Solution of optimal reactive power dispatch of power systems using hybrid particle swarm optimization and imperialist competitive algorithms

Management of reactive power resources is essential for secure and stable operation of power systems in the standpoint of voltage stability. In power systems, the purpose of optimal reactive power dispatch (ORPD) problem is to identify optimal values of control variables to minimize the objective function considering the constraints. The most popular objective functions in ORPD problem are the total transmission line loss and total voltage deviation (TVD). This paper proposes a hybrid approach based on imperialist competitive algorithm (ICA) and particle swarm optimization (PSO) to find the solution of optimal reactive power dispatch (ORPD) of power systems. The proposed hybrid method is implemented on standard IEEE 57-bus and IEEE 118-bus test systems. The obtained results show that the proposed hybrid approach is more effective and has higher capability in finding better solutions in comparison to ICA and PSO methods.     

结合专家知识的遗传算法在无功规划优化中的应用

在遗传算法中采用专家知识辅助寻优,有助于改善寻优方向,防止过早收敛,由于无功功率不家远距离传输。因此电力系统中的无功平衡和电压调整具有很强的地区性。依据专家知识对少数被选中的个体动态形成本厂、站的就地无功／电压控制的有效变量集进行人工调整,可以改善遗传算法的局部寻优能力。该专家知识包括三个主要方面：消除电压越限、减少投资和降低网损。为了更符合实际情况,建立了母线电压对调节裕度的模糊隶属函数。对某实际系统的计算表明,结合专家知识的遗传算法能够更有效地找到全局最优。     

A new Optimal reactive power planning based on Differential Search Algorithm

This paper proposes a new multi-level methodology based on the optimal reactive power planning. The developed methodology is designed to solve the problem of the non-feasibility solution of the fuel cost minimization problem (for a given operating point) where the classical method such as interior point method (IPM) is applied. The proposed solution to solve this problem is based on the application of the optimal reactive power planning problem considering voltage stability as the initial solution of the fuel cost minimization problem. To improve the latter the load voltage deviation problem is applied to improve the system voltage profile. For à good result improvement, the reactive power planning problem and the load voltage deviation minimization problems are solved using a new optimization method namely the Differential Search Algorithm (DSA). Moreover, the fuel cost minimization problem is solved using IPM. To identify the candidate placements of compensation devices for the optimal reactive power planning problem, a new voltage stability index namely: The Fast Voltage Stability Index (FVSI) is used. The methodology has been tested with the equivalent Algerian power system network, and the simulation results show the effectiveness of the proposed approach to improve the reactive power planning problem and to minimize the system voltage deviation.     

基于启发式算法和Bender’s分解的无功优化规划

针对城市高中压配电网的长期无功优化规划问题,提出了基于启发式算法和Bender’s分解技术的两段式求解方法。该方法将启发式算法、Bender’s分解和线性规划等技术相结合,充分保证了系统的可求解性和解的合理性,将其应用于实际电力系统规划中取得了良好的效果。     

无功优化问题三类解的物理特性

在有功调度方式给定的前提下,以有功网损最小作为度量指标,假设仅以连续的无功电源作为控制手段建立数学分析模型,应用非线性原对偶内点算法进行求解.从数学优化的角度按无功分布与电压水平之间牵制疏密程度定义了3种解的状态,即松弛解、局部制约解和临界制约解,分析了其物理本质、优化信息以及对电力系统运行性能的影响,并以三节点两端供电系统和IEEE30节点系统为例予以阐述,为有效地实施无功、电压调度与控制提供了一种思路.     

基于改进Tabu搜索算法的区域电网无功优化

为了满足无功优化的实时控制要求,提出了考虑静态电压稳定的区域电网无功优化方案。该方案采用改进的Tabu搜索算法,以有功网损最小为目标进行无功优化,记录优化过程中搜索得到的前10位最优网损解;然后对这10个最优网损解进行静态电压稳定裕度计算,再运用模糊集理论,将网损最小和静态电压稳定裕度最大两个目标的优化问题转化为单目标优化问题。通过算例仿真,证明了改进Tabu算法适合于解决区域输电网无功优化问题,同时也验证了本文提出的考虑静态电压稳定性的区域输电网二级无功电压控制方案是可行的,有效的。     

考虑拓扑影响的风电场无功优化策略研究

双馈风电机组(DFIG)机群的拓扑结构对风电场无功优化有较大影响。分析了DFIG的无功出力极限,将DFIG作为风电场连续无功源,计及风电场有载调压变压器分接头设置对DFIG机端电压的影响。以风电场内部有功损耗最小为优化目标建立风电场无功优化模型。最后,以丹麦HornsRev1离岸风电场为例,采用粒子群优化算法对所建立的无功优化模型进行求解。仿真结果验证了所提优化控制策略的安全性和经济性。     

基于人工蜂群算法的配电网无功优化

针对配电网电压质量较低的问题,建立了完整的无功优化模型。首先提出了一种新的无功补偿候选点的方法,即先基于网损最小选择无功补偿点,在此基础上再用动态优化选择无功补偿点;然后建立以网损最小、并联电容器容量最小、电压水平最好、两类电压稳定裕度最大的无功优化目标函数,用模糊方法将含有量纲的多目标问题转化为没有量纲的单目标问题;接着用人工蜂群(ABC)算法确定无功补偿点和容量。最后对IEEE-33节点配电网系统进行了测试分析,并与其它两种优化算法相比较,结果表明使用该优化算法,配电网无功配置方案较优,线路损耗明显降低,电压质量和电压稳定裕度明显提高。     

用于地区电网无功配置的极限潮流方法

指出现有的无功优化算法并不能较好地解决省地协调下的地区电网无功配置问题,提出了基于电压贡献度和无功贡献度的极限潮流方法。为满足省地协调下的电压和关口功率因数要求,该方法选择对系统电压水平和关口功率因数改善最有效的电容器进行松弛优化,并提出电压贡献度和无功贡献度的指标进行相应的量化。极限潮流方法选择合理的电容器进行松弛后,能够有效地扩大优化问题的搜索空间寻求不同负荷方式下的最优解,并根据最优解的形式给电网规划和运行部门提出相应的建议。最后在IEEE30节点系统和四川省某地区电网141节点系统中验证了该方法的灵活性与有效性。     

特高压交流输电系统无功与电压的最优控制策略

特高压输电是我国电网发展的必然选择,无功电压控制是特高压关注的研究课题。定义了穿越无功,分析了分布参数下长线路充电功率、无功损耗、沿线最高电压及其位置,从穿越无功产生的原因深入分析了特高压无功补偿需求、无功补偿量、变压器无功损耗以及低容或低抗投切组数与首末端电压模值比的关系,由此提出了以穿越无功最小为目标的特高压无功和电压最优控制的数学模型,并给出了最优解的数值算法。算例仿真证明最优控制策略和算法有效。     

基于混沌免疫混合算法的多目标无功优化

针对目前评价多目标函数解的不足,提出了将多目标函数各个解映射成多维空间中不同的点,利用这些点与理想点之间的欧氏距离来衡量各个解的优劣;同时针对无功优化、混沌优化算法和免疫算法的特点,提出了在采用免疫算法进行无功优化的记忆抗体群中,运用混沌优化方法和免疫算法的交叉和变异等操作对无功优化的连续变量和离散变量进行交替优化求解,并将它们运用于以降低有功损耗,提高电压稳定裕度及减小电压偏移为目标的无功优化中;通过 IEEE-30和IEEE-118节点算例系统验证了混合算法及最优解评价方法的正确性和可行性。     

考虑电压暂降风险的高压配网动态无功容量优化配置

高压配网系统中,结合敏感负荷特性,引入电压暂降风险作为电压稳定的考虑对象。选用STATCOM进行动态无功补偿,从暂态研究电压稳定。建立无功优化的单目标函数模型,将电压暂降损失、线路有功损耗、动态无功补偿装置费用经济量化相加。设定多组无功容量并求取相应的总支出费用。通过Matlab软件对费用和容量进行曲线拟合,以计算最优容量。最后以广东电网某片区进行实例仿真,求取对应的最优解,结果显示在提高电力系统的安全可靠性同时也大大降低了经济成本。     

含风电场的配电网无功优化策略研究

针对传统的配电网无功优化调节手段离散化、难以实现电压的连续调节等问题,研究了含风电场的配电网无功优化模型和算法,分析了双馈感应电机的无功发生能力,将风电场作为连续的无功调节手段参与配电网无功优化。并针对风电出力随机性的特点,用场景功率描述风电的随机出力,使之更具代表性。考虑了配电网的网损、电压偏差以及电压稳定性指标,建立了多目标无功优化模型。提出了基于量子粒子群算法(QPSO)的无功优化方法,该算法通过波函数描述粒子的状态,增加了种群的多样性,有效地避免了种群早熟等问题。用该算法对改进的IEEE33节点进     

电力市场环境下的无功潮流优化

为了满足电力市场环境下的无功潮流优化运行,详细分析了电力市场环境下无功成本的发生;由于系统发生故障或系统负荷增长而造成系统的无功短缺是电压失稳的主要原因,提出了一个简单实用的故障筛选和排序方法,并以严重事故下电压稳定作为约束条件建立了电力市场环境下无功潮流优化的数学模型,再用免疫算法求解此模型。IEEE-30系统算例结果表明该模型的正确性和算法的可行性。详细比较不同电压稳定标准下及不同体制环境下无功潮流优化的结果得出,在电力市场环境下必须将减少无功成本纳入无功潮流优化目标函数中。     

考虑自适应无功控制的小水电最优接纳能力研究

为促进径流式小水电与区域配电网协调发展,本文提出一种考虑自适应无功控制的径流式小水电最优接纳能力计算方法。为兼顾配电网运行的经济性和电能质量,考虑以运行成本、电压偏移和网损综合最优为目标,采用多状态模型构建基于机会约束规划的多目标模型。针对接入点电压越限问题,提出自适应无功控制策略。利用基于精英策略的非劣分类遗传算法II(NSGA\|II)求解多目标模型,并采用基于信息熵的序数偏好法(TOPSIS)从Pareto解集中选取最优方案,最后IEEE\|33节点系统的计算结果验证了所提方法的有效性。     

基于学习自动机的智能变电站多目标无功优化

针对风电场的无功优化和电压稳定问题,结合其并网的智能变电站内的静止无功补偿器(SVC),提出了一种综合考虑SVC和双馈风电机组(DFIG)的无功电压协调控制策略。采用学习自动机求解多目标无功优化的最优权衡解,在满足风电场公共接入点的电压要求的同时,使得风电场无功源的无功裕度更大。最后,以华东某风电场进行算例分析,验证了所提无功电压协调控制策略的可行性和有效性。     

一种基于模糊控制的电压校正策略

本文介绍了一种用模糊集理论来进行无功控制和提高电压安全性的方法。利用模糊集理论把节点电压的越限以及控制设备的控制能力用隶属函数表示,先用模糊集的最小运算得到一个较为灵活的解空间,然后再用模糊集的最大运算得到优化方案,最后根据最优修正控制变量值,直到所有的节点电压值都达到理想的水平为止。通过对一个5节点系统的计算,表明了这种方法是有效的,在电压无功控制方面有良好的灵活性和适应性。     

SFOA算法在电力系统多目标无功优化的应用

电力系统由于无功分布不合理引起的事故越来越多。以系统网损、电压平均偏离、电压安全稳定裕度3个指标建立无功优化模型,引入了动态罚函数体现状态变量约束在优化过程的影响,并用个人偏好约束下的权值分配方法根据用户的需求对各个指标分配权值,采用SFOA算法求得电力系统多目标无功优化在可行域内的最优解。从SFOA算法和PSO算法运用于IEEE 30和IEEE 57节点系统优化结果比较表明:所提出的算法是可行有效的。     

含光储联合发电系统的配电网双目标拓展无功优化

光储联合发电系统接入配电网给其优化调度带来了新的资源和挑战。分析了光储联合发电系统接入配电网后对配电网电压和网损的影响机理,揭示了光储系统的有功无功调控对配电网调压和降损的重要地位。构建了以系统有功网损最小和电压越限风险最小为优化目标的拓展无功优化模型。该模型在传统无功优化模型的基础上增加储能有功出力和光伏发电功率因数作为控制变量,丰富了有源配电网无功优化的内涵。采用带精英策略的非支配排序多目标优化遗传算法(NSGA-II)求取帕累托前沿,并根据模糊集理论选取最优折衷解。与多种无功优化方案进行仿真比较,结果表明所提出的双目标拓展无功优化模型能够实现含源配电网中有功潮流和无功潮流的协调优化,在充分挖掘系统节能降耗潜力的同时提高配电网电压运行安全裕度。     

变电站主变压器档位设置预优化方法

基于不同变压器调档所引起的电压无功变化在稳态电网中具有近似线性叠加性质,提出一种简单实用的变压器调档策略,以满足电网的无功电压调控需求。在当前潮流下计算变压器抽头变动一档引起全网节点的电压和无功变化级差（步长）,定义为一档电压效应和一档无功效应,以抽头变化量（步数）及无功改变量之和的最小值作为目标函数,以全网节点达到目标控制电压范围内作为约束条件,对变压器档位进行组合优化计算,得到优化调档策略,可作为全局优化的预优化计算或变电站档位规划。某实际电网的计算表明此方法简便实用。