有源配电网FTU优化布置研究

为了加强对有源配电网的运行监测和管理,提出了一种分布式电源接入情形下的有源配电网馈线终端单元(FTU)的优化布置算法。首先,结合有源配电网的特征,从状态估计方法的角度分析了有源配电网的可观测性原理。将节点负荷功率作为伪量测值,通过优化FTU布置可以提高网络的可观测性,达到有源配电网完全可观测性要求,并且在优化布置时考虑了FTU分布对有源配电网停电损失的影响。建立了有源配电网的FTU优化布置数学模型,并且采用遗传算法求解所建立的0-1整数规划模型。最后通过33节点和60节点有源配电网仿真算例表明所提优化布置算法可以保证网络的完全可观和供电可靠要求,并且布置方案在网络结构变化时仍然适用。     

配电网量测点优化布置研究

针对配电网完全可观,提出了一种基于支路完全可观的配电网量测点优化布置算法。通过对配电网可观性的分析,建立了支路功率完全可观的配电网量测点优化布置基本模型,并且考虑了基本布置模型的改进,使得量测点的布置更加合理。通过对模型的求解,在37节点和69节点配电网系统中验证了所提算法的正确性。     

一种求解无功优化的支路追加内点法

在传统内点法的基础上,提出了一种求解无功优化的支路追加内点法——将线路和变压器模型整合为统一的支路模型;采用支路追加方式来实现内点法中雅克比矩阵和海森矩阵的求解;将优化模型中目标函数与等式约束的求导过程合并。通过以上改进措施,有效地降低了无功优化的公式推导和编程工作量,提高了算法的效率。最后通过IEEE14、IEEE30和IEEE118等系统的仿真计算,验证了该算法的快速性和有效性。     

基于改进遗传算法的配电网优化规划

在遗传算法的基础上，引入改进机制，对配电网网架规划进行求解。优化模型中考虑线路投资的时间价值，以年费用最小为目标，以线路传输容量、电压降、配电网的辐射性等为约束条件；以备选网络的生成树作为初始解，避免了随机产生初始可以解时速度较慢的弊端；借鉴支路交换的思想设计杂交算子和变异算子，避免了辐考检查过程，使算法的寻优能力大为增强。算例结果表明：在精度相同的情况下，该方法的计算速度比普通遗传算法有较大提高。     

基于定制遗传算法考虑配电网多种拓扑可观性的PMU优化配置

同步相量测量单元(PMU)可以为配电网提供相量数据以提高可观性。考虑因配电网节点数目多但投资成本少造成的PMU供需不平衡,提出了以固定PMU数目为约束条件的优化配置模型。目标函数在最大化可观性节点数目的前提下,最大化网络量测冗余度。模型中考虑了多种拓扑结构的影响,并通过引入零注入节点、节点注入功率和支路功率等量测数据提高可观性。提出了一种定制遗传算法来求解模型,通过定制交叉和变异操作,保证所有个体为可行解。最后,给出了基于最优方案的PMU配置顺序。通过对IEEE标准节点系统进行仿真计算,验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于支路电流的配电网状态估计

提出考虑配电馈线环网和节点零注入的基于支路电流的状态估计算法。该算法较传统的基于节点电压的状态估计算法有效,考虑节点零注入约束,提高了算法的收敛性和计算结果的精确性。     

基于故障可观性指标的配电网FTU最优配置模型研究

在配电网中,自动化馈线终端设备安装分散、数量较多,对其位置与数量进行优化配置有利于缩短配电网故障时的故障定位、隔离与修复时间,从而提高配电网的供电可靠性。提出一种基于配电网故障可观测性的FTU混合配置方法。该方法在未经自动化改造的配电网结构基础上,对在开关处配置"二遥"FTU、"三遥"FTU或不进行FTU配置进行了优化分析。首先给出了配电网故障可观测率的定义,在此基础上提出一种以供电可靠性与经济性为约束条件,以故障可观测率最大为目标的配电网FTU优化配置模型。针对模型的特点,采用遗传算法进行求解,得到了配电网FTU混合配置的最优方案。通过在RBTS-BUS4配电网算例上进行测试,验证了所提方法的合理性与有效性。     

基于两点估计法的有源配电网概率潮流计算方法研究

高渗透率分布式电源接入是未来配电网的发展趋势,传统确定性潮流计算方法无法计及分布式电源给配电网潮流造成的波动性和随机性。为解决该问题,提出了基于两点估计法的有源配电网概率潮流计算方法。基于概率统计理论,建立配电网分布式电源的概率模型,在前推回代法的基础上,采用两点估计法进行含分布式电源配电网的概率潮流计算,可靠计入了分布式电源和用电负荷波动对潮流计算的影响。在IEEE33节点系统中的仿真结果表明,两点估计法能利用较少的估计点获得与蒙特卡罗法相同精度的结果,且具有求解速度快的优点。     

基于蜂巢状有源配电网的分布式优化调度

微网群是未来微网并网的发展方向。对此,课题组提出了一种适应于微网大规模应用的智能化结构,即蜂巢状有源配电网拓扑。基于此拓扑研究其优化调度问题,首先对该拓扑结构及其中的有源微网与智能功率/信息交换基站进行说明。接着,采用基于一致性约束的分布式优化方法,将蜂巢状配电网分解成多个区域,并推导了蜂巢状配电网优化数学模型。然后,考虑经济和可靠性等指标选取了运行成本最小化为优化目标,采用MATLAB/YALMIP/IPOPT商业求解器求解所建立的优化模型。最后,以7个微网组成的蜂巢状配电网为例,对所构建的优化模型和采用的求解方法进行说明,并分析了蜂巢状配电网的应用对微网群经济性和可靠性的影响。     

基于机会约束的有源配电网SOP优化配置方法

风机、光伏等可再生分布式电源的大量接入加剧了配电系统潮流分布的复杂性。为建设更具运行灵活性的有源配电网,兼顾投资经济性与系统运行安全性,本文提出了一种基于机会约束规划的智能软开关SOP(soft open point)优化配置方法。考虑SOP运行策略与分布式电源随机出力的强耦合性,以年综合费用最小作为优化目标,基于机会约束建立了SOP选址定容模型。针对问题求解,借助辅助变量、凸松弛等手段,得到了可有效求解的混合整数二次约束规划模型。为验证本文提出方法的正确性和有效性,在改进的IEEE 33节点算例上进行了算例测试,并着重分析了置信水平对规划结果的影响。     

主动配电网中多端柔性多状态开关的选址定容优化

智能柔性多状态开关作为网间功率调控媒介,在主动配电网中实现有功/无功协调并优化运行状态,发挥巨大的应用价值。本文考虑多端柔性多状态开关的拓展性,定义其接入的约束限制和位置向量,提出含柔性多状态开关主动配电网的经济成本优化配置模型。规划目标追求周期最小经济成本,综合考虑设备运行、连接损耗、网间交互和容量配置等成本因素来配置柔性多状态开关接入位置和端口容量。进而采用改进遗传算法和二阶锥规划的混合算法求解。最后,依托实际智能配电网示范工程,在馈线组算例系统中展开测试,结果表明所提方法能保证综合经济成本合理控制,并发掘了柔性多状态开关与无功补偿的有功/无功协调控制的性能,且算法稳定高效。     

主动配电网储能系统的多目标优化配置

储能系统在平滑间歇式能源功率波动、削峰填谷、改善电压质量以及提供灵活的功率调节等方面都发挥了巨大的作用。主动配电网能否实现对间歇性可再生能源进行完整消纳以及网络优化运行,在很大程度上依赖于主动配电网的储能系统配置是否合理。文中从削峰填谷能力、电压质量以及功率主动调节能力3个方面建立主动配电网储能系统的多目标优化配置模型,并使用带权极小模理想点法求解该多目标优化问题,避免求解多目标规划问题复杂的Pareto前端曲面,简化了问题求解的复杂度。最后,通过算例验证了所提模型及其求解方法的有效性。     

城市配电网无功补偿优化配置的应用研究

配电网无功优化是节能降损的一项重要措施,而做好无功补偿设备的优化配置是配电网无功优化最重要的环节。为此,从实用角度出发,以减少配电网有功损耗为目标函数,采用惩罚函数的方法对就地无功补偿装置的安装数量和节点电压质量加以约束,在此基础上采用遗传算法确定配电网就地无功补偿电容器的最佳安装位置和补偿容量。通过对配电网IEEE36节点和某城区实际配电网系统的验算,表明了该算法的可行性和有效性。     

基于改进的Tabu搜索算法的配电网电容器优化配置策略

配电网电容器优化配置能有效降低系统网损,改善电压质量,提高系统安全性。对配电网电容器进行合理配置是配电管理系统的重要功能。本文基于改进的TS算法,根据电力系统规划是一个动态过程采用了两级优化来解决配电网电容器的优化配置问题,大大提高了最终结果的准确性和可信度,达到了工程实用水平。     

背靠背柔性直流互联的有源配电网合环优化运行

高可靠性供电和大规模分布式电源友好接入推动了有源配电网采取合环运行方式。为满足合环运行的安全性和经济性要求,实现满额消纳清洁能源,提出了基于背靠背柔性直流的配电网安全合环和潮流优化控制方法。分析了背靠背柔性直流的注入功率模型和控制方式,考虑配电网与主网最优运行的差异,建立了以售电企业综合供电成本最低为目标,以网络潮流、分布式能源出力和柔性直流功率平衡等为约束的配电网合环最优运行模型。基于修改的IEEE 33节点系统,多种运行方式下的仿真算例验证了背靠背柔性直流实现配电网安全合环、环网潮流经济分布和规模化分布式电源满额消纳等目标的可行性和有效性。     

基于MAS的主动配电网多源协调优化调度

为实现主动配电网(ADN)中大量间歇式可再生能源的充分消纳以及储能装置、柔性负荷等可调资源的有效利用,提出了适用于主动配电网的储能实时优化调度模型和考虑用户与电网互动特性的柔性负荷模型;在此基础上,构建了一种基于多代理系统(MAS)的主动配电网三层多源协调优化调度架构,提出了区域自治协调优化调度策略,以支持主动配电网中多种可调设备的联合优化调度;最后,采用JADE开发平台搭建了多代理系统仿真环境,通过算例系统,验证了所提出的实时优化调度策略的有效性。     

考虑节点时空相关性的有限配电网PMU装置优化部署

为了应对分布式电源新能源汽车大规模接入配电网带来的监测、运行和控制方面的新挑战,近些年,同步相量测量装置（phase measurement unit,PMU）在配电网得到广泛研究及初步应用。建立了考虑实际约束的0-1整数规划的PMU配置模型,能获取配电网中的最优PMU配置,并考虑系统的时空相关性提出了电力系统节点重要度的衡量指标,指导PMU装置有限情况下的布点方案,并且提出了基于伪量测构造及状态估计方法,能在PMU布点不满足全局拓扑可观性的情况下估计电网状态并且弥补系统可观性。通过在多个测试案例上验证了所提算法的有效性和实用性。     

计及电动汽车和光伏不确定性的主动配电网量测优化配置

大规模电动汽车及分布式电源的发电并网使得配电网态势感知结果需要考虑更多的不确定因素。在利用动态概率密度函数表征电动汽车充/放电随机性和光伏系统出力间歇性的基础之上,基于加权最小二乘法方法,建立了含网络节点注入功率不确定性的主动配电网量测(数据采集点)优化配置模型,并采用一种自适应协方差矩阵进化策略对模型进行优化求解,从而可以得到在给定系统状态量估计误差允许精度下的数据采集点最优配置方案。通过某一电网算例计算分析,结果验证了所提模型和方法的可行性和有效性,可为主动配电网安全评估提供支撑。