电力系统动态无功优化模型的实用化研究

针对传统动态无功优化存在的问题,提出一种动态无功优化问题的实用化模型。该模型从控制设备动作次数定义出发,通过预优化后,将全天设备动作次数约束分解为每时段的设备动作次数约束,从而将完整的动态无功优化模型转化成与常规单个时间断面的静态无功优化模型相同的表达形式;利用内嵌罚函数的非线性原对偶内点法作为其优化算法。采用IEEE118节点系统作为算例来验证该模型的正确性,计算结果表明所提模型能在满足最大允许动作次数约束的前提下获得优化解,且可以明显提高计算速度。     

采用启发式策略的动态无功优化混合算法研究

严格考虑控制设备的动作次数限制,建立一个完整的非线性混合整数动态无功优化模型.结合混合算法,把离散变量和连续变量分开优化,分别使用改进后的遗传算法和内点法求解,以改善算法的收敛性和计算速度.将动态约束分为设备一天内调节次数限制和变压器相邻时段调节次数限制,提出全局调整策略和局部调整策略来分别处理这两类动态约束,使离散变量严格满足动作次数限制.启发式策略的应用使算法既能严格保证离散变量的动态约束,又能充分保留其动作自由,得到可行的最优解.Ward-hale 6和IEEE30节点系统的仿真结果证明提出算法的有效性.     

最小化能量损耗的配电网络动态无功优化算法

提出了一种完整的配电网络非线性混合整数动态无功优化模型及数学优化算法.该模型以全天能量损耗最小为目标,其约束条件不仅包括了各个时间断面的等式和不等式约束,而且还包括了有载调压变压器分接头和可投切并联电容器组的动作次数约束.为此,提出采用非线性原对偶内点法内嵌变量离散化罚函数的方法求解该模型,所推导出的高阶修正方程具有特殊的分块矩阵结构,可以充分利用稀疏处理技巧以提高算法的速度及对配电网络规模的适应性.最后以广州鹿鸣网配电系统作为算例,分析不同动作次数限制对配电网络电容器最优投切结果的影响,验证了该算法的正确性和有效性以及在限制控制设备动作次数方面取得的成功.     

动态无功优化的实用化模型研究

提出一种动态无功优化的实用化模型:从控制设备动作次数定义出发,通过预优化,将全天设备动作次数约束分解为每时段的设备动作次数约束,从而将完整的动态无功优化模型转化成与常规单个时间断面的静态无功优化模型相同的表达形式,并以内嵌罚函数的非线性原对偶内点法作为其优化算法。计算结果表明,所提模型能在满足最大允许动作次数约束的前提下获得优化解,且可以明显提高计算速度。     

采用启发式策略的动态无功优化混合算法研究

严格考虑控制设备的动作次数限制,建立一个完整的非线性混合整数动态无功优化模型。结合混合算法,把离散变量和连续变量分开优化,分别使用改进后的遗传算法和内点法求解,以改善算法的收敛性和计算速度。将动态约束分为设备一天内调节次数限制和变压器相邻时段调节次数限制,提出全局调整策略和局部调整策略来分别处理这两类动态约束,使离散变量严格满足动作次数限制。启发式策略的应用使算法既能严格保证离散变量的动态约束,又能充分保留其动作自由,得到可行的最优解。Ward-hale 6和IEEE30节点系统的仿真结果证明提出算法的有效性。     

动态无功优化的简化方法及实现

离散控制设备动作次数约束造成动态无功优化问题的时空强耦合。提出了求解动态无功优化问题的新方法,通过合理分配控制设备动作时间,达到系统无功的整体优化。该算法根据静态无功优化确定的控制设备值及全天控制约束,对控制设备各时段解耦,从而确定控制设备的预动作表,即在每个时段控制设备是否允许动作。根据动作表确定当前研究时段可动作的设备并进行优化,根据优化结果及全天动作次数约束,重新调整该时段后续时段的动作表,从而达到解耦优化的目的。该方法数学模型简单,便于实现,在完全满足动态次数约束的前提下有效降低系统在一天内的有功损耗,能够满足实时运行的需求。     

动态无功优化的多阶段求解方法

动态无功优化是保障电网安全经济运行的重要手段之一。然而,动态无功优化属于大规模、多时段、强耦合的非线性混合整数规划问题,直接求解困难。为处理无功优化问题中包含的离散变量及时段耦合约束,基于动态无功优化问题的物理本质,提出了动态无功优化模型的多阶段求解方法。第1阶段以系统网损最小化为目标,松弛离散变量和无功设备全天动作次数约束,基于内点法计算得到动态无功优化问题的初始解。第2阶段以网损增量最小化为目标,基于目标函数对控制变量的灵敏度,将子问题在当前解附近线性化,构建以无功控制设备全天动作次数为约束的混合整数规划模型,由此决策无功设备全天动作次数约束下的离散控制变量优化解。在此基础上,将第2阶段得到的优化结果代入到第1阶段的优化模型当中,得到多阶段动态无功优化问题的优化结果。WardHale 6节点算例系统和国内某省网实际系统计算结果验证了所提模型和求解方法的高效性和适用性。     

计及控制设备动作次数约束的三阶段动态无功优化算法

为了避免控制设备频繁操作,动态无功优化模型需考虑无功补偿装置投切开关及变压器抽头的允许动作次数约束。但是,动态无功优化属于大规模、多时段、强耦合的混合整数非线性规划问题,对其直接求解是困难的。建立了以有功网损最小为目标函数的动态无功优化模型,并提出一种实用的三阶段动态无功优化算法,该算法的核心是一种具有多项式计算复杂度的前推-回推式动态规划算法。将计及控制设备动作次数约束的动态无功优化问题的求解分解为多个时间断面的连续无功优化计算、理想无功补偿装置无功补偿功率曲线和变压器变比曲线的阶梯化以及在确定各个时段的无功补偿容量和变压器变比情况下的连续无功优化计算3个阶段。对IEEE 30节点系统和某实际区域电网进行测试,结果验证了所提算法的合理性和实用性。     

配电网动态无功补偿的整体优化算法

提出了考虑开关动作次数约束和一天中系统能损最小为目标的混合整数配电网无功补偿动态优化模型.采用模拟植物生长算法同时从时间和空间两个角度对目标函数进行整体优化,避免了将其分解成动作时间和投入容量两层优化问题进行求解.通过对约束条件的巧妙处理,加快了算法的寻优速度.给出了满足动作次数限制约束的IEEE 69节点系统全天电容器投切的整体优化方案,分析了最大动作次数取值的变化对动态无功优化结果的影响,并且与不计动作次数限制的优化结果进行了比较.算例结果显示了所提方法的正确性和有效性.     

配电网动态无功优化空间-时间解耦的一种新方法

离散控制设备动作次数约束造成动态无功优化问题的时空强耦合性,提出了配电网动态无功优化空间-时间解耦的一种新方法.根据全天各时段静态潮流计算得到的网损值大小,确定控制设备的预动作时间表,分配各时段的动作权限,从而找出第一个具有最大动作权限的时段.然后进行时间表的逐步动态调整,确定下一动作时段,直到满足动作控制设备的动作约束条件为止.该方法数学模型清晰简单,便于实现,且时刻保证了以网损值最小为依据分配动作时间.优化结果表明能够在完全满足动态次数约束的前提下,整体优化系统的无功,达到有效降低系统在一天内的有功损耗的目的.     

地区供电系统的电压无功全局优化控制

针对电力系统无功优化中电容器组和有载调压变压器可能受负荷变化影响而出现频繁动作,影响设备使用寿命的问题,对计及设备动作次数的动态无功优化模型进行了研究,将动作次数约束转换成设备调节代价,并与电能损失费用共同构成目标函数。使各时段的优化不再相关。得到从时段上解耦的动态无功优化模型。同时采用非线性原对偶内点法对该模型进行求解。算例结果表明,该模型和算法能在避免设备频繁动作的前提下降低全天有功网损、提高电压质量。且求解模型的时间满足实时运行的要求。     

大电网动态无功优化的快速解耦算法

建立电网的完整动态无功优化模型是一个计及设备动作次数约束并考虑变量离散化特性的非线性混合整数规划问题。由于其修正方程系数矩阵具有可分块结构特点,对此系数矩阵采用块矩阵解耦求解,能够在一定程度上解决大电网计算时的＂维数灾＂问题。上述计算的关键点是对修正方程系数矩阵的计算存储及对系数矩阵进行三角分解结果的计算存储,对此提出对系数矩阵进行两次三角分解的方法,大大地降低大电网计算的数据存储量。以一个实际的14节点供电系统、某省级538节点系统和IEEE 118节点系统作为算例,计算结果表明,所提出的算法能有效地解决大电网的动态无功优化＂维数灾＂问题。     

电力系统无功优化的内点非线性互补约束算法

建立了一种含离散变量的电力系统无功优化的非线性互补约束模型,并提出相应的现代内点非线性互补算法。该方法先将变压器抽头和电容器组数等离散变量按连续化处理,进行无功优化计算,快速寻求离散变量的两界;用所得结果作为初始解,以离散变量的两界构造其互补约束条件。该方法有效地解决了传统方法求解离散量存在的时间与精度之间的矛盾,可精确求解无功优化中可调变压器抽头和可调电容器组别。经多个测试系统的计算结果表明,算法具有收敛性好、计算迅速的特点,能有效地解决含离散变量的大规模电力系统无功优化问题,满足在线运行的需要。     

求解动态无功优化问题的混合免疫遗传算法

无功优化是电力系统运行中提高经济性和电压安全性的重要措施,为防止静态无功优化可能导致无功控制设备的频繁操作,考虑并联电容器投切组数和有载调压变压器变比档位的调节次数约束,建立了电力系统动态无功优化模型。提出免疫遗传算法与非线性内点法相结合的混合算法进行求解,其中免疫遗传算法处理离散变量,非线性内点法处理连续变量,并在免疫遗传算法中设计独特的编码方式,使抗体能够自动满足动态约束。采用IEEE14系统的24时段无功优化问题进行仿真计算,动态无功优化后离散控制设备的调节次数很少,有功损耗比静态优化结果仅有轻微增加,算例结果验证了混合免疫算法的有效性。     

交直流系统的动态无功优化

考虑直流输电系统对功率与电压的调节能力,建立了交直流系统的动态无功优化模型。模型的目标函数为交直流电网的全天网损最小,约束包括交直流系统的潮流约束、所有直流变量的控制约束、离散控制变量动态调节次数约束及节点电压的安全约束。模型求解是一个多时段非线性混合整数规划问题。以混合算法为基础,提出了交直流系统的动态无功优化混合智能算法。以PSASP 36节点系统为例,通过仿真计算验证了所建模型和算法的有效性,说明了动态无功优化在交直流输电网络中具有更大的降损潜力。     

大电网动态无功优化问题的快速解耦算法研究

动态无功优化模型是计及设备动作次数约束并考虑变量离散化特性的一种非线性混合整数规划问题.根据修正方程系数矩阵具有可分块结构的特点,利用块矩阵解耦算法求解,指出其关键点是对修正方程系数矩阵的计算存储以及对系数矩阵进行三角分解结果的计算存储,提出对系数矩阵进行2次三角分解,即以时间换取空间的处理方法,实现对大规模电网的动态...     

基于改进遗传算法与原对偶内点法的无功优化混合算法

基于改进遗传算法和原对偶内点法提出一种求解无功优化问题的混合算法。首先通过改进遗传算法求解无功优化问题中的离散变量,然后采用原对偶内点法求解与已获得离散变量最匹配的连续变量。在改进遗传算法中采用交叉、变异算子并基于可行域规则处理离散约束,有效提高了混合优化算法的整体寻优效率。在IEEE 118节点系统中的仿真计算结果验证了本文方法的有效性。该方法已应用于福建电网自动电压控制系统中。