考虑潮流约束的限流措施优化配置

电力系统限流措施优化配置是复杂的非凸、非线性问题,在考虑潮流约束后,模型更复杂。为此,通过分析节点阻抗矩阵与各种限流措施的关系,提出一种措施变量的筛选策略,缩减变量数目,避免维数灾难。根据限流措施优化配置问题的特点,提出先对候选可开断支路采用枚举法求解支路开断的优化方案,再采用改进离散粒子群算法(MDPSO)求解综合限流方案。新英格兰39节点系统的仿真计算表明,该方法具有良好的优化效果,且收敛速度快,验证了所提出的模型和算法的可行性。     

模拟通道数最小的PMU优化配置方法

提出了一种基于0-1整数规划算法的改进的PMU配置模型,该模型具有良好的适应性,而且0-1整数规划算法计算速度快,结果精确可靠。通过该模型可以得出全部的所需PMU数最小的优化方案,进而在该模型的基础上提出了PMU模拟通道数最小化的处理方法。该处理方法可以减少因电力系统母线数量庞大而产生的配置PMU所需的资金。最后通过对IEEE14节点系统、IEEE30节点系统以及新英格兰39节点系统的仿真计算,验证了所提出的模型和处理方法的有效性,可供相关研究者参考。     

考虑可靠性成本的配电网多阶段扩展规划方法

传统的配电网可靠性评估通过模拟组件中断来量化一组事件对供电可靠性的影响,这种基于模拟的可靠性评估方法使得其纳入到配电网扩展规划中需要采用启发式或元启发式方法求解。为了克服启发式或元启发式方法收敛性和局部最优的缺点,文中提出了考虑可靠性成本的配电网多阶段扩展规划的混合整数线性优化模型。该模型建立了配电网可靠性指标(即系统平均停电持续时间指标、系统平均停电频率指标和系统缺供电量)的显式评估表达式,并将其相关的可靠性成本纳入到配电网多级扩展规划目标函数中,以系统运行约束等为约束条件。在24节点、54节点、86节点和138节点四个算例系统上验证了所提出的方法的有效性和适用性。     

基于灵敏度分析的多馈入直流系统限制短路电流优化

多回直流馈入和短路电流超标是我国受端电网面临的两个典型问题。提出了一种基于灵敏度分析的多馈入直流系统限制短路电流优化方法。通过分析各种限流措施对阻抗矩阵元素的影响,推导各种限流措施与超标站点自阻抗的灵敏度关系,提出了一种考虑限流措施灵敏度的支路筛选策略。理论推导出了基于雅克比矩阵的多馈入短路比形式,在此基础上,提出了能够反映限制短路电流成本及效果、网络联系紧密程度以及受端系统对多馈入直流支撑能力的目标函数。采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-II),结合支路筛选策略,寻找Parero最优的限流措施配置方案。实际系统仿真验证了所提方法的有效性和快速性。     

基于灵敏度分析的限流方案优化决策方法

考虑限制短路电流与提高系统稳定性的相互制约关系,提出一种基于灵敏度分析的限流方案优化决策方法。通过分析各种限流措施对阻抗矩阵元素的影响,推导各种限流措施与超标站点自阻抗的灵敏度关系,提出一种考虑限流措施灵敏度的支路筛选策略。以总投资成本最小和短路容量裕度最小为目标,应用自适应混合粒子群优化算法寻找限流方案集。基于层次分析法建立综合评价模型,应用模糊综合评价算法对限流方案集进行系统性定量决策。实际系统仿真结果表明该方法能够快速获得优化决策方案。     

基于并行非支配排序遗传算法的限流措施多目标优化

分析了当前限流措施优化模型和算法存在的缺陷,提出了综合考虑安全性、稳定性、经济性的限流措施多目标优化模型.在潮流约束下,模型以总投资成本最小、故障后功角稳定性最佳、短路电流综合越限最小为优化目标,并且引入带精英策略的改进非支配排序遗传算法,结合基于限流效果灵敏度的支路筛选策略,应用于Pareto最优限流措施的求解.为提升优化速度,在MATLAB计算平台上对改进非支配排序遗传算法进行了主从并行改造.最后,结合改进的新英格兰10机39节点系统优化结果,验证了所提出的多目标优化方法有效、可行.     

改进EM算法在限流措施优化配置中的应用

仿电磁学算法(Electromagnetism-like mechanism,EM)是一种随机全局优化算法,它通过模拟电磁场的吸引和排斥机制,将每个解比作一个带电粒子,然后按一定准则使得搜索粒子朝最优解移动。本文对该算法进行改进,用均匀设计方法使初始种群更均匀,用混沌法优化局部搜索使其收敛加速,改进了力的计算和粒子的更新,最后将改进的EM算法用于限流措施优化配置中。此算法在求解含有离散变量和非线性约束条件的优化问题时具有实现方便、效率高的优点,使得限流措施优化有很好的收敛性和全局寻优能力。通过对新英格兰39节点系统进行计算及结果分析,说明所提出算法的全局搜索能力强、效率高,能得到较好的结果。     

考虑分布式电源限流作用的主动配电网连续潮流计算

当配电网含有换流器型分布式电源时,连续潮流需要考虑换流器的限流特性。根据换流器型分布电源的控制策略与限流特性,得到换流器型分布式电源的连续潮流计算等效模型。基于该模型,提出一种含换流器型分布式电源配电网的连续潮流计算方法。该方法在连续潮流计算过程中增加了换流器型分布式电源限流状态的判断环节;当换流器型分布式电源进入限流状态后,需要修改该分布式电源的节点类型以及预估和校正环节雅可比矩阵中与限流分布式电源节点相关的元素。某33节点配电网算例验证了所提方法的正确性。     

用EMTP/ATP研究高压限流熔断器暂态过程

为正确模拟高压限流熔断器的熔断过程及熔断过程中产生的电压、电流对短路试验系统的影响,以电磁暂态分析程序EMTP/ATP为平台,以高压限流熔断器短路试验系统为研究主体,建立了含有熔断器和氧化锌避雷器的非线性电路仿真模型并对高压限流熔断器暂态过程进行了仿真分析。仿真电路中为了更加准确地模拟出熔断器电阻的复杂变化过程,采用了多个时变非线性电阻串联的方法来等效熔断器电阻。与传统的用单个时变非线性电阻等效的方法相比,该方法使熔断器暂态过程的模拟更加精确。仿真算得的熔断器暂态过程主要参数与实际试验结果比较一致,充分说明了该种方法对于模拟高压限流熔断器暂态过程的正确性。     

采用粒子群算法优化配置限流电抗器的研究及应用

随着电网规模的扩大,母线短路电流不断增大。目前常采用加装限流电抗器的方法来限制500 kV电网的三相短路电流。文中提出一种采用粒子群算法优化配置限流电抗器的方法,在满足限制短路电流的前提下,加装电抗器的数量和总阻抗最小,同时保证系统正常运行。通过在IEEE30节点系统的测试,以及与枚举法结果的比较,验证了该方法的实用性和可靠性。采用该方法限制江苏电网短路电流,取得很好的效果,达到设计的要求。     

含储能系统和大型风电场并网电力系统机组组合研究

为提高系统运行的灵活性和稳定性,在含风电场的机组组合问题中引入储能系统,将含风电场和储能系统的机组组合问题描述为含0-1变量的混合整数优化模型,在模型中体现了储能系统对系统旋转备用容量的影响。采用分支定界的思想,将整数变量松弛为实数变量,利用改进粒子群算法来迭代求解。以6机和某10机39节点系统为算例,对传统的机组组合模型和含ESS的机组组合模型进行了比较,计算结果验证了该模型和解法的有效性。     

智能电网中的家庭用电系统建模与优化分析

为了实现电网削峰填谷、节约居民用电成本的目的,需要对家庭用电负荷进行更加合理的引导。综合考虑家庭用电负荷的连续性、可中断性以及负荷之间的关联性、顺序性、强依附性等特性,以分时电价为背景,建立了计及储能系统的家庭智能用电系统模型,包括负荷运行模型、蓄电池充放电模型和经济性优化模型。提出利用0—1变量对模型决策变量进行编码,将优化问题转化为混合整数线性规划问题,并采用Gurobi数学规划软件包求解,大大降低了问题的求解难度。在Matlab环境下,对家庭用电负荷数据进行仿真计算,仿真结果表明,模型和优化策略能够实现转移家庭用电负荷以及降低用电费用的目的。     

基于模拟进化理论的电力系统的故障诊断

本文提出了利用基于模拟分子进化（ＳｉｍｕｌａｔｅｄＭｏｌｅｃｕｌａｒＥｖｏｌｕｔｉｏｎ──ＳＭＥ）的优化方法诊断电力系统故障的新方法。电力系统故障诊断问题可表示为０－１整数规划问题，利用ＳＭＥ方法可一次得到几个可能的解，这对于诊断复杂的电力系统故障（尤其是有保护或断路器误动作的情况）具有实际意义。这种方法可以同时利用保护和断路器的信息，改进后也可以只利用断路器的信息，适用范围较广。此外，ＳＭＥ方法在适应能力方面优于现有的基于Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ机的方法，可以处理任意多重故障，且适于用并行处理机实现。     

Application of Decomposition Techniques to Short-Term Operation Planning of Hydrothermal Power System

This paper develops a realistic model for short-term operation planning of a large scale hydrothermal power system with a high share of hydro. This problem is a large scale mixed integer program. Benders' method is employed to decompose the problem with respect to integer and continuous variables. The master problem of this method contains only integer variables and considers the unit commitment of thermal plants. The subproblem includes only continuous variables and considers the economic dispatch problem. The special structure of master and subproblems are further exploited which results in considerable reductions in the size of the problem and computation time requirement.     

同时考虑孤岛与重构的配电网故障恢复运行策略

根据含分布式电源（distributed generation, DG）的配电网运行特点,提出一种综合考虑网络重构与孤岛划分的故障恢复运行策略。首先,通过对传统重构问题中相关约束的修改,使其允许切负荷操作与产生孤岛,并且使孤岛运行与重构操作相配合进行;然后,采用约束中0-1状态变量简化网络模型,提高运算效率;最后,采用二阶锥松弛技术将原始非凸非线性问题优化松弛为标准混合整数二阶锥规划（mixed integer second-order cone programming, MISOCP）问题,使其得以求解。算例结果证实了该策略的有效性,与其他算法的对比证实了该算法的优越性与准确性。     

考虑最少线路切换数量的电压稳定性增强优化方法

为提升电力系统的电压稳定性,提出一种基于输电线路切换的电压稳定性增强控制模型,该模型以最少的切换输电线路数量为目标来满足电力系统负荷裕度的提升需求。为灵活构建线路切换数学模型,提出基于支路追加法将线路切换融入原问题模型中。为降低模型求解难度,提出一种阶段式求解策略：基于负荷裕度对线路参数的灵敏度快速预筛选出可以提高系统负荷裕度的候选切换集,降低0-1整数变量的搜索范围;基于外逼近和松弛策略将原问题分解为2个子问题进行迭代求解,进一步提高模型的求解速度和精度。IEEE 118节点和IEEE 662节点系统仿真结果验证了所提模型与方法的有效性。     

定制化求解机组组合混合整数线性规划模型的固定—推断法

为了突破机组组合算法的自主可控问题,基于开源混合整数线性规划求解器CBC,提出一种快速获取机组组合问题可行解的固定—推断法。首先将机组组合模型转换为推断标准模型,然后按重要性对所有整数变量进行排序。并利用约束违反函数依次确定整数变量的值,实现整数变量的固定,利用约束关系推断出与其相关的整数变量值。最后经过多轮的固定—推断可以实现所有整数变量的取值,从而求解一个线性规划问题即可得到各机组的出力。仿真结果表明,所述算法能有效求解大规模机组组合问题,可在更短时间内获取质量较好的可行解。与CBC求解器结合,能显著提升CBC求解器对于机组组合问题的求解效率。此外,所述算法还具备在其他求解器上进行定制的潜力。     

On the design of 1D IIR digital filters with coefficients of finite word length

This paper presents new linear programming techniques for the design of optimal 1D IIR digital filters. the first method is based on a linear minimax criterion and leads to a linear programming approximation problem whose optimal solution is attained by a new fast algorithm. Next, the linear minimax approximation problem is extended and formulated as two linear integer programming problems which permit the design of 1D IIR digital filters with coefficients of finite word length. the first of these methods is formulated as a 0-1 integer linear programming problem and its optimal solution is attained rapidly by a new algorithm. This method appears to be suitable for the design of high-order digital filters. the second method is more general and is formulated as a mixed integer linear programming problem. to solve the design problem efficiently, a new integer tree search algorithm is introduced. the feasibility of the proposed algorithms is illustrated with detailed solutions or numerical examples.     

Nonintrusive appliance load monitoring based on integer programming

This paper presents a new nonintrusive appliance load monitoring technique based on integer programming. Nonintrusive appliance load monitoring is the problem of identifying the operating conditions of electric appliances in a house by observing only the overall load current and voltage. Since the overall load current is expressed as a superposition of the currents of the operating appliances, the monitoring problem can be formulated as an integer quadratic programming problem by expressing the operating conditions as integer variables. This problem is solvable with a sufficiently small computational burden thanks to the recent development of commercial software. The proposed method does not require relearning even when a new appliance is installed in the house. Furthermore, the proposed formulation is applicable to cases in which some appliance has multiple modes, and cases in which some appliances of the same type are operating simultaneously. The usefulness of the proposed technique is verified by experimental results. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 174(2): 18–25, 2011; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.21040     

一种考虑电压暂降分布域的电能质量监测仪的优化配置方法

提出一种利用整数规划和粒子群优化算法,对考虑电压暂降分布域的电能质量监测仪进行优化配置的方法.通过PSCAD/EMTDC仿真建立一个能反映电压暂降域的0～1敏感度矩阵,形成整数规划的约束条件,以监测装置安装数量最小化为目标函数,采用粒子群算法进行优化.目的是在满足短时电压扰动阀值和配置规则的前提下,用最小数量的监测装置...