电压稳定约束最优潮流算法的发展

电压稳定约束最优潮流(VSCOPF)作为最优潮流问题研究的一个专门研究方向,在优化系统运行时强调维持系统的电压稳定裕度,在一定程度上缓解了系统接近稳定极限运行的紧张局面.本文对近几年国内外关于电压稳定约束最优潮流问题的研究进行了比较全面的介绍,其算法的发展一方面依赖于最优潮流算法的发展,另一方面取决于电力系统运营机制的转变.随着电力市场理论与实践的不断完善,电压稳定约束最优潮流的研究将会把更多的重点用于解决电力市场下的电压安全成本及定价问题,以经济利益驱动市场参与者维持系统运行的电压稳定裕度.     

电压稳定约束的最优潮流

介绍了近年来考虑电压稳定约束的最优潮流问题的研究新进展.综述了考虑电压稳定约束的最优潮流问题.讨论了在电压稳定约束的最优潮流中考虑高级发电机及负荷模型.最后比较了求解电压稳定约束的最优潮流问题的单阶段法和多阶段法.     

电压稳定约束的最优潮流

介绍了近年来考虑电压稳定约束的最优潮流问题的研究新进展。综述了考虑电压稳定约束的最优潮流问题。讨论了在电压稳定约束的最优潮流中考虑高级发电机及负荷模型。最后比较了求解电压稳定约束的最优潮流问题的单阶段法和多阶段法。     

考虑环境因素和电压稳定性的多目标最优潮流

建立了综合考虑环境因素和电压稳定性的多目标最优潮流模型。模型中将减少发电成本、污染气体排放量和提高静态电压稳定裕度作为子目标函数;由于继电保护误动是引起电压崩溃的重要因素,模型中计及了线路距离Ⅲ段保护动作裕度约束。设计了包含多目标优化和辅助决策的两阶段法对模型进行求解。在优化阶段,提出一种自适应多目标差分进化算法来获取Pareto前沿;在决策阶段,首先利用模糊C均值算法对Pareto最优集进行聚类,进而在每一类中应用超效率数据包络分析法评估各决策方案的相对效率,以帮助运行人员提取出有效折中解。IEEE 118节点系统算例结果验证了模型的合理性和解法的有效性。     

基于L指标的电压稳定约束下的最优潮流

为追求更大的经济利益,电力系统的运行日益接近其稳定临界,增加了系统出现电压失稳的可能性,故在传统的最优潮流中考虑电压稳定约束十分必要。本文利用电压稳定￡指标,建立了包含电压稳定约束的四种最优潮流模型（VSCOPF）：最大化稳定裕度模型、固定稳定裕度模型、线性组合模型和混合模型。通过多个测试系统对上述模型进行了分析和计算,基于计算结果对各个模型解的存在性、能否科学地兼顾电压稳定性和经济性等问题进行了较为详细的讨论。该项工作对于寻求更为科学实用的、能够合理计及电压稳定约束的最优潮流模型,具有一定的帮助。     

电压稳定约束多目标最优潮流的自适应ε约束方法

电压稳定约束最优潮流可以看作考虑发电成本和负荷裕度双目标的优化问题.Pareto前沿解可以提供负荷裕度和发电成本之间的妥协信息,是运行人员权衡经济与安全、进行决策的基础.为了解决传统的数值计算方法难以得到均匀分布Pareto前沿解的问题,提出了一种自适应的ε约束方法.该方法利用ε约束的灵敏度信息,自适应地改变ε约束的阈值,逐步确定各个仿真点,并应用内点法的热启动策略,提高各仿真点的计算效率.IEEE-30和IEEE-118系统测试结果表明,与传统ε约束方法相比,自适应ε约束方法无需增加多余计算量,可以得到较为均匀的帕累托前沿近似,所提出的热启动策略提高了电压稳定约束最优潮流的计算速度.     

基于改进微分进化算法的电压稳定约束最优潮流

建立了考虑静态电压稳定性的电力系统多目标最优潮流模型,该模型以同时降低火电机组的发电成本和提高系统静态电压稳定性为优化目标函数,并采用L指标来量化系统电压稳定性.针对标准微分进化算法容易陷入局部收敛的缺点,引入基于Logistic混沌映射的子代重构技术和控制参数动态调整策略对DE算法进行改进以提高全局收敛性.IEEE 30节点系统的仿真结果验证了本文所提最优潮流策略的合理性和有效性.     

电压稳定约束的最优潮流研究

针对电力系统将运行在更加接近电压稳定临界点的情况,建立了一种包含电压稳定约束的最优潮流(OPF)数学模型,在常规OPF模型基础上增加了一组电压稳定裕度约束作为不等式约束。引入能正确反映系统当前电压稳定程度的L指标函数作为电压稳定约束,通过调整该约束的上限值,可以获得系统所要求的电压稳定裕度。利用基于扰动KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件的原始-对偶内点算法对问题进行求解。多个IEEE测试系统上的仿真结果表明,该模型能较好地兼顾系统对电压安全性与经济性的要求;在电压稳定约束起作用时,发电总费用会随着系统对电压稳定要求的提高而增大;L指标约束的加入对系统的调节能力有一定影响;所用算法收敛性好、鲁棒性强,能有效地处理大量等式和不等式约束。     

计及电压稳定的最优潮流综述

系统安全运行和经济控制是电力运行中较难协调的问题。在最优潮流的基础上结合电压稳定分析,综合考虑安全运行和经济控制可获取合理的效果。该文综述了国内外研究人员对计及电压稳定的最优潮流的研究状况。首先阐述电压稳定指标和最优潮流等基本概念,研究了计及电压稳定的最优潮流建模问题,总结并提出了两种模型：约束型优化模型和多目标优化模型;其次介绍和分析了模型所采用的常见成熟算法及其应用策略,指出了各种算法的优点和缺陷;最后提出了该方面研究的几个需要深入解决的关键问题。     

求解多目标最优潮流的改进粒子群优化算法

本文对多目标最优潮流算法进行了研究,通过运用改进粒子群算法对考虑发电费用和有功网损的多目标最优潮流进行了计算。首先运用模糊集理论对多目标函数进行了处理,使其转化成单目标问题;其次对粒子群算法进行了改进,通过对加权系数和粒子位置变量的改变,避免粒子群在寻优过程中陷入局部最优;运用C均值聚类算法对解集作了聚类处理,使解满足均一化的要求。通过对IEEE系统的测试,证明了本文算法的正确性。     

A method for voltage stability‐constrained optimal power flow (VSCOPF)

This paper presents a novel formulation for solving optimal power flow (OPF) problems with voltage stability constraints. The proposed Voltage Stability Constrained OPF (VSCOPF) formulation is based on voltage sensitivity with respect to total load demand representing the gradient of the P‐V curve at the operating point. In the formulation, voltage constraints are given by a set of equality constraints which must be satisfied by the voltage sensitivity. Since the voltage stability constraints retain a sparse matrix structure, the method based on the proposed OPF formulation may effectively solve large‐scale problems. The feasibility and effectiveness of the proposed method are demonstrated on test problems with 2‐, 49‐, and 2312‐bus systems. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 142(2): 29–39, 2003; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10125     

计及发电机调节能力的电压稳定约束最优潮流

考虑了正常工况与重负荷工况下的系统静态安全运行约束,以及系统由正常工况转移到重负荷工况时的发电机调节能力约束,提出了一种计及电压稳定裕度的最优潮流模型。采用非线性原对偶内点法求解该模型,可以同时得到正常工况下的最优发电机出力分配,以及重负荷工况下的可行发电机出力分配。经IEEE14节点系统的仿真计算,验证了本文提出的模型与算法。     

结合轨迹灵敏度和微分进化技术的暂态稳定约束最优潮流计算

分析了求解多故障暂态稳定约束最优潮流的轨迹灵敏度法存在的问题,提出了相应的改进方案。利用轨迹灵敏度法的快速收敛特性和微分进化算法的全局搜索能力,借助用轨迹灵敏度法求解暂态稳定约束最优潮流问题过程中产生的多个逼近全局最优点的稳定和不稳定点来构成微分进化算法的初始种群,将两者结合起来构造成求解多故障TSCOPF的混合算法。在3机和10机试验系统上的计算表明,所构建的混合算法收敛性快且全局搜索能力强。     

考虑DFIG桨距角参数优化的小干扰稳定约束最优潮流模型

现有小干扰稳定约束最优潮流(SC-OPF)一般选择同步发电机(SG)有功出力作为控制参数,当某些危险特征值受SG出力影响较小时,电网稳定水平改善效果有限。基于双馈感应发电机(DFIG)详细模型,推导风电系统危险特征值对控制参数灵敏度的解析表达,利用特征值灵敏度调节控制参数,从而改进现有SCOPF算法;同时优化SG有功出力和DFIG桨距角参数,以调整各自主导特征值。仿真结果表明,所提优化模型能够同时改善电网阻尼比和稳定裕度,并且减小经济损失。     

考虑电压稳定约束含风电场的电网动态最优潮流研究

电压稳定性是风电场的并网运行后所需考虑的一个重要问题.在传统优化潮流的基础上,将改进后的电压稳定性指标引入到优化算法之中,研究了多时段不同穿透功率下的动态优化潮流.根据风力异步电动机的特性方程,将其模型与原始一对偶内点算法算法相结合,推导得出了考虑电压稳定约束含风电场的电力系统动态最优潮流计算的内点算法.该算法可有效保持内点法的收敛快、鲁棒性等优点,实现对系统的优化.最后,考虑不同穿透功率,对算例系统进行了优化计算,分析了风电场对系统的经济性和电压稳定性方面的影响.通过算例分析,得出了一些相关的结论.     

考虑过渡过程的多目标无功/电压优化控制模型

基于时间断面的无功/电压优化控制模型忽略了控制设备动作时间及2次优化控制期间的系统变化,因此不能准确反映优化控制效果。提出考虑过渡过程影响的多目标无功/电压优化控制模型,通过对过渡过程的智能分段和负荷变化方向的动态评估,并应用智能ε-支配域并行算法,能更精确地对电网有功损耗、控制设备动作引起的电压波动以及由于负荷变化所导致的的系统电压稳定负荷裕度变化量进行优化控制。通过IEEE30节点模型和一实际系统模型的仿真,验证了所提模型较传统无功/电压优化控制模型具有更好的优化控制能力。     

改进潮流算法在电压稳定分析中的应用

随着经济的发展,近年来电压稳定问题突出。分析电压稳定问题的方法之一为电压稳定裕度分析法,为此,对改进潮流算法在电压稳定裕度分析法中的应用进行了综述。指出目前连续潮流法在电压稳定的分析中得到了很好应用,但还存在两个制约计算速度的瓶颈：解潮流方程的每次迭代都需要形成雅可比矩阵,计算量大;迭代时要精确地计算出电压稳定极限,需要选取较小的步长,计算很耗时。     

考虑电压稳定的电力系统无功优化规划

建立了模糊多目标无功优化规划的数学模型。在目标函数中考虑了网损、无功补偿设备的投资、静态电压稳定裕度以及负荷节点电压的偏移。首先采用电压稳定灵敏度排序法找出电压稳定性最差的节点,作为候选无功补偿节点;然后采用遗传算法对数学模型进行求解,得到优化补偿节点及补偿节点的优化补偿容量。通过对IEEE30节点的计算结果表明:采用文中的优化规划方法能够达到很好的降损效果,提高了整个系统的电压稳定性。     

一种基于EEAC和轨迹灵敏度的暂态稳定约束最优潮流模型与方法

暂态稳定约束最优潮流问题是当前电力系统的研究热点之一。将该问题分解为暂态稳定评估、灵敏度分析和最优潮流等三个子问题交替迭代求解。采用EEAC法进行多预想故障的暂态稳定评估,并给出各不同稳定情况下的裕度表达式;通过轨迹灵敏度法得到稳定裕度关于控制变量的灵敏度,由此构造线性不等式约束;采用非线性原对偶内点法求解含简单稳定约束的OPF问题,并通过增加校正因子的方法避免过度调整问题,通过迭代求解使系统能够满足稳定裕度要求。该方法不仅能考虑多摆失稳问题,也能处理不同失稳模式的多故障问题。通过IEEE-39算例的仿真计算,验证了该方法的有效性。