考虑暂态稳定性约束的最优潮流问题

电力系统动态安全经济运行领域中的许多关键技术问题如暂态稳定性预防控制、紧急控制、最大传输容量等问题都可描述为考虑暂态稳定性约束的最优潮流问题。综述了考虑暂态稳定性约束的最优潮流问题的研究现状，分析比较了该领域中基于能量函数的优化方法、基于时域仿真技术的优化方法各自的特点及其研究中存在的问题。在此基础上，分析了考虑暂态稳定性约束的最优潮流问题的特点以及该领域研究的技术重点。     

基于EEAC的考虑暂态安全稳定约束的最优潮流计算

基于扩展等面积准则(EEAC)这一稳定性量化分析理论和算法,提出了求解含暂态安全稳定约束的最优潮流(OTS)计算方法.该方法将OTS分解为最优潮流(OPF)和暂态安全稳定预防控制2个子问题.基于安全稳定模式的预防控制在OPF运行点上求取满足暂态安全稳定约束的优化经济调整方案,据此将暂态安全稳定约束转化成相应控制变量的不等式约束,并以此作为OPF计算的附加约束条件,通过OPF和预防控制2个子问题的"相互解耦,交互迭代"得到OTS的解.以广东电网为仿真算例验证了算法的有效性.     

考虑暂态稳定性约束的最优潮流

提出了考虑暂态稳定性约束的最优潮流(OTS)问题的计算方法。OTS是函数空间的非线性优化问题。采用约束转换技术，将函数空间的OTS转换为常规的静态优化问题。求解转换后OTS的关键在于如何计算暂态稳定约束函数关于系统控制变量等的雅可比矩阵。文中将伴随方程方法运用于该矩阵的计算，有效地提高了算法的效率。所提出的方法较好地解决了考虑暂态稳定性约束后，优化模型规模庞大、计算负担重等问题。在一个简化的实际系统上对此方法进行了测试，测试结果证实了其有效性。     

含暂态能量裕度约束最优潮流问题的线性规划解法

提出了计及暂态稳定约束最优潮流问题的线性规划模型。利用暂态能量裕度的解析灵敏度分析方法表达暂态稳定裕度增量与控制变量增量之间的线性关系,以此显式描述暂态稳定性约束,并加入到常规线性化最优潮流的不等式约束中。并采用单纯形法求解。对WSCC3机9节点系统的优化计算结果表明,该模型能较好地保证系统的暂态稳定性,有效地解决系统运行的经济性和安全性的结合问题。     

基于有效集减空间逐次二次规划算法的电力系统暂态稳定约束最优潮流

暂态稳定约束最优潮流是实现电力系统动态安全性和运行经济性协调的一种有效方式。针对已有研究中求解算法计算效率低、内存使用量大等困难,提出使用有效集减空间逐次二次规划算法求解该问题。该方法能够利用暂态稳定约束最优潮流问题中低自由度的特点,显著降低计算复杂性。引入有效集方法,在求解二次规划子问题时滤除不起作用的不等式约束,缩减子问题维度,减少了计算量。基于一系列测试算例的分析结果表明,与已有算法相比,所提算法能够有效求解大规模电力系统的暂态稳定约束最优潮流问题。     

含暂态能量裕度约束最优潮流问题的线性规划解法

提出了计及暂态稳定约束最优潮流问题的线性规划模型.利用暂态能量裕度的解析灵敏度分析方法表达暂态稳定裕度增量与控制变量增量之间的线性关系,以此显式描述暂态稳定性约束,并加入到常规线性化最优潮流的不等式约束中.并采用单纯形法求解.对WSCC 3机9节点系统的优化计算结果表明,该模型能较好地保证系统的暂态稳定性,有效地解决系统运行的经济性和安全性的结合问题.     

暂态稳定约束最优潮流的降阶内点算法

考虑暂态稳定约束的最优潮流是一个复杂的非线性优化问题.在基于时域仿真的内点法求解过程中,通常将暂态微分方程差分化并作为该问题的附加等式约束,容易出现维数灾.针对上述不足,提出了一种求解暂态稳定约束最优潮流的降阶内点算法.该算法考虑到差分方法的截断误差,将暂态方程差分为与差分法精度相关的不等式约束,大大降低了内点法中修正方程组的阶数.对多个算例的测试结果显示,该方法与常规方式相比,消耗的计算时间和内存更少,能够对更大规模的电力系统进行求解.     

考虑联络线暂态稳定性约束的最优潮流计算

提出了一种考虑联络线暂态稳定性约束的最优潮流计算方法,利用等微增率准则及其近似线性的特性,通过寻找发电机有功出力变化量与联络线输送有功变化量之间的关系快速确定联络线输送功率的极限,并用此极限值作为最优潮流中的不等式约束.该方法较好地解决了考虑暂态稳定约束后计算负担过重的问题.在一个简化的系统上对文中提出的方法进行了验证,证明了其有效性.     

基于内点法的含暂态稳定约束的最优潮流计算

建立了含暂态稳定约束的最优潮流的数学模型，模型中考虑了多个预想事故。提出了一种基于原-对偶内点法的含暂态稳定约束的最优潮流算法。通过充分开发修正矩阵的稀疏性，并在求解时采用稀疏技巧，开发出了高性能的计算程序。在日本60 Hz电力网的10机模型系统的优化计算结果表明，所提算法不仅具有强大的处理等式约束和不等式约束的能力，而且具有良好的收敛性，能够有效地解决考虑多个预想事故时的含暂态稳定约束的最优潮流问题。     

基于经济和稳定的电力系统最优运行策略

电力系统中带暂态稳定约束的最优潮流(OTS)问题是一个甚至在小规模电力系统中都难以精确处理的泛函数空间非线性优化问题,文中避开直接处理这一复杂问题,将带暂态稳定约束的潮流优化问题等价转换为欧几里德空间的优化问题,然后采用最优潮流(OPF)中常用的标准非线性规划法来解决此问题。经过转换后的OTS,在形式上和OPF有相同的变量,这样即使对于一个存在众多暂态稳定约束和多个扰动的大型电力系统,也变得容易求解。所提出的方法可以适用于任何发电机系统、控制器或者输电网络模型,不仅可以直接用于计算系统最优运行点,还可以应用于电力市场内电价的精确估价以及预防性稳定控制、电压下降问题和可用传输容量计算等领域。     

含暂态能量裕度约束多故障最优潮流计算

借助暂态能量裕度对发电机有功和无功出力的解析灵敏度，将暂态能量裕度约束直接加入最优潮流模型中，建立含暂态能量裕度约束多故障最优潮流逐次线性规划模型，采用单纯形法求解，取得了较好的效果。此外，还提出了根据大步长单故障最优潮流近似计算获得的暂态能量裕度进行故障扫描方法，并寻找到同一失稳模式下影响系统稳定的关键故障，验证了满足关键故障稳定性要求的最优潮流解可以同时满足同失稳模式下的其它故障的稳定约束。新英格兰10机39节点系统的最优潮流及暂态稳定计算验证了所提方法的有效性。所有优化结果均用一个在电力系统中广泛使用的暂态稳定仿真程序进行了验证。     

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.     

基于安全域的电力系统有功及无功优化

提出了一种同时计及电力系统有功及无功的新型优化潮流模型与算法。在构建优化潮流(OPF)的数学模型时借助了3种电力系统安全域的概念与方法,它们分别是:满足系统潮流约束(母线电压约束、支路热稳定极限以及发电机出力限制)的“静态安全域”、“静态电压稳定域”以及针对既定的网络结构和既定的网络结构变化过程的保证系统暂态稳定性的“动态安全域”。在此基础上,利用电力系统的有功功率与支路角之间、无功功率与节点电压幅值之间的仿射关系,建立了通过二次规划来求解优化潮流(OPF)的算法。文中最后在新英格兰10机39节点系统中演示了所提出算法的有效性。     

一种新的水火电力系统优化潮流模型

提出了一种新的水火电力系统的优化潮流模型,该模型以最小化燃料费用和污染排放量为目标。模型中的约束条件考虑了网损和系统稳定性2个方面,其中网损用发电量和发电量转移分配系数表示,系统的暂态稳定性和静态电压稳定性分别用动态安全域和静态电压稳定域的方式表示。该文还就目标函数中考虑燃料费用和污染排放比例关系进行了研究。优化模型的雅克比矩阵由网损和各节点发电量之间的灵敏度因子以及动态安全域和静态电压安全域的系数构成。该模型的求解使用牛顿-拉夫逊迭代法实现,并采用一种新的初值设定方法以提高计算的收敛特性。通过2个标准系统算例验证了该模型的有效性。     

基于暂态稳定裕度指标的最优潮流求解

基于一种新型暂态稳定裕度指标,提出了求解含暂态稳定约束的最优潮流（SCOPF）新方法。该方法利用暂态稳定裕度指标及其灵敏度组成的不等式代替暂态稳定约束,将针对预想故障的优化潮流问题转化为常规非线性规划问题。所用的暂态稳定裕度指标基于故障后电力系统稳定域边界隐式方程,可由稳定域二次近似获得其近似估计。所提出的SCOPF求解方法易于实现,可处理多个预想故障,算法具有良好的收敛性和合理的计算时间。在新英格兰10机39节点系统中进行的仿真验证了该方法的有效性。     

考虑暂态稳定约束的发电再调度研究

提出了一种暂态稳定的发电机有功调度新算法。通过求取暂态稳定约束下的发电机有功输出极限,将暂态稳定约束转化为最优潮流中的发电机有功出力约束,从而将暂态稳定约束下的发电机有功调度问题转化为常规最优潮流问题进行求解。介绍了电力系统角半径的概念,通过仿真计算轨迹灵敏度,在此基础上可得到系统角半径对各发电机有功输出的灵敏度,该灵敏度信息可用于计算发电机有功输出的调整量。算法实现简单,可处理多个预想故障。在10机新英格兰典型电力系统上的算例分析验证了新方法的有效性和合理性。     

计及分布式电源精确特性的配电网动态无功优化

提出一种精确计及分布式电源DG特性的配电网动态无功优化的有效方法.根据不同类型DG的运行控制方式,用二阶锥松弛适当处理PQ、PV、PI和PQ(V)4种类型DG的并网潮流约束,将非凸的交流潮流方程近似地转化为凸的二阶锥约束,并通过设置优化目标函数驱使松弛误差趋近于0,把配电网的动态无功优化问题转化为凸的混合整数二阶锥规划...     

基于轨迹灵敏度的暂态稳定约束最优潮流计算

为将暂态稳定约束最优潮流问题转化为最优潮流和暂态稳定两个子问题,根据暂态稳定计算结果求出发电机转角及转速相对于机械输入功率的轨迹灵敏度。基于轨迹灵敏度,计算出在最领先发电机和最落后发电机之间转移的有功功率,据此修改其在最优潮流模型中的有功功率上下限,从而实现两个子问题的交替求解。并且推导出准确的轨迹灵敏度及初值计算公式,利用上述公式,得更小的转移功率值,从而使功率转移后系统的优化程度更高。同时在惯性中心坐标下采用最大转角判据找出最领先机和最落后机,并以3机9节点和10机39节点系统为例,验证了该方法的可行性。