一种牛顿潮流算法收敛性定理的应用研究

牛顿拉夫逊(NR)潮流算法是电力系统潮流计算最常用的算法之一,由于NR法具有平方收敛的特性,收敛速度较快,但它对初值选取的要求较高,初值选取对NR法的收敛性能有很大的影响.针对这一问题,分析了一种牛顿潮流算法的收敛性定理,运用此定理可解决因为初值选取不当而造成的潮流发散问题.此外,该定理可进一步评估选择的初值能否保证N...     

牛顿类潮流计算方法的收敛性分析

针对牛顿类潮流计算的初值敏感性问题,提出牛顿类潮流计算的收敛性定理,给出牛顿类潮流计算收敛的充分条件,解决用牛顿类方法进行潮流计算时因初值选取不当导致潮流收敛过慢或者无法收敛的问题。通过所提定理,可评价所选初值能否保证该牛顿类潮流算法收敛,若潮流收敛则继续潮流计算,否则可以针对性的对初值进行调整。这就避免因初值选取不当造成的冗余潮流计算甚至病态潮流的出现。通过对IEEE 57、118节点系统的仿真和通辽电网潮流计算的实例分析,验证了牛顿类潮流计算收敛性定理的正确性和有效性,提高了牛顿类算法在潮流计算中的在线实用性。     

特定消谐技术中非线性方程组数值等效及求解方法的改进

针对非线性方程组求解过程中大量的三角函数计算影响求解速度、增大计算误差以及非线性方程组求解过程中初值选取困难、影响求解收敛性等问题,提出三角函数数值等效转化的方法,即将高倍角三角函数转化成单倍角三角函数,使得非线性方程组中不含三角函数,因此,在计算中避免大量三角函数的计算,减小误差,提高了计算精度.同时,在方程求解时引入同伦算法,利用该算法的大范围收敛特性,降低初值给定难度,加快求解速度.此外,基于提出的方法,给出了两组初值给定方法,并通过实际算例计算,验证了该方法的有效性.     

基于BFGS信赖域算法的电-气综合能源系统能流计算

电-气综合能源系统能流计算的计算方法多为牛顿法,具有初值敏感性问题,若初值选取不当会造成计算不收敛。现有研究中天然气系统(natural gas system, NGS)的计算初值选取问题还未有适用的解决方法。从能流算法方面入手,提出基于BFGS信赖域算法的电-气综合能源系统能流计算方法,利用BFGS(Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno)信赖域算法对初值依赖性不高特点,求取NGS的能流分布,解决使用Newton法进行计算时潮流计算容易不收敛的问题。基于6节点天然气系统和19节点电-气综合能源系统的算例,验证了方法的准确性和有效性     

改进的配电网三相潮流计算方法

配电网网络参数的不对称使得对称分量法解耦失效,配电网潮流计算元件模型需采用abc全耦合模型。针对配电网长辐射状网络结构可能导致的三相牛顿拉夫逊潮流初值选取难题,提出了一种初值选取方法。首先,将给定的配网三相系统除去合环支路后简化成单相系统,采用单相前推回代得出其潮流解;再利用单相潮流节点电压构造出三相对称电压,以此作为三相牛顿拉夫逊法的初值进行三相潮流计算,克服了配网潮流计算中前推回代与牛顿拉夫逊潮流算法各自的不足。IEEE33节点案例计算结果表明,该方法能够为配电网牛拉法提供合理初值并提高牛拉法收敛速度。     

特定消谐技术开关角计算方法的研究

基于三相半桥式电压型逆变器,研究了特定消谐(SHE)的数学模型.针对SHE开关角计算难度大的问题,给出了开关角计算初值选取方法.算例结果表明该初值选取方法能够实现迭代计算快速收敛,并得出了SHE的过调制特性.对SHE做了仿真实验,结果验证了利用初值选取方法计算的开关角对抑制特定谐波是有效的;该方法对SHE实用化有一定的参考价值.     

电力系统微机保护中开平方浮点算法的改进

在分析开平方迭代算法收敛速度的基础上,提出了浮点数开平方的初值选取改进算法。该算法具有算法简单、迭代次数少、精度高等特点,较好地解决了开平方运算时间较长的问题。     

含风电场的电网潮流计算

研究风电并网后的电力系统潮流计算方法,有利于确定风电场的并网方案,并为进一步研究其对系统稳定性、可靠性等方面的工作提供基础。在异步风电机组的传统RX模型基础上将风电机组无功功率表示为电压的函数,消去转差的影响,避免传统RX模型算法中的两个迭代过程,牛顿迭代法仍平方收敛,结合已有潮流计算确定风机并网的潮流计算模型,计算分析了不同风机模型对系统潮流的影响。     

几种提高牛顿法潮流收敛性的初值给定方法研究

针对牛顿法潮流计算的初值敏感问题,考虑了两种含小阻抗支路的病态系统和重负荷病态系统对潮流收敛性的影响,结合IEEE9、IEEE39和某市电网等多个算例,对比分析了平直启动、直流潮流法、PQ分解法、高斯-塞德尔法等多种初值给定的方法。算例计算结果表明,选择合适的方法给定迭代初值,可较好解决用牛顿法进行潮流计算时因为初值选取不当导致的潮流收敛过慢或者无法收敛的问题。     

基于改进多中心-校正内点法的最优潮流

提出了一种改进的多中心-校正内点法,该方法采用超立体空间映射技术,通过合理配置一些关键映射参数改善映射空间的数值结构,使算法在每次迭代时能获得较大的迭代步长和较好的中心方向,从而加快算法的收敛.通过IEEE14、30、57、118节点4个测试系统的仿真计算表明,该算法收敛快,其迭代次数与每次迭代进行4次中心-校正计算的多中心-校正内点法基本相当,而且鲁棒性好,未出现数值稳定问题.文章还对算法收敛判据的设置和初值的选取作了较详细的讨论.     

基于有功无功联合调整的动态潮流

提出了一种新型潮流算法,可同时考虑无功功率的区域平衡以及系统负荷变化所产生的净加速功率,并通过有功和无功的联合调整以获得更合理的潮流结果。计算过程取消了常规潮流算法定义的节点类型,使所有节点均参加有功和无功迭代,避免了人为确定节点类型对潮流分布的不良影响。最后通过IEEE30节点系统将所提算法与常规潮流算法、动态潮流算法进行了比较,结果表明所提算法能够改善系统的有功和无功功率分布。     

Stochastic optimal power flow incorporating offshore wind farm and electric vehicles

In this paper, an optimal power flow model of a power system, which includes an offshore wind farm and plug-in electric vehicles (PEVs) connected to grid, is presented. The stochastic nature of wind power and the uncertainties in the EV owner’s behavior are suitably modelled by statistical models available in recent literatures. The offshore wind farms are assumed to be composed of doubly fed induction generators (DFIGs) having reactive power control capability and are connected to offshore grid by HVDC link. In order to obtain the optimal active power schedules of different energy sources, an optimization problem is solved by applying recently introduced Gbest guided artificial bee colony algorithm (GABC). The accuracy of proposed approach has been tested by implementing AC–DC optimal power flow on modified IEEE 5-bus, IEEE 9-bus, and IEEE 39-bus systems. The results obtained by GABC algorithm are compared with the results available in literatures. This paper also includes AC–DC optimal power flow model, implemented on modified IEEE-30 bus test system by including wind farm power and V2G source. It has been shown that the uncertainty associated with availability of power from wind farm and PEVs affects the overall cost of operation of system.     

Differential search algorithm for solving multi-objective optimal power flow problem

In this paper, a simple and efficient nature inspired search method based on differential search algorithm (DSA) has been presented and used for optimal power flow (OPF) problem in power systems. By using the proposed DSA method, the power system parameters such as real power generations, bus voltages, load tap changer ratios and shunt capacitance values are optimized for the certain objective functions. Different types of single-objective and multi-objective functions on IEEE 9-bus, IEEE 30-bus and IEEE 57-bus power systems are used to test and verify the efficiency of the proposed DSA method. By comparing with several optimization methods, the results obtained by using the proposed DSA method are presented in detail. The results achieved in this work illustrate that the DSA method can successfully be used to solve the non-linear and non-convex problems related to power systems.     

基于矢量化运算模式的电力系统潮流计算

通过把电力系统潮流方程的求解转化为一个新的非线性规划模型的求解,解决了病态系统潮流计算发散的问题,为给定条件下的潮流计算是否有解提供了一个新的判断途径。利用牛顿法获得具有对称不定系数矩阵的修正方程后,采用AMD算法对系数矩阵进行排序,并采用LDLT算法进行求解,提高了修正方程的求解速度。整个潮流计算模型以矢量化形式表达,简化了程序复杂度,提高了代码的通用性和易维护性。对节点数从118到703共3个测试系统进行了仿真计算,结果验证了文中所提方法的正确性。     

计及电压与无功功率的直流潮流算法

直流潮流算法在电力系统中应用广泛,但目前的直流潮流算法大多无法准确计算节点电压幅值和支路无功潮流。因此,文中基于经典直流潮流算法,考虑无功功率方程,提出了一种计及电压与无功功率的直流潮流算法,可在保留直流潮流算法线性与快速性的前提下,实现节点电压幅值与无功潮流的近似求解。对IEEE 118节点系统、Polish 3012节点系统和国内实际大系统的仿真验证表明,所提出的改进直流潮算法能够精确、快速地求解系统中的节点电压幅值与无功潮流。     

基于网损等值负荷模型的改进直流最优潮流算法

交流最优潮流因需要处理大量非线性约束,求解效率不高,且在求解含有小阻抗支路和重负荷特征的病态电力系统时,容易出现不收敛的情况;而直流最优潮流计算速度快,可以处理病态电力系统,但是计算精度较低。基于此,文中提出了基于网损等值负荷模型的改进直流最优潮流算法。该算法首先采用网损等值负荷等效替代线路网损,有效地提高了原有直流模型的计算精度;然后使用简化原—对偶内点法进行求解,提高了算法的计算效率。通过对IEEE 30节点、IEEE 300节点、Polish 2736节点和Polish 3120节点系统的测试,证明了所提算法不仅有着较高的计算精度和效率,而且在不依赖于交流潮流解的基础上对于病态电力系统具有较强的处理能力。     

基于拟牛顿法的配电网络潮流计算

以牛顿法为基础,提出了一种拟牛顿法的逆布雷顿秩1的方法来计算配电网络的潮流,该方法减少了每步迭代的计算量和计算时间。与经典的保留二阶项配电网络潮流算法相比,拟牛顿法计算速度快,且能很快收敛,IEEE33节点、145节点的配电系统算例,验证了所提方法的有效性。     

基于异步迭代的多区域互联系统动态潮流分解协调计算

在全局电网分解协调计算中，为增加各子系统计算的独立性，并减小协调计算对通信系统的要求，提出了一种新的基于异步迭代的互联系统分解协调动态潮流计算方法，这种方法允许每个参与分布式计算的子系统自由选择本系统内的Vθ节点，采用内、外两层迭代的方式求解整个互联系统的动态潮流。以各子系统单独潮流计算作为内层迭代，再利用边界条件构造关于边界节点状态量的不动点迭代格式，通过不断修改各子系统相应外边界节点的等值注入作为外层迭代来统一全网潮流解。所提出的算法经IEEE9节点试验系统验证，可获得全网动态潮流解。     

航海家优化算法在电力系统最优潮流计算中的应用

受15、16世纪地理大发现中航海家探险行为的启发,提出了一种新型元启发式智能算法——航海家优化算法(navigator optimization algorithm,NOA)来求解电力系统的最优潮流。新算法中定义了搜寻周期的概念,通过较好地平衡迭代过程中"搜索"和"利用"的程度,可以实现更好的寻优性能。将所提出算法用于IEEE 30和IEEE 118节点系统的最优潮流计算,并与现存的其他智能算法进行比较,验证了所提出算法的优越性。该算法对于实际电力系统的规划和运行具有一定的参考意义。     

基于潮流方程组拼接模式的互联系统分布式潮流计算

目前互联电力系统使用集中式和分布式建模2种思路来获得全局广域潮流解,2种思路各有优缺点。文中力图将两者的优点结合起来,提出了一种带有集中式特点的分布式潮流拼接算法。该算法将各子网的导纳矩阵、节点注入功率向量、节点类型信息向量拼接起来构成全局潮流方程组,据其在某个子网侧计算出全局潮流后,将其余子网的潮流数据传送回去从而获得全网的分布式潮流。拼接算法无需进行全网一体化建模或模型拼接,各子网间亦无需进行协调迭代计算,但所求得的潮流计算结果却与一体化建模时完全一致。在IEEE9节点系统上进行的数值仿真实验表明了所述拼接算法具有较突出的优势。