基于多调度控制中心的分解协调状态估计

针对区域互联大电网集中式状态估计实时性、快速性和鲁棒性效果差的问题,提出了基于多调度控制中心的分解协调状态估计方法。该方法在电网分层分区的控制管理模式下采用节点分裂法将电网进行实时动态分区,将全网状态估计范围分解成电气主网和多个子分区,建立全网状态估计分解计算模型,基于电气主网和子分区的边界量测不匹配量及边界量测灵敏度迭代求解子区域状态量,实现主网和子分区状态估计结果的协调。在模型中心形成全电网状态估计结果以满足基于全网大模型的潮流计算、安全稳定分析等高级应用的计算需求。在D5000系统中的实际应用证明所提出的分解协调状态估计算法具有较高的准确性、收敛性和计算效率。     

基于联络线扩展区域分解协调的分布式并行状态估计

为适应互联电网日益复杂的结构形式和分层分区管理模式,采用联络线分区解耦方式对互联系统进行分布式状态估计计算。考虑到估计计算精度与计算效率的均衡,提出了一种将联络线扩展区域状态估计和灵敏度矩阵协调算法结合的分布式状态估计算法。设计分布式状态估计整体思路,一方面,在实现联络线分区解耦的前提下,完成分区层各子区独立状态估计计算和灵敏度矩阵求解,利用子区计算时机动态构建协调层联络线估计区域并完成并行状态估计计算;另一方面,根据协调层下发的联络线估计值和灵敏度矩阵,分区层各子区并行实现边界估计值不匹配量的协调修正计算。最后,通过IEEE 118节点、IEEE 30节点和实际互联电网的模拟仿真,验证上述算法实现分布式状态估计计算的优越性。仿真结果表明,采用该算法进行分布式估计计算,既具有较高的估计精度、收敛速度和计算效率,又可实现并行独立计算,避免集中式状态估计计算规模大、无法解决局部不可观测或不收敛的瓶颈问题。     

基于KKT条件分解的互联电网分布式状态估计算法

分布式状态估计可用于在线生成互联电网一体化潮流断面.针对无约束优化问题描述的全网状态估计,提出了一种新的分解协调算法.采用节点撕裂法对互联电网进行切分,将全网状态估计问题的KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件方程分解为协调侧和分区侧2个部分.在边界节点状态给定情况下,各分区电网可独立求解分区侧KKT条件方程,获得自身状态估计结果.此时,若协调侧KKT条件方程的残差满足设定条件,则可判断全网状态估计收敛.由此出发,可构建全网状态估计分解协调计算模型,通过求解协调侧KKT条件方程获得边界节点状态修正量,从而调整分区状态估计结果,使其达到一致收敛.文中分别采用JFNG(Jacobian-free Newton-GMRES (generalized minimal residual))算法和逆Broyden拟Newton法这2种方法实现协调侧KKT条件方程求解过程.IEEE 14节点系统、IEEE 39节点系统和实际电网1 165节点系统的测试结果证明,所提出的分布式状态估计算法具有较高的准确性、收敛速度和计算效率.     

一种多分区互联电网分布式无功优化算法

电网互联进程不断加快和系统规模的不断扩大对互联电网无功优化计算提出了更高的要求。提出了一种基于子网边界节点等值注入功率的多分区互联电网无功优化分布式协调优化算法。基于电网监控分层分区的特点,通过建立保留分区间联络线的简化外网模型,将子网间边界向量相等的耦合约束转化为边界节点注入功率修正方程的等式约束。构造边界节点电压加权修正的外层协调环节,依靠等值注入功率和对应边界节点电压向量的数值更新与传递实现全网无功优化问题的分布式求解。该方法有效地降低了协调层的参与度,进一步提高了子网无功优化的独立性,符合无功优化和控制的本地性要求。对多个IEEE试验系统进行了数值仿真测试与分析,结果表明方法具有良好的有效性和适用性。     

一种新的分布式电力系统状态估计算法

随着电力系统的发展,区域电网互联,形成了规模更大的系统。为了适应这一趋势,电力系统状态估计应采用分布式算法。在配置少量PMU的基础上,将分区后的边界等式约束条件通过拉格朗日乘子计入整体目标函数,将分布式状态估计的问题转化为一个带等式约束的最优化问题,实现了电力系统状态估计的分布式计算。该算法不仅提高了状态估计的速度,而且可在不必改动原有状态估计模块的基础上,很容易地加入等式约束的修正模块。最后通过IEEE14节点和IEEE30节点系统的模拟仿真,验证了该算法的有效性和优越性。     

一种新的分布式电力系统状态估计算法

随着电力系统的发展,区域电网互联,形成了规模更大的系统.为了适应这一趋势,电力系统状态估计应采用分布式算法.在配置少量PMU的基础上,将分区后的边界等式约束条件通过拉格朗日乘子计入整体目标函数,将分布式状态估计的问题转化为一个带等式约束的最优化问题,实现了电力系统状态估计的分布式计算.该算法不仅提高了状态估计的速度,而且可在不必改动原有状态估计模块的基础上,很容易地加入等式约束的修正模块.最后通过IEEE14节点和IEEE30节点系统的模拟仿真,验证了该算法的有效性和优越性.     

基于最小二乘估计融合的分布式电力系统动态状态估计

随着电力系统规模不断扩大,分布式状态估计是解决集中式状态估计计算维数过高和量测大数据处理难等问题的可行策略之一。文中以容积卡尔曼滤波算法作为区域本地估计算法,在协调中心侧采用最小二乘估计融合技术协调估计区间边界状态。根据边界状态协调估计值,各区域通过带等式约束的卡尔曼滤波算法进一步修正区域内部状态的本地估计值。算例仿真表明,所提方法估计精度与集中式估计相当,相比集中式估计具有更好的实时性,且所需数据通信量少,易于实现。     

互联电网静态电压稳定预防控制模型及其算法

提出了基于区域电网间断面功率约束的互联电网静态电压稳定预防控制模型及其算法。该预防控制模型以控制代价最小为目标,约束条件包含了正常运行状态下的可行性约束、预想故障状态下的静态电压稳定裕度约束,以及各个运行状态下区域电网间传输断面的功率约束。该模型不但可以保证互联电网在各种运行状态下的静态电压稳定性,且能满足区域断面之间的交易功率约束。针对互联电网分层分区管理的特点,进一步建立了互联电网静态电压稳定预防控制的分解协调优化模型,并采用分解协调内点法求解。仿真结果表明了所提互联电网静态电压稳定预防控制模型及其算法的正确性及有效性。     

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。     

基于异步迭代模式的电力系统分布式状态估计方法

互联电网安全运行所要求的一体化建模与计算对分布式状态估计提出了新的要求,为了给后续的基于异步迭代模式的分布式能量管理系统高级应用提供一个较为精确的基态计算模型,也为解决传统两层式状态估计中出现的边界失配量较大的问题,提出了一种基于异步迭代模式的分布式状态估计方法。该方法基于等值网等值量测修正思想,通过构建关于边界状态量的不动点迭代格式,实现基本的分布式状态估计方法;通过在异步迭代过程中,强制外网等值量测数据为非坏数据,再经协调计算,借用外网量测信息解决了内网靠近边界区域的不良数据难以辨识的问题。以IEEE 118节点系统为标准算例进行测试,测试结果验证了所提方法的有效性。     

基于动态分区和多估计准则的电力系统自适应鲁棒状态估计

随着当前智能电网技术的高速发展,电力系统的组成和运行方式愈发复杂,对状态估计的鲁棒性和实时性也产生了更高的需求.为此,提出一种基于动态分区和多估计准则的电力系统自适应鲁棒状态估计.通过模糊c均值聚类筛选出系统中的可疑量测集,进而根据可疑量测的空间分布实现系统动态分区.考虑到不同估计器各自的特点和适应性,针对可疑量测区域和正常量测区域自适应选取不同的估计准则,在保证估计精度的同时兼顾计算效率.为了保证边界节点信息和联络线传输功率的一致性,引入边界协调信息作为等式约束,并基于交替方向乘子法进行求解.通过IEEE标准系统进行测试,结果表明所提方法具有较好的估计精度和鲁棒性,并且其估计效率较加权最小绝对值估计法有明显提升.     

考虑限幅约束的多区域互联电网全分布式潮流算法

多区域互联电网中有大量限幅非光滑约束,增加了潮流模型的非凸性。针对传统基于启发式规则处理限幅的分布式潮流算法在计算过程中容易出现收敛性问题,提出了一种能鲁棒性处理非光滑约束的互联电网全分布式潮流计算方法。首先根据分层分区调度模式对电网进行分区,并将模型中非光滑约束进行光滑处理,然后基于具有二阶收敛速度的双层交替方向非精确牛顿法,将潮流问题转化为求解最优步长增量的问题。基于零空间法(Null-Space) 对状态变量的系数矩阵进行降维处理,采用共轭梯度(Conjugate Gradient, CG)算法更新每个分区的对偶乘子,乘子更新过程中利用二阶信息提高了算法的收敛性。多区域间进行分布式计算时无需协调层参与,仅需通信少量边界信息,因此通信负担轻。最后,以30节点和182节点系统为测试算例,验证了所提方法在设置恶劣初值和处理非光滑约束时具有较高的精确性和较好的收敛性。     

基于动态分区的电网状态估计方法

针对传统固定分区方法无法反映电网运行拓扑结构发生的变化,导致其计算效率不高,提出一种新的动态分区方法,基于电网运行物理拓扑结构,逐一搜索出所有辐射状网络分区、仅存在唯一电气连接线路的分区和仅存在唯一电气连接节点的分区,并在此基础上提出一种基于边界节点状态量灵敏度协调的整体状态估计方法。通过两个算例验证该方法能够快速响应电网拓扑变化,降低某区域中量测数据误差对其他区域状态估计结果的影响,提高了电网状态估计的整体准确率。     

基于分区解耦的配电网状态估计的分布式并行计算

以全量测配置为边界对配电网馈线进行解耦分区,把分区作为独立的分析单元对状态估计进行分块处理,并采用基于支路电流的量测变换技术对配电网的单分区进行状态估计。同时,构建了分布式并行计算的分层结构,引入基于消息中间件ZeroMQ技术,采用不同类型套接字的组合实现分布式系统内部的N-N高效通信。并在分布式并行计算平台上以分区状态估计为子任务,实现全网状态估计的分布式并行计算。算例分析表明：在配电网规模达到500节点及以上时,采用所提出的状态估计分布式架构进行计算具有明显的速度优势。     

多控制中心之间分解协调计算模式研究

电网互联为一体,电网的调度控制是分层分布的。为保证计算结果正确,多控制中心EMS之间需要采用分解协调的计算模式。为适应这种分层分布计算环境,提出了包括同步迭代、异步迭代和实时跟踪等值等几种分解协调的计算模式。给出了这几种计算模式的计算原理和基本特征,还给出几种计算模式之间的演进关系。给出了实现不同计算模式时系统的体系结构和建模方法。建议了适合于我国电网当前情况的分解协调计算模式。     

基于带约束状态估计的多区域电网模型合并方法

为满足大区互联电网运行分析与调度控制对电网模型精细化的要求,提出一种多区域互联电网模型实时拼接、形成全局电网模型的方案。基于带约束状态估计的多区域电网拼接算法,将模型在线拼接问题转化为一个带边界等式约束的状态估计问题,并应用现代内点法进行求解。介绍了测试算例与实际应用结果。     

基于分解协调及外网浓缩等值的多代理状态估计

传统分布式状态估计中,各分区子网独立估计时未考虑相邻子网的网络模型及运行状态,而只在协调时才弥补之前忽略的信息。针对此问题,文中结合多代理理论,提出一种基于分解协调及外网浓缩等值的状态估计方法。采用搭接式分区方法实现系统分解,构建了适用于分布式状态估计的二维联盟多智能体架构;通过建立外网浓缩等值模型,各子系统能够计及相邻系统影响,即使未经外层协调,独立估计结果也能满足一定的精度要求;构建了基于黑板模型的启发式协调修正机制,加快了信息融合速度,且使得相邻系统受到来自非边界节点的影响;并根据节点状态量对注入功率的灵敏度分析实现外层迭代,避免了重复估计。IEEE 14节点、30节点及118节点系统的仿真结果验证了所述算法的正确性及有效性。     

河北省南部电网AVC应用分析

针对河北省南部电网运行现状,基于自动电压控制的电网无功电压分级分布式优化控制,提出了在线自适应软分区的理论和算法,通过采用各级电压控制在空间上分解协调的模式,使AVC系统得到较行政分区更为合理的分区结果,使全网的实时无功功率得到合理控制、降低了网损。     

大规模电网分层分区无功优化

提出了一种大规模电网分层分区无功优化模型及其算法。根据电网解环运行及分层分区管理的特点,采用节点分裂法将电网进行分层分区解耦,即将220 k V与110 k V电网进行分层,110 k V电网分区管理。建立相应的分解协调模型,并通过分解协调内点法进行求解。该方法仅交换子网间少许的边界变量就可以将大系统完全等效解耦,使修正方程仅保留220 k V及以上电压等级主干网部分,从而使问题的求解趋于简便、快速。通过对8个测试算例的仿真分析,结果表明所提模型满足电网分层分区无功优化运行,具有较强的收敛性和快速性。     

基于电网分区的分布式输电能力计算

结合电网中的不同电力公司所辖电网具有相互独立且互联的特点,提出一种适于大区域互联电网的分布式输电能力协同计算方法。该方法通过分解－协调模型实现互联电网的解耦,采用增广拉格朗日法和辅助问题原理实现输电能力按地理分区,形成一个迭代形式的分布式输电能力计算框架,迭代中通过交换边界节点信息将互联外网信息反映到各分区的计算中,各地的子网络计算相对独立。新英格兰10机39节点测试系统证明该文所提方法的有效性。