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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

含VSC-HVDC的暂态稳定约束最优潮流

提出运用轨迹灵敏度法将含电压源换流器的高压直流(voltage source converter-high voltage direct current, VSC-HVDC)输电的暂态稳定约束最优潮流问题转化为含VSC-HVDC 最优潮流和含 VSC-HVDC 暂态稳定2个子问题,避免直接求解混杂系统暂态稳定约束最优潮流所带来的困难。根据暂态稳定计算结果,求出连续系统状态量相对于发电机机械输入功率的轨迹灵敏度,据此求取最领先机和最落后机之间转移的有功功率,修改最优潮流有功出力的上下限,从而实现2个子问题的交替求解。在求得的转移功率满足系统暂态稳定约束后,通过二分法求得系统的最优转移功率。以IEEE39节点系统为算例,验证了轨迹灵敏度法对于求解含VSC-HVDC的暂态稳定约束最优潮流的有效性和合理性,算法实现简单,可处理多个预想故障。     

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.     

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。     

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。     

Evolutionary programming based optimal power flow algorithm

This paper develops an efficient and reliable evolutionary programming algorithm for solving the optimal power flow (OPF) problem. The class of curves used to describe generator performance does not limit the algorithm and the algorithm is also less sensitive to starting points. To improve the speed of convergence of the algorithm as well as its ability to handle larger systems, the algorithm is enhanced with gradient information. In the paper, the main elements of the evolutionary programming based OPF algorithm are presented. The algorithm is then demonstrated on the IEEE 30 bus test system     

Linear programming based optimal power flow using second ordersensitivities

For electric railway traction in Sweden, a system of 130 kV transmission lines connected parallel to the contact lines is being built. Within this system, the generation costs differ only slightly between different nodes with power injections. In order to optimize the power flow in the system, an extended optimal power flow algorithm based on successive linear programming, has been developed. To improve the convergence, a method based on a second order sensitivity approximation of the active power losses of the total system is applied. Numerical examples are given to show the enhanced convergence properties     

基于人工鱼群算法的最优潮流计算

提出了基于人工鱼群优化算法(AFSA)的最优潮流(OPF)计算方法;算法结合动态调整罚函数的方式,将最优潮流问题转化为一个无约束求极值问题,有效提高了算法的全局收敛能力和计算精度.应用此算法对标准IEEE30节点的电力系统进行最优潮流计算,并与粒子群算法和遗传算法进行了比较,仿真结果表明,该算法能够更好地获得全局最优解,具有实用意义.     

A semidefinite programming method with graph partitioning technique for optimal power flow problems

A new semidefinite programming (SDP) method with graph partitioning technique to solve optimal power flow (OPF) problems is presented in this paper. The non-convex OPF problem is converted into its convex SDP model at first, and then according to the characters of power system network, the matrix variable of SDP is re-arranged using the chordal extension of its aggregate sparsity pattern by the graph partitioning technique. A new SDP-OPF model is reformulated with the re-arranged matrix variable, and can be solved by the interior point method (IPM) for SDP. This method can reduce the consumption of computer memory and improve the computing performance significantly. Extensive numerical simulations on seven test systems with sizes up to 542 buses have shown that this new method of SDP-OPF can guarantee the global optimal solutions within the polynomial time same as the original SDP-OPF, but less CPU times and memory.     

An algorithm for discrete optimal power flow

This paper presents a new algorithm to solve an optimal power flow problem which can take into consideration the discrete nature of some facilities in power systems. The optimal power flow problem is formulated as a nonlinear mixed-integer programming problem in which the number of transformer taps and the number of shunt capacitor units and reactor units are treated as discrete variables. This paper attempts to solve such a large-scale nonlinar mixed-integer programming problem by some effective programming techniques. The optimization procedure of the algorithm is that the nonlinear mixed-integer programming problem is linearized iteratively and solved by an approximation method for linear mixed-integer programming. A fundamental feature of the algorithm is that it can guarantee a solution which is discrete, feasible and near-optimal. The validity and efficiency of the algorithm is demonstrated by the numerical results of real-scale optimal power flow problems.     

基于机会约束规划的电气互联综合能源系统随机最优潮流

综合能源系统是未来能源利用的发展趋势,其中电力系统和天然气系统的联系最为紧密,但随机因素的增加也给综合能源系统的安全稳定运行带来了挑战。针对电-气互联综合能源系统的最优潮流问题,考虑风电场出力的随机性以及电力负荷、天然气负荷的随机性,建立其机会约束规划模型,并采用基于半不变量法和内点法的启发式算法进行求解。采用修改的IEEE 30节点电力网络与比利时20节点天然气网络构建电-气互联综合能源系统,分析比较了不同置信度水平和不同波动性情形下系统运行状态以及运行成本的变化,并与确定性情形对比,结果表明机会约束规划模型有助于提高电-气互联综合能源系统运行的安全性。     

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。     

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