最优乘子法及其在交直流电网潮流计算中的应用

最优乘子法具有收敛可靠性高,能较好处理病态潮流,潮流无解时能给出最小二乘解等优点,在实际电力系统中得到广泛应用。在推导最优乘子法求解二次方程组的原理的基础上,基于直角坐标系建立了电压源换流器的稳态等效模型,从而将交直流电网潮流计算问题转换为二次方程组的数值求解问题,实现了潮流计算模型与计算方法的解耦,降低了潮流计算代码实现的复杂性。针对大规模交直流电网潮流计算收敛困难问题,提出了含多平衡机及多机联合调压的潮流计算统一迭代模型以改善大规模交直流电网潮流计算的收敛性。通过对含厦门柔性直流输电工程的福建电网某运行方式进行仿真计算,验证了所提模型的正确性及方法的有效性。     

基于最优乘子快速解耦法的交直流混合系统潮流计算

快速解耦法具有程序设计简单、计算速度快、内存占用量小、收敛性好等优点,因此成为高电压等级网络优先采用的潮流计算方法。但对一些病态系统,往往会出现计算过程振荡甚至不收敛的现象。在快速解耦法中引入最优乘子调节变量的修正步长,应用到交直流混合系统的潮流计算中,提高了计算速度,并有效地解决了病态交直流混合系统的潮流计算问题。通过算例验证了该方法的有效性。     

采用乘子罚函数的牛顿法最优无功潮流（一）

该文提出了一个牛顿法与乘子罚函数法相结合的最优无功潮流新算法。该算法以牛顿法作为寻优的基本方法,并以网损最小为目标函数,对等式约束采用Lagrangian乘子法处理,对所有变量不等约束采用乘子罚函数法处理,对可调无功函数不等约束,则采用“有效等约束集”的概念,通过Lagrangian乘子法处理。这样不仅保证了修正矩阵的高度稀疏性,又可使越界的变量、函数较快地进入可行域之内。计算结果表明,该算法不仅收敛性能好,而且计算速度快,是行之有效的方法。该文的算法用Fortran77语言编制成了程序,分别对IEEE6节点、30节点、118节点系统等进行了试算,取得了满意的结果。     

采用乘子罚函数的牛顿法最优无功潮流（二）

四、采用乘子罚函数法的牛顿型无功潮流算法 1 乘子罚函数法原理 考虑等式约束问题 Minf(x) S.T.gi(x)=0 i=1,2,……m 设其极小点x~*,考虑增广拉格朗日函数:M(x,u)=f(x)-sum from i=1 to m(u_ig_i(x))+C/2 sum from i=1 to m[g_i(x)]~2 存在u~*使(x~*,u~*)为L(x,u)的稳定点,即▽_xL(x~*,u~*)=▽f(x~*)-sum from i=1 to m(u_i~*▽g_i(x~*)=0 而附加项1/2 sum from i=1 to m[g_i(x)]~2在x~*处的梯度为零,因此,▽_xM(x~*,u~*)=0     

光滑牛顿法在最优潮流中的应用

文章提出一种光滑化牛顿法计算电力系统的最优潮流,在计算中整合了所有约束条件,对约束函数的光滑化处理,将所要求解的复杂优化问题转化为一个只包含等式约束的简单优化问题.通过IEEE的多个标准算例进行数值试验,结果表明该方法有着很好的适应性和稳定性,而计算量却只与半光滑的方法相当甚至更少;同时算法过程简单明了,在实际应用中有较大的优势.     

牛顿法最优潮流的改进

对牛顿法最优潮流提出了改进措施 ,将发电节点有功功率、无功功率以及补偿节点无功功率作为状态量处理 ,通过拉格朗日乘子求取Pgi和Qgi,简化了不等式约束的处理 ,改进后的方法不再需要罚函数法。改进后的算法程序实现简捷 ,计算速度快 ,收敛性能好 ,计算结果准确可靠     

牛顿法最优潮流的改进

对牛顿法最优潮流提出了改进措施,将发电节点有功功率、无功功率以及补偿节点无功功率作为状态量处理,通过拉格朗日乘子求取Pgi和Qgi简化了不等式约束的处理,改进后的方法不再需要罚函数法.改进后的算法程序实现简捷,计算速度快,收敛性能好,计算结果准确可靠.     

计及发电机无功约束的最优乘子潮流计算方法比较

基于牛顿—拉夫逊法的最优乘子法已经广泛用于电力系统潮流计算中。其中比较突出的是S.Iwamoto等人提出的直角坐标最优乘子法、H.W.Dommel等人提出的极坐标下阻尼牛顿法以及王宪荣等提出的极坐标准最优乘子法。采用上述三种方法对IEEE57、118标准算例以及北美3 199、6 739节点实际系统进行了大量计算,比较了它们在计算速度、鲁棒性和适应性等方面的差别,探讨了潮流计算迭代中发电机PV-PQ节点类型转换对最优乘子法计算过程和结果的影响。数值结果表明,阻尼牛顿法与发电机PV-PQ节点类型转换之间的适应性差,极坐标准最优乘子法计算速度相对较快、受节点类型转换影响小、鲁棒性好。     

计及发电机无功约束的最优乘子潮流计算方法比较

基于牛顿-拉夫逊法的最优乘子法已经广泛用于电力系统潮流计算中.其中比较突出的是S.Iwamoto等人提出的直角坐标最优乘子法、H.W.Dommel等人提出的极坐标下阻尼牛顿法以及王宪荣等提出的极坐标准最优乘子法.采用上述三种方法对IEEE57、118标准算例以及北美3 199、6 739节点实际系统进行了大量计算,比较了它们在计算速度、鲁棒性和适应性等方面的差别,探讨了潮流计算迭代中发电机PV-PQ节点类型转换对最优乘子法计算过程和结果的影响.数值结果表明,阻尼牛顿法与发电机PV-PQ节点类型转换之间的适应性差,极坐标准最优乘子法计算速度相对较快、受节点类型转换影响小、鲁棒性好.     

交流等值法交直流电力系统潮流计算

本文提出了一种新的交直流电力系统潮流计算方法──交流等值法。该方法使交直流电力系统潮流计算与纯交流系统潮流计算在数学模型、计算方法和收敛特性等方面得到了完全的统一。     

基于双向迭代的交直流互联电力系统潮流计算

提出一种基于双向迭代技术的交直流互联电力系统潮流计算的新算法。算法针对交流系统和直流系统的完整电路模型,以换流器交流母线电流作为协调变量,分别建立含该协调变量的改进交流系统和直流系统潮流方程。并通过线性变换,先后推导出一组直流系统和交流系统的标准形修正方程,从而实现前推计算交流系统变量修正量,回代计算直流系统变量修正量的双向迭代计算。算法在数学上保持了统一迭代法的收敛特性,在结构上继承了交替迭代法控制方式切换简易的特点。在一个典型的交直流测试系统上论证了该算法的有效性,同时在一套南方电网完整结构的大规模系统上论证了该算法的实用性。     

含柔性直流电网的交直流混联系统潮流优化控制

含柔性直流电网的交直流混联系统中换流站功率参考值和下垂系数分别决定了换流站功率分配以及直流电压与直流功率间的斜率控制关系,进而决定了整个交直流混联系统的潮流分布,因此功率参考值和下垂系数的选取至关重要。为此,提出一种含柔性直流电网的交直流混联系统潮流优化控制策略,对功率参考值和下垂系数进行优化,以实现系统网络损耗和直流电压偏差率综合最小的目标。首先,针对含柔性直流电网的交直流混联系统建立了换流站模型、交流系统模型和直流电网模型,并建立了直流电网在主从运行方式或下垂运行方式下的控制方程统一表达式。然后,基于含柔性直流电网的交直流混联系统最优潮流,在线自适应修正换流站功率参考值和下垂系数。最后,对不同运行方式下含五端柔性直流电网的修正IEEE 39和IEEE 118节点交直流混联系统进行计算分析,其结果验证了所述方法的有效性。     

大规模超高压交直流系统最优潮流的研究

建立了电力系统大规模超高压交直流系统最优潮流联立求解的数学模型,将交流系统和直流系统统一在一个模型里求解,避免了传统的交替计算或功率等价法的不确定性,直接反映直流网络特征和交直流变量之间耦合关系,寻求最优解;同时提出了基于现代内点理论的求解算法,并对节点数118～7060等多个大规模测试或实际系统的仿真计算,表明本算法具有计算时间短、收敛性好等特点,是电力系统主要的网络分析和优化工具之一;亦可作为电力系统底层应用模块,为其他高级应用软件提供数据支持.     

考虑风电接入的交直流互联电网动态最优潮流

针对考虑风、火协调的交直流互联电网日前经济调度问题,提出了时空协调、主子迭代的复杂交直流互联系统建模及求解框架,以降低该高非线性问题的求解复杂度。通过精细化考虑交流潮流、直流输电系统稳态运行特性、双馈风电机组及无功补偿装置特性等运行约束条件,建立了风、火、直流线路协调优化的日前动态最优潮流主、子问题模型,在确保日前计划潮流、电压不越限的前提下,为有功、无功协调优化奠定了模型基础。为求解该复杂非线性优化问题,文中基于Benders分解法提出了主、子问题并行高效迭代的求解算法,在保证求解最优的前提下,有效提高了求解效率。算例分析从安全性、经济性、收敛性、高效性等方面验证了文中所述模式、模型和求解方法的有效性。     

交直流输电系统潮流计算中换流器运行方式的转换策略

分析了多端直流输电系统和多馈入直流输电系统控制运行方式,提出了采用计算机进行控制方式转换的方法。在考虑各种控制方式的控制作用和转换条件的基础上计算交直流系统潮流。该方法用加入2条直流输电线路的IEEE 300节点算例系统和加入三端直流输电系统的IEEE 118节点算例系统进行测试,计算效果较好,能够处理运行条件改变导致的运行方式发生的转换。     

计及换流器损耗与电压下垂控制的交直流系统最优潮流算法

提出一种考虑换流器精确损耗与电压下垂控制的交直流系统最优潮流计算方法。基于计及换流器精确有功损耗的电压源换流器(VSC)换流站一般模型,建立了多端柔性直流互联交直流系统的最优潮流数学模型,推导了不同控制方式对寻优变量设定和等式约束构建的影响。针对电压下垂控制换流器交流侧有功功率与换流器损耗之间的"耦合"问题,提出了一种下垂控制VSC交流侧有功功率的计算方法。进而,在分析雅可比矩阵构成的基础上,采用步长控制原对偶内点法实现了模型求解。最后通过改进的IEEE 30节点算例仿真,分析了换流器损耗、电压下垂控制方式对最优潮流计算的影响,验证了所提方法的有效性、准确性和适用性。     

交直流混合系统潮流算法改进及其鲁棒性分析

提出一种改进交替求解法来计算交直流混合输电系统潮流。该方法克服了直流子系统计算过程中由于受到交流系统母线电压幅值的影响而可能产生振荡的缺点。采用牛顿拉夫逊法计算直流输电子系统中每个单元,避免依照公式直接计算可能产生对负数开方的问题;同时,它很好地处理了分接头的调整问题,克服了由于控制角的余弦值大于1而导致无法回算触发角(熄弧角)的问题。仿真结果表明该算法快速可靠。所提出的方法在南方电网不同断面、不同运行方式、以及系统N-1扫描的计算过程中,体现出较好的快速性和可靠性。