基于预测-校正原对偶内点法的无功优化新模型

在有载可调变压器模型中引入虚拟节点，并通过该节点的电压来表示理想变压器对功率、电压的转换关系，由此在直角坐标系中建立了无功优化问题的二阶新模型。该新模型的海森矩阵是精确的常系数矩阵，在内点法迭代过程中只需要计算一次，从而缩短了每次迭代的计算时间。利用AMD算法对内点法修正方程的系数矩阵进行节点优化编号，减少了其LU分解所产生的注入元。通过存储海森矩阵的非零元素值、其行、列号及对应的拉格朗日乘子编号，提出了一种新的非零元素存储方式，极大地减少了海森矩阵与乘子线性组合的计算量。基于节点数从14到1338的7个测试系统进行了仿真计算，结果验证了所建模型与方法的正确性与有效性。这种建立模型的思想还可以应用到需要计算海森矩阵的动态无功优化、最优潮流以及状态估计等问题的算法中，以提高其计算速度。     

电力系统最优潮流新模型及其内点法实现

为了加快内点法求解电力系统最优潮流OPF(optimal power flow)问题的计算速度,通过在有载调压变压器LTC(load tap changing transformer)支路模型中增加虚拟节点,其支路功率方程由该节点的电压来表达,使其不含有变压器变比这个变量,由此在直角坐标系中建立了电力系统最优潮流问题的二阶新模型。该模型的海森矩阵在优化过程中是恒常矩阵,只需要计算1次,缩短了内点法的计算总时间。利用列近似最小度法COLAMD(column approximate minimum degree)对内点法牛顿方程的系数矩阵进行节点优化排序,以减少三角分解注入元的产生,从而进一步减少优化时间。通过对IEEE14到IEEE300的5个测试系统进行了仿真计算,结果验证了所建模型与方法的正确性与有效性。     

矢量化动态最优潮流计算的步长控制内点法实现

实现动态最优潮流(dynamic optimal power flow,DOPF)的矢量化计算。通过将同类型、同时段的优化变量集中排列,建立动态最优潮流的矢量化模型,并采用步长控制内点法进行求解。各时段的梯度矩阵和海森矩阵具有与导纳矩阵相关的稀疏特性,在计算过程中保持不变。通过设计稀疏矩阵结构和内存分配策略提高Karush-Kuhn-Tucker (KKT)系统的形成速度。分析爬坡约束和购电量合同约束对求解KKT系统的影响,对比测试多个优化排序算法,指出近似最小度(approximate minimum degree,AMD)和列近似最小度(column approximate minimum degree,COLAMD)算法求解该模型KKT系统具有很高的效率。对节点数从14到1 040共5个测试系统12~96时段的DOPF模型进行仿真计算,验证所提算法的正确性和高效性。基于步长控制内点法的矢量化方法提高了DOPF程序的计算速度和收敛性。     

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.     

基于改进内点法的含风电场的系统最优潮流计算

提出一种基于改进现代内点法的含风电场的电力系统静态最优潮流算法。通过简化异步发电机模型,将异步电机的滑差引入到计算变量中;将风电机组的机械功率与电磁功率之差作为等式约束加入到算法中。通过修正内点法中的雅可比矩阵和海森矩阵,进行求解。该算法保持了内点法的鲁棒性等优点,算例测试结果显示了该方法的可行性和有效性。     

最优潮流的原对偶内点法矢量化实现

为提高计算速度,采用矢量化技术实现最优潮流计算.通过将同类型的优化变量集中排列,建立最优潮流模型的矢量化表达形式.采用原对偶内点算法求解该模型,建立梯度矩阵及海森矩阵线性组合的矢量化计算公式.求解修正方程时,对系数矩阵进行近似处理,对修正方程系数矩阵采用LDLT算法进行分解.采用近似最小度(AMD)算法对系数矩阵进行排序,减少分解所产生的注入元.基于C/C++开发电力系统矢量运算支持库,设计动态稀疏存储策略进一步提升最优潮流程序的计算速度.对多个测试系统进行仿真计算表明:矢量化可简化最优潮流的程序逻辑并提高程序运行速度.     

恢复潮流可行的交直流电力系统切负荷新模型

本文通过在交流侧有载调压变压器支路模型中引进虚拟节点,并通过虚拟节点的电压变量来表示有载可调变压器支路功率方程;在直流侧引进与换流器相对应的交流电压幅值、电流幅值等变量表示直流方程;耦合方程把不同坐标系下的方程耦合到一起,由此建立了交直流混合系统恢复潮流可行性问题的二次切负荷优化新模型。预测-校正原对偶内点法被用来实现这个最优潮流问题,该模型的海森矩阵在优化过程中是恒常矩阵,只需要计算一次,这样缩短了内点法的计算总时间。仿真计算结果验证了所建模型正确性和有效性,可判断潮流是否可行并给出切负荷的位置。     

基于区间数的改进NSGA-Ⅱ算法在微电网优化调度中的应用

针对分布式电源出力和负荷波动随机性等不确定因素对微电网运行稳定性和经济性的影响,提出在微电网的优化调度中结合有功和无功优化,以满足安全性和可靠性要求。引入区间数来表述含不确定因素的优化调度目标函数及约束条件,并建立以微电网发电费用、电压偏差量和网损为优化目标的动态多目标优化调度模型。同时提出一种基于区间数的多属性决策NSGA-Ⅱ算法来求解上述模型中的线性多目标函数,从而得到整个调度周期内的多目标优化调度Pareto最优解。最后利用17节点微电网仿真系统进行了仿真计算,计算结果表明本文方法可以协调优化调度问题中的经济性、安全性和可靠性,同时相比单一的有功或无功优化调度可以得到更优的微电网运行费用。     

动态连续潮流计算静态电压稳定裕度的沿途捕鱼算法

为解决连续潮流法在不平衡功率分配原则上存在的不足,将动态潮流引入到经典连续潮流法中,根据发电机和负荷的功频静特性系数分担不平衡功率,建立动态连续潮流模型.同时,为寻求控制变量的最优组合,解决优化过程陷入局部最优的问题,引入增加沿途搜索策略的改进捕鱼算法,求取表征系统静态电压稳定的功率裕度.通过IEEE6、IEEE14标准节点系统进行计算和仿真,验证了该理论的有效性.     

一种计算电力系统电压稳定临界点新模型

对有载调压变压器模型进行修正,在有载可调变压器模型中引入虚拟节点,并通过该节点的电压来表示理想变压器对功率、电压的转换关系,建立了有载调压变压器的二次型模型,由此在直角坐标系中提出了新型电压稳定临界点非线性规划模型。该模型的二阶导数是常数,其海森矩阵是精确的常系数矩阵,在预测校正原对偶内点法迭代过程中只需要计算一次,不需每次迭代都进行更新,从而缩短了每次迭代的计算时间。基于标准IEEE14、30、118、300和模拟1338节点系统(S-1338)的5个测试系统进行了仿真计算,算例结果表明:所提模型的迭代次数和计算结果与常规模型一致,但计算速度却有较大提高。     

计及分布式电源下垂控制和负荷静态特性的三相不平衡孤岛微电网直接潮流算法

基于分布式电源下垂控制、负荷静态特性和三相不平衡网络模型,提出了一种三相不平衡孤岛微电网的直接潮流算法。首先基于配电网直接潮流算法,并计及分布式电源下垂控制和负荷静态特性的影响,推导建立了三相不平衡孤岛微电网直接潮流算法的计算模型。为了求解所提直接潮流算法的计算模型,提出了一种两层潮流迭代法,其中内层潮流迭代法用于求解除虚拟节点外的三相不平衡孤岛微电网的潮流计算,外层潮流迭代法用于更新虚拟节点电压和系统角频率。最后分别基于澳大利亚真实网络和25节点典型微电网开展多场景仿真分析,并将其与牛顿信赖域方法进行对比分析,仿真及对比结果表明所提算法能够快速准确地反映微电网的特点以及真实运行状态,并能够解决三相不平衡孤岛微电网的潮流计算问题。     

用于改进潮流计算中PV-PQ节点类型转换逻辑的非线性规划模型

由于无功容量的限制,电力系统潮流计算中经常要进行PV-PQ节点类型转换,传统转换逻辑容易引起数值振荡,甚至错误识别节点类型而导致潮流发散。针对该问题,文中提出一种非线性规划模型以改进PV-PQ节点类型转换逻辑,采用现代内点算法求解。模型以无功容量作为约束条件,通过目标函数控制系统电压,避开了节点类型转换。同时,无功的优化配置可以增强维持系统电压的能力,增大无功裕度;结合现代内点法求解,模型表现出了处理大规模和重负荷系统的优良性能。对IEEE-118系统和一个实际系统的仿真验证了该模型的优势。     

一种确定电力系统最优安全运行点的新方法

针对当前电力系统运行点趋于稳定边缘的现象,提出了一种确定电力系统最优安全运行点的新方法.文中考虑电压安全裕度的改进的多目标最优潮流模型在确保系统运行于理想负荷裕度的同时优化系统的综合运行成本.该方法采用连续潮流法与传统最优潮流模型确定多目标最优潮流模型的初始权重系数,然后用预测-校正原对偶内点法求解改进模型.仿真结果表明,文中提出的改进模型与基于目标规划的多目标最优潮流模型相比,不仅能有效确定系统的最优安全运行点,而且在系统运行偏离理想负荷裕度时具有二次惩罚策略,其优化目标将最终迫使系统运行点向理想负荷点靠近.     

多OLTC协调动作对电压稳定影响的定量评估方法

为定量评估复杂系统中多台有载调压变压器(OLTC)调节对系统电压稳定的影响,根据非线性方程极值分析原理,推导出了网络传输功率极限的必要条件,提出可以评价负荷节点电压稳定性的法向阻抗模裕度指标(NIMMI)。基于法向动态等值阻抗模,提出了可以动态跟踪系统节点间联系紧密性程度的电气耦合系数指标。针对含OLTC的非线性电力系统特点,考虑变比的影响,在牛顿-拉夫逊法求解潮流方程组的基础上,对初始状态下使潮流计算收敛的雅可比矩阵进行修正,计算节点动态等值参数,并进一步提出了计及负荷特性和OLTC调压效应的NIMMI。所提出的NIMMI能精确地量化分析复杂系统中多OLTC协调动作对电压稳定的综合影响,可以作为全网OLTC协调动作方案及变比调节范围的合理性评价依据。电气耦合系数指标能准确有效地识别出电压失稳速度较快的关键节点。最后,通过IEEE 14节点系统的仿真结果验证了分析方法的有效性和正确性。     

潮流约束和机组爬坡速度的调度问题求解

采用原对偶内点算法对动态安全经济调度问题进行求解。IEEE30节点算例测试，对有无支路潮流约束进行了比较分析，表明本文模型的有效性和内点算法的灵活性。     

计及静态电压稳定约束的交直流系统可用输电能力

为考虑不同控制方式下直流系统对交流潮流的影响,采用顺序求解法计算交直流系统潮流时,对交流系统雅可比矩阵的特殊节点元素进行了有效修正。将电压稳定局部指标L进行合理简化,简化后的L指标能够避免电压相量复数运算,有效提高了计算速度。在简化的L指标基础上,提出了计及电压稳定性约束的交直流系统可用输电能力优化模型。采用非线性原–对偶于内点法对优化模型进行求解,通过计算L指标研究不同的电压稳定裕度对系统可用输电能力和电压稳定性的影响。算例结果验证了简化L指标的合理性和优化模型的有效性。     

基于定常海森矩阵的配电网三相最优潮流模型

含有高比例分布式电源和多种离散可调设备的主动配电网最优潮流问题,实质上是一种非凸、非线性混合整数优化问题,这类问题的求解速度较慢。文中提出了基于定常海森矩阵的配电网三相最优潮流模型,模型中考虑了三相变压器、具有三相耦合特性的分布式电源、分相调压器等设备的二次模型,以保证海森矩阵为常数。通过增加支路电流为待求变量,提出直角坐标系下三相变压器的二次模型,使优化模型的海森矩阵为常数阵,从而降低最优潮流的计算时间。构建了计及分布式电源三相功率耦合特征的配电网三相最优潮流模型,比较了二次罚函数和高斯罚函数对离散控制变量的处理效果,并应用预估—校正原对偶内点法对优化模型进行求解。同时,提出加入调压器的二级迭代最优潮流策略,从而进一步优化目标值。最后,通过算例验证了所建模型与所提方法的正确性与有效性。     

一种微网静态电压稳定判别指标研究

微网运行区别于高压互联电网,其微源与传输线路等特征决定了网络电压、频率等运行参量的独特性,微网静态电压稳定判别是评价微网稳定运行的关键指标。针对微网网架结构和运行特点,结合戴维南等值算法,提出一种适用于负荷连续变化的微网节点电压稳定性实时判别指标。该指标以同步相量测量方式为指标推导模型中的所需参数赋值。建立迭代修正量并计算获取运行参数与线路参数,以线路传输功率极限为边界,实时判别所构建的指标值,最终实现系统静态电压稳定性评价。该指标计算过程中在线识别网络参数,计算速度快,能够满足微网系统静态电压稳定性在线判别的需要。以3机9节点系统对指标正确性进行验证,并通过应用于13节点微网系统仿真,分析了微源的节点类型、位置、容量对微网静态电压稳定性的影响以及指标应用的合理性。