一种基于专家知识的电力系统电压／无功分级分布式优化控？…

本文对电力系统电压分级分布式优化控制模式下的电力系统分区方法进行了研究,提出了一种基于专家知识的向上分级归类的分区算法,并通过对子区域无功电源储备指标的动态校核,进一步保证了系统分区结果的合理性和于区域电压／无功的可控性。     

基于Tabu搜索的电压控制分区

电力系统的电压控制分区是一个非线性的大规模组合优化问题，使用常规方法常难以得到理想的结果。文中首先基于电压幅值对无功功率的灵敏度定义了电力系统各节点间的电气距离。然后根据电气节点间电气距离的关系，将电气节点映射到几何空间，从而将电力系统分区问题转化为几何空间中点的聚类问题，由此建立了电压控制分区的组合优化模型。Tabu搜索法被用于求解该模型。最后在IEEE 118节点测试系统上对该方法进行了验证，结果表明该方法有效、可行。     

基于电压控制分区的发电机无功备用优化方法

发电机无功备用对电力系统电压稳定和电压控制具有重要意义。提出了基于电压控制分区的区域发电机无功备用定义,该定义综合衡量了区域发电机无功备用对静态电压稳定和准稳态电压控制的价值以及无功备用的可供给性。分析了控制变量的特性和选取方式,建立了用于优化区域无功备用和区域电压水平的二次规划模型,提出了逐次分区优化求解算法。通过3节点系统算例验证了无功备用定义和控制变量选取方式的合理性。通过IEEE 118系统算例验证了优化方法的正确性和可行性,优化方案显著提高了区域无功备用量和电压稳定裕度,改善了电压水平。区域无功备用优化方法将高维的无功备用优化原问题简化为少量的低维区域优化子问题,具有较高的容错性和计算效率,可用于较大规模系统的发电机无功备用评估和优化。     

应用于无功优化控制分区的两层搜索方法

电网分区可用于状态估计、分区控制和并行计算等领域.针对电力系统的无功优化控制分区,文章给出了一种两层搜索的方法,上层由遗传算法负责搜索各分区的第一个节点:下层根据节点间的电气距离和连通关系搜索其它节点,最终将电网划分为内部节点联系紧密的若干个子区域.由于遗传算法只搜索各分区的第一个节点,因此搜索空间大大缩小;下层搜索可自动保证子区域的连通性.分区时考虑各区域规模的平衡和无功控制设备的均衡分布.对多个IEEE系统的分区测试证明了该方法的有效性.     

含大规模新能源的电力系统STATCOM选址及容量优化

为了改善含大规模新能源电力系统电压稳定性,针对大电网系统提出了一种基于分区优化的静止同步补偿器（static synchronous compensator, STATCOM）动态无功多目标选址定容方法。提出了一种基于电气距离和暂态电压特性的分区方法,能够有效地考虑电力系统拓扑结构、线路参数以及励磁系统参数和稳定器参数等对电力系统分区的影响;采用电压控制指标辨识STATCOM最优安装节点;构建了包含投资成本、静态电压稳定指标和暂态电压严重性指标的多目标动态无功规划模型;采用基于自适应协方差矩阵和混沌搜索的多目标群搜索优化算法和熵权理想度排序法对多目标无功规划模型进行求解和决策推理。对所提方法在某省级规划电网中进行了测试,仿真结果表明,优化后的STATCOM配置方案能够有效改善电力系统静态和暂态电压稳定性。     

无功优化分解协调计算的节点分区方法

无功优化分解协调算法中,根据电压-无功灵敏度对电力系统进行分区,使得各区域节点间电压无功耦合最弱,这样有利于提高该算法的计算效率和实用价值。求出正常运行状态下的节点间电压-无功灵敏度,应用阀值搜索分区算法对系统节点进行分区,用节点分裂法将系统分解为几个较小规模的子网络。IEEE118节点系统和两个实际系统（538节点和1133节点）的无功优化计算表明,该分区算法能改善算法的收敛性,从而提高其计算效率。     

无功优化分解协调计算的节点分区方法

无功优化分解协调算法中,根据电压-无功灵敏度对电力系统进行分区,使得各区域节点间电压无功耦合最弱,这样有利于提高该算法的计算效率和实用价值.求出正常运行状态下的节点间电压-无功灵敏度,应用阀值搜索分区算法对系统节点进行分区,用节点分裂法将系统分解为几个较小规模的子网络.IEEE118节点系统和两个实际系统(538节点和1133节点)的无功优化计算表明,该分区算法能改善算法的收敛性,从而提高其计算效率.     

基于源网荷储优化的电力系统协同控制方法

受重复放电影响,电力系统各区域的调频控制偏差与电压基频波动较大,为此提出基于源网荷储优化的电力系统协同控制方法.采用多维小波分解方法分解电网系统各发电机组的调频信号频谱,降低重复放电对各区域的影响.根据分解结果结合电力系统电路构成获得微分方程,并对微分方程进行推算与Park变换.在此基础上,提出电力系统协同控制模型的构建目标,考虑源网荷储优化拓展元素构建电力系统协同控制模型.模型主要以源网荷储优化思想作为框架,对源网荷储电力系统协同优化元素进行拓展,实现多源横向互补与源网荷储纵向协调.结果 表明,源网荷储优化力度在30％～60％时,电压基频越来越稳定,并且调频控制偏差较小,说明所提方法实现了性能突破.     

基于聚类分析的三阶段二级电压控制分区方法

合理的电压控制分区是三级或"软"三级电压控制模式应用的基础,好的分区结果应保证每个分区中都含有无功源,且分区内保持连通性。文中提出一种基于网络结构及电气距离的电压控制分区方法:首先根据网络结构将由辐射状支路连接在一起的无功源并入同一个分区;其次对受控点进行分类处理,在保证分区连通性的基础上将受控点并入电气距离最近的无功源所属分区;最后基于WARD距离对初始分区进行聚类分析,最终确定分区方案。分区聚类仅在有支路连接的相邻分区之间进行,保证了分区结果的连通性,并大大减小了分区聚类的计算量。所述分区方法仅与电网结构及参数有关,与电网的潮流分布无关,能够较好地满足二级电压控制的需要。对IEEE 39节点测试系统及实际电力系统的分区划分结果验证了所述方法的合理性及效率,对实际电力系统二级电压控制具有一定的应用价值。     

嵌套分区算法分区无功补偿提高系统稳定裕度

对电力系统进行分区无功补偿以提高整个电力系统的电压稳定裕度。首先定义各节点间的电气距离,即电压幅值对无功功率的灵敏度;并在此基础上将分区问题转化为数学上的优化问题。然后利用嵌套分区算法在整个分区可行解范围内对系统分区进行寻优计算,得到整个电网的分区结果。最后根据各负荷节点电压对负荷增长水平的灵敏度大小,在各分区内选择灵敏度最大的节点作为无功补偿节点,以达到提高整个系统的电压稳定裕度的目的。算例表明了所提算法有效、可行。     

基于分布系数法的电磁环网潮流控制形式研究

电磁环网故障是威胁电网安全运行的一个重要因素,在实际运行中,需重点分析与监控。为解决传统电磁环网潮流控制形式存在安全隐患及不能充分发挥电磁环网的输送能力问题,研究了基于分布系数法的控制形式。该控制形式将高电压线路潮流乘以分布系数后叠加到低电压线路潮流上,以叠加后的潮流不超过稳定限值作为控制原则。以广西电网的一个电磁环网为例进行了对比研究,结果表明:该控制形式能较好地适应机组出力、负荷等工况的变化,能够在确保系统安全的前提下充分发挥电磁环网的输送能力,优于传统控制形式,可用于实际电磁环网的计算分析与调度监控。     

A study of autonomous reactive power control method for distributed power generators to maintain power quality of the grid

Distributed power generators, such as cogenerators and renewable energy systems, have continued to advance and their penetration capacity is increasing. However, they may cause power quality problems in voltage regulation because of the reverse power flow. At present, when the distribution line voltage exceeds the limit value, distributed generators control reactive power to reduce the voltage, and if the reactive power output is not enough, they reduce the active power output. Therefore, an imbalance of active power output between distributed generators may occur because the voltage of generators varies by location and generators at lower voltage locations do not control the reactive power. A power control method for distributed generators needs to be established to solve these problems. In this study, an autonomous reactive power control method of sharing reactive power between distributed generators is proposed. The availability of this method is discussed experimentally and its applicability area is considered analytically by use of a model distribution system. © 2006 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

采用分布系数和相角匹配分析的电磁环网潮流监控形式

针对切机措施下电磁环网的潮流控制形式和主要监控支路的识别问题,提出了一种采用分布系数和相角匹配分析的电磁环网潮流监控形式。该监控形式以常规分布系数法为基础,通过发电转移因子来消除被切机组出力对电磁环网潮流监控的影响;根据直流潮流的观点,利用高电压等级线路和低电压等级线路的电压相角匹配程度来识别主要监控线路。对南方某省500 k V/220 k V电磁环网的实例分析结果表明:所提方法能确保电磁环网高电压等级线路断开,并采取安全措施切除机组后,低电压等级线路不过载,从而在确保系统安全的前提下充分发挥电磁环网的输送能力。同时,所提方法不需要大量计算,仅依靠相角匹配分析就能准确识别出电磁环网的主要监控线路,有效减轻了调度监控的工作量,具有较高的安全预警性能。     

配电网电压质量控制系统的模拟

首先给出了配电网电压质量控制／改善的实现方法以及实现该目的所需控制设施的构成和接入方法，然后针对正在研制中的配电网电压质量控制装置进行了模拟计算，并给出模拟结果。依据计算结果给出了所研制的电压控制装置的控制效果及其功能。     

多电压等级交直流配电系统潮流分析

随着分布式电源及直流负荷的发展,兼具安全、可靠、高效的交直流混合配电网将成为未来配电网发展的一种重要形式。基于电压源型换流器的直流配电网具有可控性强、电能质量问题少、经济性好等优点,但同时也引入了有别于交流配电网的潮流计算问题。为此,文章首先建立了考虑换流器损耗以及直流变换器损耗的潮流计算模型,并给出损耗参数计算方法。其次介绍了直流系统潮流模型的求解方法,重点考虑了电压源型换流器和DC/DC变换器控制方式对潮流计算的影响,针对不同的控制策略给出不同的潮流求解方法,并给出了当潮流越限时几种有效的解决措施。最后利用IEEE 33节点直流配电网算例验证了提出的损耗模型的正确性和潮流求解方法的有效性。     

新型配电系统分布式源网荷储资源广域电压自趋优管控方法

不同于单纯电能分配的传统配电网,新型配电系统逐步展现出源-网-荷-储等众多资源的强耦合强关联复杂大系统形态,其各类资源呈现出“点多、面广、量少”的广域分布特征。挖掘可再生能源发电、分布式储能及柔性负荷等分布式资源的广域电压调控潜力对构建源网荷储高度融合的新型配电系统具有重要意义。文中提出了一种基于数据驱动的新型配电系统分布式源网荷储资源广域电压自趋优管控方法,通过可再生能源发电、储能及柔性负荷等分布式资源的综合协同控制,在保证储能后备容量和降低网损的同时能够提高配电网广域电压质量。最后,以某城市配电网为例验证了所提方法的有效性和先进性,比传统调压方法更加契合新型配电系统的电压调控需求。     

直流船舶综合电力系统中混合储能的精确功率分配策略研究

直流船舶综合电力系统是未来船舶的重要发展趋势,可实现全船能源的集中控制和管理。确保船载直流微电网中各分布式电源间的精确功率分配以及母线电压稳定是维持系统安全、经济运行的先决条件。因此,提出一种基于二次规划算法的精确功率分配方法,该方法充分考虑混合储能系统中不同储能介质的额定容量、荷电状态、爬坡速率以及充放电效率的差异,旨在保证系统稳定性的前提下,实现调压成本最小化。具体而言,其通过直流母线电压波动值确定目标功率,采用二次规划算法将目标功率值在混合储能间进行合理分配,从而以最小成本维持母线电压在允许范围内。最后,通过两个实时仿真研究案例验证了所提控制方法的有效性。     

Improvement of Power Quality in Distribution System by Residential PV Systems

In recent years, the deterioration in the power quality of a distribution system such as the aggravation of voltage imbalance and current imbalance or the increase of harmonics has been apprehended. It is thought to be causally related to the diversification of load by progress of power electronics technology and the increase of the number of interconnection of distributed generators for home use with the reduction of the effect on the environment. The purpose of this study is development of power conditioner systems (PCSs) with a function of improvement of power quality in the distribution system. In this paper, the authors propose a control method of restraint of harmonics and improvement of voltage imbalance in the distribution system utilizing the PCSs of photovoltaic systems. Moreover, it includes a determination method of the interconnection power factor and the optimal gain of filtering operation of PCSs so as to minimize the voltage imbalance factor and so as to minimize the maximum value of voltage total harmonic distortion in the distribution system by real‐time feedback control with measured data from the information technology switches of distribution line. The numerical calculation is carried out in order to verify the validity of the proposal method.     

具有PV节点的配电网常Jacobian矩阵潮流算法的分析比较

随着配电网实时监控要求的不断提高,有必要寻找一种既能建立常Jacobian系数矩阵以提升其收敛速度,又能满足病态条件下方程有解而不至于发散的潮流计算方法。该文基于牛顿-拉夫逊法的极坐标形式,从复功率方程出发,忽略功率方程迭代过程中影响相对较小的负荷功率,把PV节点电压的实部、虚部线性拟和为幅值,建立了完全常数项的Jacobian矩阵。对常Jacobian矩阵的适应性进行了详细的论证且得到了实际算例证实,证明本算法提高了计算效率并显著降低了内存需求;该算法无须解耦,不受R/X数值大小的影响,具有出色的收敛性     

一种基于电压对电容灵敏度的台区电压控制方法

目前,中低压配网电压尚未得到很好的控制,低压台区存在功率因数正常但电压偏低的问题。针对该问题文中给出了一种基于电压对电容灵敏度的台区电压控制方法,该方法考虑了电容器实际发出无功功率随电压变化的特性。给出了电压对电容的灵敏度矩阵求取方法,并以此为基础提出了一个新的低压电容远程控制策略。通过对IEEE 33节点配网模型的仿真,验证了文中控制策略的有效性与合理性。