基于松弛牛顿法的互联电网并行分布式潮流计算方法

分布式潮流计算是解决多区域互联电网一体化潮流问题的有效方法。以松弛牛顿法潮流求解公式为出发点,首先利用矩阵分裂法,将互联电网分解为相互独立的子系统,然后利用矩阵求逆运算的Sherman-Morrison-Woodbery公式对各子系统进行协调求解,从而导出了一种新的互联电网并行分布式潮流计算方法。与基于网络分解及协调计算的分布式潮流计算方法相比,该方法具有更好的收敛性。利用基于PVM的分布式计算环境,以IEEE118节点系统为例,对所提算法进行了装配、测试以及分析,初步验证了所提算法的有效性。     

基于松弛牛顿法的配电网潮流计算方法

配电网潮流的分析计算是配电自动化系统中的一项最基本的高级应用功能。将矩阵求逆运算的松弛方法应用于配电网的潮流计算,并利用矩阵分裂法,导出了一种新的配电网潮流计算算法。导出的算法具有通用性,既可用于放射形配电网,又适用于含有环网的一般配电网络。算法的求解过程简单、快捷,无需直接形成和计算雅可比矩阵、无需三角因子分解等过程,直接由前代/回代或回代/前代过程就能完成。以一个实际的中等规模配电系统为例,测试、分析和比较了算法的收敛性和计算速度,证实了所提算法的有效性。     

基于松弛牛顿法的配电网潮流计算方法

配电网潮流的分析计算是配电自动化系统中的一项最基本的高级应用功能.将矩阵求逆运算的松弛方法应用于配电网的潮流计算,并利用矩阵分裂法,导出了一种新的配电网潮流计算算法.导出的算法具有通用性,既可用于放射形配电网,又适用于含有环网的一般配电网络.算法的求解过程简单、快捷,无需直接形成和计算雅可比矩阵、无需三角因子分解等过程,直接由前代/回代或回代/前代过程就能完成.以一个实际的中等规模配电系统为例,测试、分析和比较了算法的收敛性和计算速度,证实了所提算法的有效性.     

大型船舶电力系统分布式并行潮流计算方法

提出一种大型船舶电力系统分布式并行潮流算法,将电网划分为供电网络和辐射状配电网络两个潮流计算层次,定义了层次之间的接口方程及基于牛顿-拉夫逊法和前推回推法的两层网络交替迭代求解模型.为提高潮流求解的效率,将电网划分多个供电区域,并将全网的潮流计算任务分配给相应的计算单元,采用分布式并行计算方式求解全网潮流.对典型船舶电力系统的测试结果表明,该算法较传统潮流计算方法具有更好的收敛性和计算速度,适用于求解大型船舶电力系统潮流问题.     

大型船舶电力系统分布式并行潮流计算方法

提出一种大型船舶电力系统分布式并行潮流算法,将电网划分为供电网络和辐射状配电网络两个潮流计算层次,定义了层次之间的接口方程及基于牛顿—拉夫逊法和前推回推法的两层网络交替迭代求解模型。为提高潮流求解的效率,将电网划分多个供电区域,并将全网的潮流计算任务分配给相应的计算单元,采用分布式并行计算方式求解全网潮流。对典型船舶电力系统的测试结果表明,该算法较传统潮流计算方法具有更好的收敛性和计算速度,适用于求解大型船舶电力系统潮流问题。     

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。     

一种求解交直流互联电网分布式最优潮流的同步ADMM方法

对于具有多个调度中心的大规模多区域交直流互联电网,对最优潮流计算进行分布式求解更符合信息的保密性和安全性需求。通过将联络线复制同时放到相邻分区中和引入边界变量一致性约束的方法建立交直流互联电网分布式最优潮流模型,并提出了一种完全分布式的不需要任何协调中心的同步交替方向乘子法(Synchronous Alternating Direction Method of Multipliers,SADMM)求解最优潮流模型。对于交直流系统直流部分的网络分区,提出将换流站保留在各自区域中只将中间直流线路复制的直流联络线处理方法。SADMM通过对高斯赛德尔型ADMM(GS-ADMM)进行改进,将当前迭代得到的相邻区域边界节点电压值的加权平均作为下一次迭代的固定参考值,实现不同区域间的并行同步计算。并根据优化问题的特点,确定算法中惩罚因子的合理取值,以加快算法的收敛性。以某一实际大规模交直流互联电网和两个修改的IEEE交直流系统为例,通过与集中式最优潮流计算比较,验证了所提算法的正确有效性。     

一种基于牛顿法的交流高速铁路牵引供电潮流计算方法的研究

在采用AT供电方式的交流高速铁路系统中,当有列车快速通过相邻的两个AT时,分析牵引网的电压是非常困难的.在此背景下,探讨了一种在AT(autotransformer)供电方式下,高速铁路牵引供电系统潮流计算的新方法,并在该算法的基础上提出了一种基于牛顿法的改进迭代求解方法.仿真结果说明,改进算法能够达到原算法相同的计算结果,且改进算法具有更快的收敛速度,利用改进后的算法可以正确计算出列车运行时的牵引网电压分布.该改进的计算方法可望在高速铁路牵引供电系统仿真中得到应用.     

基于异步迭代的交直流互联系统分布式动态潮流计算

交直流互联电网与调度中心独立计算模式之间存在矛盾,给电网分析和监控带来种种弊端.为克服这一矛盾,在基于异步迭代模式的分布式动态潮流(ADDPF)算法的基础上,提出了以高压直流线路为联络线的交直流互联系统ADDPF算法.该方法针对两端直流系统,直流线路在其两端子系统重复建模,内层交直流潮流计算采用交替求解法,外层将直流线路等值为交流线路构造不动点迭代格式,不断修正外边界节点注入功率实现全网潮流计算.将IEEE标准系统扩展为交直流系统进行测试,可获得与全网一致的动态潮流解.     

基于最优潮流与合作博弈理论的互联电网经济效益分析

实施输电网络开放、促进区间经济功率交换,是电力市场化的重要内容。中以最优潮流和节点电价作为分析工具,基于合作博弈理论中的核仁,提出了多区域电力系统互联运行的成本和利润分配方法。对IEEE30节点系统的分析计算结果表明,与基于Shapley值的分配相比较,所提出的方法实现了系统互联运行成本和利润在市场参与之间的合理分配,既满足个体理性,也满足集体理性,保证了联盟结构稳定。     

基于多智能体系统的多区域互联分布式潮流算法

针对多区域间潮流计算存在数据难以共享及数据隐私问题,提出一种基于多智能体系统(MAS)的多区域互联分布式潮流算法。首先,介绍基于MAS的多区域分布式潮流计算框架,并给出一种考虑数据保护的各级多智能体协调互动方式。然后基于主网、区域管理(包括外层管理智能体和内层管理智能体)两级多智能体结构,利用改进迭代投影搜索法构建分布式潮流内外层双重迭代算法,以实现多区域间通信少量非重要信息,各区域内指数快速收敛的目标。最后,分别以6节点、30节点、118节点系统为测试系统,并与集中式算法进行比较分析,验证所提算法的有效性和可拓展性。     

大电网潮流修正方程并行求解实现方法

针对智能电网调度控制系统对大规模潮流快速计算的需求,充分利用现有系统计算资源,提出了一种适用于共享内存编程模型的潮流修正方程多路多核并行实现方法。利用C++标准容器,简化了稀疏矩阵的存储和遍历,并基于图论和共享内存编程模型,对因子分解过程进行并行化改造,实现了潮流修正线性方程的并行求解。最后,对比智能电网调度控制系统调度员潮流软件,进行了分析测试。测试结果表明,随着计算规模的增大,所提出的实现方法计算效率越高,验证了方法的实用性。     

一种多分区互联电网分布式无功优化算法

电网互联进程不断加快和系统规模的不断扩大对互联电网无功优化计算提出了更高的要求。提出了一种基于子网边界节点等值注入功率的多分区互联电网无功优化分布式协调优化算法。基于电网监控分层分区的特点,通过建立保留分区间联络线的简化外网模型,将子网间边界向量相等的耦合约束转化为边界节点注入功率修正方程的等式约束。构造边界节点电压加权修正的外层协调环节,依靠等值注入功率和对应边界节点电压向量的数值更新与传递实现全网无功优化问题的分布式求解。该方法有效地降低了协调层的参与度,进一步提高了子网无功优化的独立性,符合无功优化和控制的本地性要求。对多个IEEE试验系统进行了数值仿真测试与分析,结果表明方法具有良好的有效性和适用性。     

分布式电源并网后的自适应负载反孤岛方法

大量分布式光伏电源并网后,孤岛问题愈加突出。先分析了现有的一些反孤岛方案,并分析了其优缺点。随后,提出了采用自适应负载反孤岛的方案,即利用负载的自动投切,改变整体负载的特性,使得被动式反孤岛无死区。并采用PSCAD对该方案进行了仿真,验证了该方案的实用性。为尽量减少分布式光伏电源并网的投资,该方案依托于新一代的分布式光伏并网接口及反孤岛装置实现。随后介绍了反孤岛系统的整体构架及功能配置。该系统能解决大量分布式光伏电源发生孤岛运行后的快速离网问题,为分布式光伏电源的大面积并网打下坚实基础。     

考虑限幅约束的多区域互联电网全分布式潮流算法

多区域互联电网中有大量限幅非光滑约束,增加了潮流模型的非凸性。针对传统基于启发式规则处理限幅的分布式潮流算法在计算过程中容易出现收敛性问题,提出了一种能鲁棒性处理非光滑约束的互联电网全分布式潮流计算方法。首先根据分层分区调度模式对电网进行分区,并将模型中非光滑约束进行光滑处理,然后基于具有二阶收敛速度的双层交替方向非精确牛顿法,将潮流问题转化为求解最优步长增量的问题。基于零空间法(Null-Space)对状态变量的系数矩阵进行降维处理,采用共轭梯度(Conjugate Gradient, CG)算法更新每个分区的对偶乘子,乘子更新过程中利用二阶信息提高了算法的收敛性。多区域间进行分布式计算时无需协调层参与,仅需通信少量边界信息,因此通信负担轻。最后,以30节点和182节点系统为测试算例,验证了所提方法在设置恶劣初值和处理非光滑约束时具有较高的精确性和较好的收敛性。     

Decentralized load frequency controller for a multi-area interconnected power system

This paper proposes a control scheme for the load frequency control (LFC) problem of multi-area power systems. These systems are treated as interconnected dynamical systems. In the design of the proposed controller, each local area network is overlapped with states representing the interconnections with the other local area networks in the global system. Then, a decentralized control scheme is developed as function of the local area state variables and those resulting from the overlapped states which represent an approximation of the interconnection variables. The proposed controller guarantees the asymptotic stability of the overall closed loop system.The simulation results indicate that the proposed control scheme works well. In addition, they show that the controlled system is robust to changes in the parameters of the power system and to bounded input disturbances acting on the system. Moreover, the simulation results show that the controlled system behaves well even when there is a maximum limit on the rate of change in power generation.     

基于解析法的电-热互联综合能源系统概率潮流计算

综合能源系统包含了大量的不确定因素,因此需要考虑综合能源系统在不确定环境下的运行状态。文中基于解析法和近似法,提出一种辐射状供热网络概率潮流快速计算方法。首先通过正态分布函数的数字特征得到管道流量的均值与方差,然后利用连续型随机变量的性质得到了节点温度的均值与方差,当求得热电联产机组热出力概率分布后可得机组电出力概率分布,最后求得电网各状态变量的概率分布。文中方法不需要迭代即可计算出稳态潮流与概率潮流,且不存在收敛性问题。该方法能在保证计算精度的同时,极大地提高计算速度,可为综合能源系统的不确定性分析和风险评估提供参考。     

基于组合抽样的含分布式电源随机潮流计算

针对含分布式电源系统随机潮流计算中随机变量类型多的特点,提出基于组合抽样的蒙特卡罗模拟法,其根据随机因素的不同特点采用不同的抽样方法,并计及线路随机故障的影响。将随机因素作为随机变量建立概率分布模型;对连续概率分布的负荷及分布式电源出力采用拉丁超立方抽样,对离散概率分布的电源和线路随机故障采用结合拉丁超立方抽样的改进重要抽样方法,以减小方差,提高模拟计算效率;对系统随机变量进行抽样建模。通过对接有分布式电源的IEEE 14节点系统和IEEE 57节点系统的算例分析,表明了所提方法是有效的,并具有良好的收敛性。