基于蒙特卡罗仿真和电压安全约束的无功优化算法

传统的电压无功优化采用确定性方法，并且主要考虑经济性，而在规划阶段需要对运行方式的不确定性进行更深入的研究。文中提出了基于蒙特卡罗仿真和电压安全约束的无功优化模型，以尽量提高节点的电压水平作为优化的目标。算法采用非序贯蒙特卡罗仿真实现，考虑了系统各种可能的运行状态及其出现的概率。该模型的优化结果对提高节点电压水平和整个系统的电压安全性效果显著，使系统在电压安全的基础上达到经济优化。以IEEE可靠性标准测试系统为例进行了分析计算。算例表明：该模型和算法可行，结果合理且对电力系统的规划运行有重要的参考意义。     

一种计算最小负荷裕度的实用方法

最小负荷裕度能量度从当前运行点到电压失稳点的最恶劣的一种演化，为电压稳定预警提供更多信息。文中提出一种计算最小负荷裕度的实用方法。结合控制中心实际，得到一种负荷模式以及模式波动的表示形式，从而建立实用的连续潮流模型和求取最小负荷裕度的优化模型，推导了负荷裕度对于负荷模式的灵敏度，并采用序列线性规划法来快速、有效地求解最小负荷裕度。给出的期望负荷裕度和最小负荷裕度为电压稳定预警提供更丰富的规则信息。新英格兰10机39节点系统的仿真算例验证了所述方法的有效性。     

基于断开安全裕度状态空间截断的电力系统可靠性算法

在大型电力系统中，由支路断开触发的电力系统相继跳闸故障常会引起大停电的灾难性后果，因此必须进行紧急状态下的事件可靠性分析。通过分析支路断开对系统节点电压及线路负荷的影响，给出一种快速计算紧急状态下系统节点电压和线路负荷的方法，引入系统节点电压和线路负荷安全裕度指标，并提出基于断开安全裕度状态空间截断的电力系统可靠性算法。该算法利用安全裕度指标找出系统故障状态中的关键状态集合，通过对该集合进行系统行为分析来计算可靠性指标。算例表明该算法能有效截断系统状态空间，在一定精度下降低了可靠评估的计算复杂性。     

广东受端电网动态电压支撑优化建模

西电东送战略的实施在广东形成一个多条高压直流（HVDC）馈入的大型受端电网，迫切需要进行动态电压支撑的优化规划，利用有限的投资最大限度地满足广东受端电网电压稳定性的需要。首先基于风险评估思想，结合系统故障后的状态转移过程来计算电压崩溃损失，从而实现了动态电压支撑安全效益的经济性量化。在此基础上建立了受端电网动态电压支撑优化模型，以补偿的年均效益最大化为目标函数，满足多种状态下的约束条件。最后基于静态的负荷裕度分析和动态的仿真分析，在广东电网上的仿真计算验证了所提出的模型的合理性和有效性。     

风电接入系统的电压越限薄弱节点综合识别

针对风电接入系统的电压安全问题,提出了一种电压越限薄弱节点综合识别方法。首先,引入拉格朗日乘数法快速计算节点电压越限临界点、静态电压安全域边界,提出了判别节点电压安全状态、强弱的有向电压安全裕度计算方法;然后,利用熵值法计算多风电场系统无功-电压灵敏度权重,提出对风电无功敏感的节点识别方法;最后,结合电压安全裕度和无功-电压灵敏度制定了电压薄弱节点综合识别方法。算例分析表明,所提方法对电压越限薄弱节点的识别更加全面,对系统电压安全运行具有一定指导意义。     

基于改进混沌蚁群算法的风电场无功电压协调控制策略

为改善及解决大型风电场接入电网后的局部电压稳定和无功裕度等问题,基于某风力发电场实际运行情况,建立了包含双馈风电机组(Double-Fed Induction Generator,DFIG)和静止无功补偿器(Static Var Compensator,SVC)的风电场无功功率协调模型,并提出了一种多目标且综合考虑两者之间协调配合的控制策略。该协调策略以风电场内各个节点的实时测量数据为基础,为满足算法的实时性要求,采用改进混沌蚁群算法求解包括风电场公共连接点(Point of Common Coupling,PCC)在内的各节点电压稳定度最好及总体无功裕度最大的多目标优化控制模型,改善PCC点母线在内的局部电网电压水平并且提高风电场内部无功裕度。以西北某风电场为例进行仿真,结果表明,无功电压协调控制策略能够较好地改善风电场的局部电压稳定性,且提高该区域的无功裕度。     

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。     

计及无功/电压特性的停电模型及自组织临界性分析

在总结已有停电模型的基础上，根据电压稳定理论，建立了电力系统停电模型。该模型包含电压静态稳定分析模块，可以从无功/电压角度研究和揭示电网演化的自组织临界特征;所构造的电压稳定分析模块采用3种电压稳定分析方法:临界电压分析法、基于常规潮流和最优潮流的无功/电压模态分析法，其中第3种方法是第2种方法的扩展，具有较大的可信度。IEEE 30节点系统的仿真表明:所建立的停电模型能够较实际地体现电力系统运行和建设的动态过程，进而全面反映负荷损失和电压稳定水平的演化趋势，并从无功/电压角度评估电力系统的安全运行水平。     

不确定信息下的输电网规划新模型

在传统的确定性信息下的输电网规划模型的基础上，通过增加一些新的约束，使得规划后的网络具有一定的剩余传输容量以适应未来不确定负荷的变化。在新模型中，引入了线路负载率约束，使得规划后的网络能够适应未来长时小幅度的负荷不确定性波动;引入了区域负荷增长量约束，使得规划后的网络能够适应未来短时大幅度区域负荷增长的增长地点的不确定性。使用贪婪随机自适应搜索算法可以快速有效地求解新模型。新模型的建立无需对未来不确定负荷的负荷特性进行详细的数学建模，易于求解并有着更好的适应性。46节点系统算例的计算结果验证了该模型和算法的正确性及有效性。     

基于模糊随机机会约束规划的输电可靠性裕度计算

提出了基于模糊随机机会约束规划的输电可靠性裕度的数学模型和混合智能算法。将影响输电可靠性的重要因素表述为随机变量或服从正态分布的事件，例如将发电机和线路运行状态视为服从二次型分布的离散型随机变量，将用户需求看成服从正态分布的随机事件。在不确定因素随机化的基础上，将输电可靠性裕度问题转化为等价的模糊随机优化问题，输电线路开断、发电机开断和负荷模型的等约束条件退化为随机函数、模糊函数。文中提出的求解该机会约束规划模型的混合智能算法，在IEEE 30节点系统上进行了仿真计算，验证了该方法的正确性和可行性。     

电网静态电压稳定控制数学模型的研究

在系统最近崩溃点的基础上，以系统的负荷功率裕度定义了系统的静态电压稳定裕度。目标函数考虑了系统的安全性和经济性，并以系统的控制变量、输出变量、支路传输功率和静态电压稳定功率裕度为约束条件，建立了提高系统静态电压稳定裕度的电压稳定控制数学模型。在控制模型中提出了安全经济协调因子和综合控制调节顺序加权系数的概念。使静态电压稳定控制模型更实用化。     

基于灵敏度分析的无功优化潮流

在以减小网损为目标的无功优化问题中，选广义发电机节点(补偿节点和发电机节点)的电压 幅值、可调变压器的变比为控制变量，按照用逐次线性规划方法求解非线性规划问题的思路 ，导出了相应的灵敏度无功优化模型，并采用对偶线性规划方法来求解。控制变量的这种选 取，减小了问题的规模，简化了计算。文中对IEEE 30节点系统进行了计算，获得了较为满 意的结果。     

配电网中计及短路电流约束的分布式发电规划

在配电网中合理规划分布式发电（DG）对充分发挥DG的效益、抑制DG的负面影响具有重要意义。文中研究了配电系统中DG位置和容量规划问题，建立了考虑经济性和安全性的DG规划多目标模糊优化模型。目标函数由DG投资成本最小、系统网损最小和静态电压稳定裕度最大 3个优化子目标组成，应用模糊理论将多目标规划转化为单目标规划问题。在模型中计及了短路电流约束，对配电网中计及DG影响的故障计算原理进行了分析。考虑到DG出力具有一定的间歇特点，模型中增加了系统的旋转备用约束，保证任意一台DG退出时，系统具有足够的功率来满足负荷要求。在43节点配电系统中进行了测试，表明了文中方法的可行性。     

考虑电压稳定性的无功定价

基于边际价格理论，提出考虑系统电压安全风险的无功定价数学模型。该模型不但隐含了系统静态电压稳定性的信息，也反映了将系统从当前的暂态电压不安全的状态引导到安全的要求。通过满足暂态电压安全约束的无功发电调节与切负荷总代价最小化问题，来表示暂态电压安全风险。仿真算例表明该方法能较好地引导用户，有利于电压稳定性。     

凸极式同步发电机无功运行极限分析

详细推导了凸极式发电机组在最大励磁电流限制下无功功率随机端电压变化的方程式，同时考虑了最小励磁 限制和电枢电流限制对发电机无功输出的影响，提出了一个精确计算凸极式同步发电机组无功运行极限的方 法，并给出一个计算实例。为规划和运行人员充分利用发电机无功调节能力，合理规划负荷中心无功补偿率 提供了依据。     

电力系统无功和电压的优化调节

本文叙述了采用非线性规划法进行电力系统无功和电压优化的一种实用方法，其数学模型为 梯度法。通过选择初始优化点以提高优化深度，以及综合应用罚函数和节点类型转化等几种 方法以解决不等约束方面取得了新的进展。计算软件已通过鉴定。目标函数——有功网损下 降率达到国内先进水平。变压器分接头变比和补偿电容器、电抗器可自动归档，操作方便灵 活，可在IBM-PC机上算150节点以下的网络，可计及负荷的电压特性。已有7个生产单位使用 。     

无功补偿调压的拓展估算模型及其试验仿真

相对于精确潮流计算，无功补偿与电压变化的关系可基于短路计算进行估算。变电站无功补偿调压一般通过低压母线的无功补偿调控其高（中）压母线电压，而目前无功补偿调压的一般估算模型只适用于估算无功补偿母线的电压变化。文中针对无功补偿调压一般估算模型的不足对其进行了拓展，建立了无功补偿调压的拓展估算模型，可用于估算主变低压无功补偿对其高（中）压母线电压的调节作用，也可用于无功补偿调压的机理性解释及变电站无功补偿容量的预估，并通过华中电网实际调度试验和仿真计算验证了拓展估算模型的正确性、精确性和实用性。     

电压稳定裕度指标分析方法综述

对现有的电压稳定裕度指标分析方法进行了总结和评述。对复杂系统采用P —V或Q—V曲线分析电压稳定的局限性进行 了 讨论，指出P—V,Q—V曲线是描 述简单系统（两维空间）电压稳定性的工具，但并不能很好地描述复杂系统（多维空间）的 电压稳定性。当选定区域的负荷节点功率增长，其它负荷节点功率保持不变时，判断是否到 达负荷极限点的判据dλ/dk=0并不一定成立。最后，还指出了计算裕度指标时所面 临的困难。     

基于负荷模糊聚类的电压稳定概率评估

在对研究时段内多个负荷水平进行模糊C均值聚类的基础上，采用多维正态分布抽样技术，提出了一种同时计及节点负荷相关性和负荷预测不确定性的电压稳定概率评估方法。通过对负荷样本多次抽样后进行连续潮流计算及模态分析，可以获得系统功率极值、母线与支路参与因子的统计信息，以及系统在给定负荷水平下电压失稳的概率，从概率角度指出具有潜在电压稳定问题的区域，实现对系统电压稳定性的概率评估。通过对IEEE 57节点系统进行分析计算，验证了算法的可行性和有效性，并就模糊聚类数、负荷预测不确定性和节点负荷相关性对电压稳定评估结果的影响进行了比较和分析。     

基于改进小生境遗传算法的小水电网无功优化系统开发

对富含小水电区域的无功优化研究进行了分析,研究了小水电的无功优化数学模型原理并采用改进的小生境遗传算法进行优化,从实用性角度开发了一套小水电无功优化系统,该系统能快速计算出不同潮流运行方式下各无功补偿点的最佳补偿容量,降低小水电网在低谷负荷下的电压水平和网损,并通过实际算例,证明了系统的正确性和有效性。