基于REI等值的多区域无功优化并行计算(英文)

将REI等值技术应用于求解多区域电力系统的无功优化并行计算问题,对系统各个分区的外部网络进行REI等值化简,并对相角传递、等值网络初值计算、外层协调计算与REI等值网络修正等关键问题提出了具体的解决办法。并以此为基础建立了适合多区域无功优化的并行计算模式,通过采用Matlab并行计算平台实现无功优化并行计算,以IEEE 39节点和某695节点实际系统作为算例,通过与集中优化方法和基于Ward等值的多区域无功优化并行算法进行比较,对所提方法的有效性和优缺点进行了详细分析。     

采用Ward等值技术的多区域无功优化并行计算

针对大规模电力系统无功优化计算速度慢的问题,采用多区域并行计算是一种有效的解决方法。基于Ward等值技术对多区域无功优化分解协调算法做进一步的改进和补充,通过建立等值分区的无功优化并行计算模型,对其等值分区并行计算的实现原理进行了总结分析,提出适合基于Ward等值技术的多区域无功优化并行协调计算模式和计算流程,并采用Matlab并行计算平台实现无功优化并行计算。以IEEE 39节点、某538节点实际系统和某695节点实际系统为算例,通过与集中优化方法进行比较,验证了所提方法的有效性。     

REI等值技术在多区域无功优化计算中的应用

提出将REI等值技术应用于求解多区域电力系统的无功优化问题,对系统各个分区的外部网络进行REI等值化简,应用非线性原对偶内点法独立进行各个分区的无功优化计算。并对REI节点归并方案、相角传递、等值网络初值计算、内层迭代计算、外层协调计算与REI等值网络修正等关键问题提出了具体的解决办法。以IEEE 39节点和某538节点实际系统作为算例,通过与集中优化方法进行比较,验证了所提方法的有效性,并分析了三种REI节点归并方案对分解协调优化计算的影响。     

基于Ward等值的多区域无功优化分解协调算法

针对多区域电力系统的无功优化问题,提出了基于Ward等值的分解协调算法.将所有子区域分为主区域和从区域,并确定边界节点在不同区域中的节点类型和区域间相角传递方法.在基态条件下,根据潮流计算结果确定边界节点等值注入功率初值.采用矩阵求逆辅助定理,提高优化过程中外部网络变压器变比变化引起的等值导纳矩阵计算效率问题,且大幅度提高了外部网络等值精度.引入适合无功优化算法的外部协调策略,以较少的协调通信量获得较好的协调效果.以IEEE 39节点和538节点实际系统为例,通过与集中优化方法进行比较,验证了该方法的有效性.     

电力系统静态等值的研究

本文在分析电力系统两种经典静态等值法(Ward等值法与REI等值法)优缺点基础上,提出了在线Ward/REI等值法,其要点是在基态情况下对外网进行Ward等值,在实时情况下用REI等值法对等值网进行修正,最后给出两实验系统加以验证。     

基于诺顿等值的多区域系统无功优化分解协调算法

采用节点分裂法将电力系统按照实际地理位置进行区域分解。通过对外部系统进行诺顿等值,实现各个区域无功优化的独立计算,即内层迭代计算。引入了一套简单有效的协调机制修正边界节点的等值注入功率和电压,即外层迭代计算,最终实现大系统无功优化分解与协调计算,提高了计节点系统和某2 212节点实际系统为例,通过与集中优化算法的比较验证了所提算法的有效性。     

基于支路等值注入功率模型的外部网络等值修正方法

在基于外部网络等值的最优潮流计算中,不断对外部网络等值导纳矩阵进行重新计算导致计算效率下降.针对Ward等值和REI等值,通过采用支路等值注入功率模型消去变动支路对节点导纳矩阵的影响,获得与变动支路无关的外部等值导纳矩阵,只需修正变动支路的等值注入功率, 并把支路注入功率归并到边界点,即可对外部网络等值进行修正.以 IEEE 39节点系统作为试验系统,通过对外部网络等值修正效果进行评估,验证了所提方法的正确性和有效性.     

基于支路等值注入功率模型的外部网络等值修正方法

在基于外部网络等值的最优潮流计算中,不断对外部网络等值导纳矩阵进行重新计算导致计算效率下降。针对Ward等值和REI等值,通过采用支路等值注入功率模型消去变动支路对节点导纳矩阵的影响,获得与变动支路无关的外部等值导纳矩阵,只需修正变动支路的等值注入功率, 并把支路注入功率归并到边界点,即可对外部网络等值进行修正。以 IEEE 39节点系统作为试验系统,通过对外部网络等值修正效果进行评估,验证了所提方法的正确性和有效性。     

电力系统外部等值网络快速修正方法

在基于外部静态等值的电力系统最优潮流计算中,为了保持外部等值精度,不断重新计算外部等值导纳矩阵将导致优化计算时间效率下降,文中针对Ward外部等值方法的特点,从不同解决思路入手,分别采用矩阵求逆辅助定理和支路等值注入功率模型提高外部等值网络参数修正计算速度,对两种快速修正方法的修正原理和计算过程做了充分的分析和说明,以IEEE 39节点系统和某538节点系统作为试验系统,验证所提方法的有效性,并对两种修正方法进行详细分析比较.     

基于子网边界等值注入功率的异步迭代分布式潮流算法

电网互联而管理体制的分层分区对互联电网分布式潮流计算提出了实际需求。文中提出一种基于子网边界节点等值注入功率的异步迭代分布式潮流算法。不同于Ward等值模型,提出仅保留区域联络线的子网的简化外网模型,避免了计算前的网络化简等值工作,减轻了协调层的参与程度和计算量,具有更好的分区独立性。采用异步迭代模式,通过交换内外边界节点的电压来更新外边界节点等值注入功率。对多个IEEE标准算例进行测试,并与其他方法进行比较,结果表明,所述模型和方法是有效的,适合在线应用。     

考虑边界母线电压无功特性的地区电网无功优化

地区电网的电源是连接上下级电网的变电站,将REI等值用于地区电网无功优化,以解决常规模型中无法反映边界母线(即连接上下级电网的母线)间电压无功特性(边界母线电压幅值受自身以及其他边界母线下级电网无功变化的影响情况)等问题。推导了能有效反映电压无功特性的等值电抗与边界母线电压无功灵敏度矩阵的关系,分析了等值电抗的变化特性以及潮流状态在等值前后的一致性,提出首先根据等值前后电压无功特性保持一致的原则利用本地数据求取等值参数,然后在优化计算中根据优化前后电压偏差的不变性对优化电压进行修正。通过对四川某地区电网的仿真计算,验证了该方法可以有效反映边界母线间的电压无功特性,使优化潮流计算电压更加准确。     

外网扩展电压源支路Ward等值模型及其在状态估计中的应用

随着互联电网建设的加强,各区域网络之间的联系日益紧密,在内网状态估计时考虑外部电网的影响已成为一种趋势。现有的基于外网扩展Ward等值的状态估计方法,不仅需要外网提供等值阻抗参数,还需要等值状态信息,同时要求等值状态和内网状态在采样时间上保持一致。在实际系统中,互联电网一体化的计算周期和内网独立状态估计的计算周期难以保持一致,从而易因采样时间的不同步而使外网等值状态和内网不匹配,给内网状态估计带来较大误差。鉴于此,在已有的外网扩展电压源支路Ward等值模型的基础上,提出了等值阻抗参数和状态参数的计算方法。该模型与扩展Ward等值相比,相同之处是等值阻抗支路的结构及其参数,不同之处是等值注入功率。后者在边界节点,前者在等值电源节点。相应所提模型的等值状态信息只有等值电源节点的电压和功率,该状态量可以基于节点功率平衡方程仅通过边界节点的内网电压和支路功率来确定。因此,所提模型的状态量与内网的状态量完全匹配,不存在扩展Ward等值的状态不匹配问题,从而可以大幅度提高含外网等值独立内网状态估计的精度。同时,所提模型继承了扩展Ward等值的阻抗支路结构与参数,因而在全网信息已知时具有与扩展Ward等值相当的等值精度。IEEE39节点系统的仿真结果验证了所提方法的有效性。     

分布式电压无功优化控制系统的设计与应用

分布式电压无功优化控制系统采用Extended Ward对控制系统以外的电网进行等值，以网损最小为目标函数，对控制系统进行无功优化计算，实现了配电系统区域网电压无功优化的实时在线控制和监测功能，使区域网的电压无功控制达到最优，改善了用户电压质量，降低了线路损耗。同时，还具有电压合格率、供电可靠性统计及线损指标分析、谐波分析、运行监控等功能。该系统在山东省济宁电业局经1年多试运行，效果良好。     

互联电网节点阻抗阵实时修改与边界等值化简的并行计算方法

大型互联电网节点阻抗阵的快速修改和边界等值化简是实现自适应协调保护系统的关键.基于机群系统,提出一种电网阻抗阵实时修改与边界等值化简的并行计算方法.该方法通过对阻抗阵修改和边界等值化简过程中任务并行性的研究,提出了基于分块存储和消息传递的阻抗阵并行修改方法.并推导了基于阻抗阵的边界等值化简并行计算公式,提出了一种基于远程存储访问功能的并行算法优化策略,可实现并行计算与处理器间通信的重叠.试验结果表明,相比于传统的串行计算方法,本文所提的并行方法在计算效率方面有明显改善.     

电力系统对角加边模型的数据中心求解方法

随着超大规模区域互联电网的发展,智能电子设备和相量测量单元广泛应用,如何实现对所产生的PB级大数据的高速处理成为完成实时(超实时)计算的关键。云计算作为一种新型的互联网计算模式,为实现电力系统大数据分析和复杂电网高效并行计算提供了可能。针对电力系统基本计算单元对角加边模型(block bordered diagonal form,BBDF)和分解协调并行算法,提出一种低能耗数据中心的优化映射和并行计算方法。依据任务间计算耦合性,将分解协调并行算法进行拆分,并提出依据任务计算复杂度的任务到虚拟机偏好绑定放置方法。随后建立以虚拟机的CPU利用率、内存利用率为约束条件,以节能为目标的Bin-Packing模型,求解BBDF分解协调并行计算到数据中心映射的最优配置。通过Cloud Sim平台对IEEE 118节点电网模型和含有538节点和1133节点的大规模电网进行仿真计算。结果表明,应用虚拟机技术的数据中心计算在时间和系统能耗方面都优于传统单机多线程并行计算。IEEE 118节点算例计算时间降低42.32%,随着系统规模增大,1133节点实际电网计算时间降低75.8%。     

基于潮流及短路计算的电力系统Ward等值实现方法

对电力系统进行电磁暂态计算,需搭建原系统的等值模型。在电力市场环境下,由于商业机密,相关从业人员可能不具有电力系统外部网络信息,或不具备对大型电力系统进行等值的软件模块,这给工程计算带来了困难。针对这一问题,提出一种基于潮流和短路计算的电力系统Ward等值实现方法。首先将内部网络流向边界节点的电流作为边界节点的等效注入电流,进而对边界节点进行短路电流计算,获得相应的短路电流和节点电压,最后通过节点电压方程求解等值系统参数。理论和实际系统算例分析表明,该方法具有极高的准确性。     

REI等值和变距线性回归在地区电网电压无功优化控制中的应用

地区电网的电源是连接上下级电网的变电站。将REI等值用于地区电网电压无功优化控制以解决优化模型中平衡节点的选取问题,并针对下级电网很难获取上级电网运行参数的情况,提出变距线性回归分析的方法,根据本地数据通过波动滤波器和向量平移变换得到有效样本点集合,采用时间加权回归求取等值参数。实例表明,该模型可以在不需要获取上级电网信息的情况下准确反映边界母线的电压无功特性,使下级电网具备优化调节边界母线电压的能力,同时使全网母线电压计算更准确,与常规模型相比优化计算中只增加了一个节点,因此计算简单、实用性强。     

适用于潮流分析的改进网络等值建模方法研究

Ward等值法作为一种重要的等值建模方法，在电力系统分析计算中得到广泛应用。实际应用Ward等值时会出现2个问题：一是求解等值方程时如何提取电网数据计算等值导纳矩阵和等值电源；二是等值误差问题，包括等值过程中产生的误差以及系统运行状态改变时产生的误差。为此提出一种适用于潮流分析的改进等值建模方法，针对等值方程求解中存在数据提取问题，提出一种基于PSCAD中的PSD-SCCP短路故障分析功能求解等值电源和导纳矩阵的方法，实现在PSCAD中对大电网建模；针对常规等值在系统工况发生变化时的误差问题，研究一种用电压源串联阻抗的形式建模修正误差的办法，使等值系统潮流发生变化时与完整系统的PV节点发生相同响应，通过算例验证了方法的有效性。     

风电场集电网络等值模型结构分析及参数辨识

风电场集电网络等值建模的难点在于如何获得结构简单、普适性强且精度较高的模型结构。针对该问题,首先采用REI等值方法构建了集电网络等值模型结构。其次针对该REI等值模型存在结构复杂、参数较多且难以辨识的缺点,基于理论分析提出了集电网络简化等值模型的构建方法,并通过时域仿真验证了所提风电场集电网络等值模型的可行性。最后以某实际风电场为例,采用粒子群优化算法对集电网络等值模型进行了参数辨识。进一步将参数辨识值与解析值进行了对比,结果表明所提风电场集电网络等值模型有较好的精度和适应性。     

基于边界支路的电网等值方法

使用PSCAD软件对大规模电力系统的局部区域进行电磁暂态分析时,需要将整个系统分为内部系统和外部系统2部分,并对外部系统进行等值简化。由于Ward等值方法获得的外部系统等值参数包含了内部系统π形联络线的对地导纳参数,导致外部等值系统与内部系统拼接后不能复现原系统潮流。因此提出了一种基于边界支路的外网等值方法。在内部系统与外部系统之间串入阻抗极小的边界支路,然后再使用Ward等值方法,可保证获得的外部系统等值参数不包含内部系统的任何参数。同时,该方法克服了PSD-SCCP等值模块只能对整个电网进行等值计算的局限性,给出了利用PSD-SCCP实现基于边界支路的外网等值方法的具体步骤。理论和实际系统算例分析表明,该方法具有极高的准确性和实用性。