控制数学模型的分析,给出了预防控制算法在数学表达上的控制过程,并将预防控制算法分为三类,对约束转化技术,最优控制理论,灵敏度技术,单机无穷等效,非线性规划,智能优化等技术在预防控制中的应用做了一定的归纳,对不同算法在常用算例的优化结果做了总结比较。在评述各种算法基础上,对一些算法中存在的问题如初值变分、准确性、迭代次数等进行讨论,并指出了改进预防控制算法的研究方向。