求解大规模AC/DC最优潮流的连续递推内点算法

提出连续递推的内点算法框架,以期解决原始–对偶内点法求解大规模交直流系统最优潮流收敛难的问题。基于牛顿法的连续递推思想,将一阶KKT(Karush-Kuhn-Tucker)非线性方程组转化为自治常微分方程组,可采用多种数值积分方法求解,进而获得不同于传统牛顿法的新方向,改善了原始–对偶内点法的收敛性。多达11585条线路的5个大规模实际系统的计算表明,该算法步长大、收敛性好、鲁棒性强,特别适合求解大规模交直流系统在苛刻运行条件下的最优潮流问题,具有广阔的应用前景。

AC/DC系统潮流计算的部分直流变量消除法

为克服AC/DC系统的潮流计算方法中的变量消除法的不足,提出了部分直流变量消除法.该方法的模型中将换流器等效为依赖于换流器端交流电压和控制角的PQ负荷.计算时,只需规定换流器直流侧的无功功率,而且当直流系统控制方式发生变化后不需重新推导Jacobian矩阵中的偏导公式.数值算例表明该方法具有较高的灵活性,与变量消除法相比计算效率可提高5%左右.

AC/DC电源线自动绕扎系统的设计与实现

针对原AC/DC电源线绕扎设备存在的问题,设计了一个AC/DC电源线自动绕扎系统。介绍系统的工艺流程与结构组成,给出系统的硬件电路设计和软件程序流程。该系统在实际生产环节中可代替4~5人的人工操作岗位,使AC/DC电源线的生产效率提高5~7倍。

Optimal power flow calculation in AC/DC hybrid power system based on adaptive simplified human learning optimization algorithm

This paper employs an efficacious analytical tool,adaptive simplified human learning optimization(ASHLO)algorithm,to solve optimal power flow(OPF)problem in AC/DC hybrid power system,considering valve-point loading effects of generators,carbon tax,and prohibited operating zones of generators,respectively.ASHLO algorithm,involves random learning operator,individual learning operator,social learning operator and adaptive strategies.To compare and analyze the computation performance of the ASHLO method,the proposed ASHLO method and other heuristic intelligent optimization methods are employed to solve OPF problem on the modified IEEE 30-bus and 118-bus AC/DC hybrid test system.Numerical results indicate that the ASHLO method has good convergent property and robustness.Meanwhile,the impacts of wind speeds and locations of HVDC transmission line integrated into the AC network on the OPF results are systematically analyzed.

多端DC—AC系统的潮流计算

对于含多端直流输电网络的交直流电力系统,本文提出了一种对交流和直流系统分别采用牛顿法进行顺序迭代潮流计算的数学模型和算法。该算法可以有效地考虑换流器的各种控制方式,同时确定换流变压器分接头的位置。算例表明,本算法的数学模型灵活具有通用性,收敛性好。

基于自适应加权预测-校正内点法的含VSC-HVDC电力系统最优潮流

加权预测-校正内点法(WPC-IPM)求解含电压源型高压直流输电(VSC-HVDC)的电力系统最优潮流时,迭代中后期校正环节加权会减慢收敛速度。提出一种自适应加权预测-校正内点法(AWPC-IPM),该方法以对偶间隙的变化趋势作为加权与否的判据,对偶间隙增大时加权,以抑制校正方向错误导致的收敛性变差,对偶间隙减小时不加权,以加快收敛。算例仿真结果表明,所提方法既有效抑制了校正方向错误对预测-校正内点法(PC-IPM)的影响,又加快了迭代后期的收敛速度。

含VSC-MTDC的交直流系统潮流算法

多端柔性直流输电系统(voltage source converter based multi-terminal direct current system,VSC-MTDC)是在两端直流输电基础上发展而来的直流输电系统,可靠性高、适用于海上风电并网等场景,相应的控制策略更加多样,其潮流模型也更加复杂。该文分析VSC换流站和MTDC的稳态模型,研究可适用于VSC-MTDC的不同拓扑和连接方式的潮流模型;研究多端直流各种控制策略潮流计算模型的不同点并推导出其方程。在此基础上,提出一种兼具统一迭代法和交替迭代法优点的含VSC-MTDC交直流系统潮流算法,给出初值和边界条件求解方法,对于不同直流拓扑和交流系统都能够进行求解。最后通过2个实际算例验证该文潮流模型的有效性和收敛性,对于不同控制方式、不同运行场景和直流拓扑都能够迅速、稳定收敛。

基于连续潮流法的含双端VSC-HVDC交直流系统负荷裕度分析

为了分析含双端VSC-HVDC交直流系统的静态电压稳态特性,结合交替求解法和连续潮流法给出一种交直流连续潮流法。根据初始输入得到初始解确定负荷增长方向,引入负荷裕度参数。通过调节VSC-HVDC的控制策略,最终得到系统不同情况下的负荷裕度,采用左特征向量乘子法对系统进行负荷裕度灵敏度计算。对含双端VSC-HVDC的IEEE39节点系统和IEEE118节点系统进行建模仿真,得出了系统负荷裕度以及负荷裕度灵敏度近似线性的变化规律。直流线路功率流向对系统负荷裕度的影响相反,验证了方法的有效性。

考虑经济性和环境因素的含VSC-HVDC交直流系统多目标最优潮流

提出一种基于带精英策略的快速非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm-II,NSGA-II)和逼近理想解排序(technique for order preference by similarity to ideal solution,TOPSIS)的含VSC-HVDC交直流系统多目标最优潮流算法,统一协调系统运行的经济性及环保要求等目标。首先,基于含VSC-HVDC交直流系统的稳态模型,建立了综合考虑网络损耗和环境因素的多目标最优潮流模型;然后,采用混合编码方式,通过NSGA-II得到帕累托最优解集;最后,采用TOPSIS法评估各决策方案的相对优劣,以帮助运行人员选取有效的折中解。基于IEEE 14节点系统和IEEE 118节点系统的算例结果验证了所提方法的有效性。

计及VSC-HVDC的交直流系统最优潮流统一混合算法

进化类算法和内点法交替迭代的混合算法在求解含电压源换流器的高压直流输电(voltage source converter basedhigh voltage direct current,VSC-HVDC)的交直流系统最优潮流(optimal power flow,OPF)问题时由于截断误差的影响和VSC-HVDC控制方式的限制,容易发生振荡,因此提出一种基于差分进化(differential evolution,DE)和原—对偶内点法(primal-dual interior point method,PDIPM)的统一混合迭代算法。算法的主要思想是以DE算法为框架,对离散变量进行优化,在DE算法的每一次迭代过程中,采用PDIPM对每个DE个体进行连续变量的优化和适应度评估。由于采用PDIPM进行DE种群适应度评估,无需设定VSC-HVDC的控制方式,因此提高了算法的全局寻优能力。多个算例结果表明,该混合算法数值稳定性高,寻优能力强,能很好地解决含两端、多端、多馈入VSC-HVDC的交直流系统最优潮流问题。

含VSC-HVDC的交直流系统内点法最优潮流计算

电压源换流器(voltage source converter,VSC)在稳态模型和工作原理上与传统高压直流输电(high voltage directcurrent,HVDC)的换流器有本质区别,因此传统的交直流系统最优潮流计算方法不适用于含基于电压源换流器高压直流输电(VSC based HVDC,VSC-HVDC)的交直流系统。讨论一种适用于原对偶内点法(primal-dual interior-pointmethod,PDIPM)和预测校正内点法(predictor-corrector PDIPM,PCPDIPM)解最优潮流的VSC-HVDC稳态模型。基于该稳态模型,将VSC-HVDC直流网络与交流系统结合起来,对交直流系统进行联立求解,并对多组算例进行仿真和分析,算例结果表明原对偶内点法在解决含VSC-HVDC的最优潮流问题的能力上,保持了传统内点法最优潮流的高效性,而在同样的条件下,预测–校正内点法迭代次数大大少于原对偶内点法。

含VSC-HVDC并网风电场的电力系统最优潮流计算

由于风电场出力的实际值通常在预测值附近随机波动,所以在潮流计算时还应考虑风电场出力的随机性。针对风电场通过VSC-HVDC并网的情形,为了使电网既能安全运行,又能实现经济调度,提出了一种基于场景分析的最优潮流计算模型。模型以火电机组的总成本最小为目标函数,并考虑火电机组在预测场景和误差场景有功出力的调节范围约束,采用内点法进行求解。算例结果表明,引入误差场景后,虽然火电机组的总成本增加了,但是风电场出力的随机性对火电机组快速调节出力能力的要求得到了满足,从而保障了电网的安全运行。

含VSC-HVDC的交直流系统多目标最优潮流

已有的多目标潮流优化模型和算法对含电压源换流器的高压直流输电(Voltage Source Converter Based High Voltage Direct Current,VSC-HVDC)不再适用。针对VSC-HVDC的特点,提出了以有功网损最小、电压水平最好(即电压的偏移量最小)、系统的静态电压稳定裕度最大及供电能力最大同时作为优化目标,从而构建了含VSC-HVDC的交直流系统多目标最优潮流模型;针对此模型连续变量和离散变量共存的特点,提出了内点法和NSGA2算法相结合的交替求解算法,可获得多个Pareto最优解,并具有较高的计算效率。最后通过仿真算例验证了所提方法的有效性和高效性。

含DCPFC的交直流混合系统多目标最优潮流研究

为了实现电网内部潮流的有效控制,对含有直流潮流控制器(DCPFC)的交直流混合系统最优潮流进行研究。首先针对电压源型DCPFC提出了一种基于等效电阻的外特性等效模型,据此利用传统牛顿–拉夫逊法推导出含有DCPFC的直流潮流计算方法。然后以系统网损和性能指标最小化为目标构建交直流系统多目标最优潮流模型,运用基于精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-II)优化该模型,得到均匀分布的最优解集。最后利用MATLAB验证该潮流计算方法的正确性和遗传优化算法的有效性,为交直流电网的潮流分析和实现DCPFC的优化配置奠定了良好的基础。

基于交替迭代法的MMC-MTDC交直流混合系统的潮流分析

为解决大规模新型可再生能源的并网和消纳问题,多端柔性交、直流混合输电系统成为近年来研究的热点,且潮流计算分析又是研究其稳定控制及故障分析的基础.对此,建立了基于模块化多电平换流器的多端直流输电系统(MMC-MTDC)的稳态潮流计算数学模型,提出了MMC-MTDC交直流混合系统潮流计算的交替迭代求解法,对交流子系统采用传统的牛顿-拉夫逊计算方法,对直流子系统则采用节点阻抗矩阵形式的Gauss-Seidel方法.最后,在MATLAB软件平台编写交替迭代算法程序,以改进的IEEE 9和IEEE 22节点且包含三端MMC-MTDC的交直流混合系统为例进行仿真计算,结果表明所提出的交替迭代求解法具有收敛速度快、准确性高的优点.

基于改进牛顿法的VSC-HVDC潮流计算

根据电压源换流器(VSC)新型高压直流输电(HVDC)的稳态特性和控制方式,建立了含VSC-HVDC稳态潮流计算数学模型,分别采用牛顿法、简化牛顿法、三阶收敛牛顿法和六阶收敛牛顿法进行潮流求解,仿真验证了各算法在VSC-HVDC不同控制方式下的有效性,并对各种算法的计算速度作了比较,并在此基础上提出了2种混合算法,仿真验证了其优越性。

基于Matlab和Matpower的孤岛判别与处理

孤岛的判别与处理对电力系统可靠性评估具有重要意义,为了提高孤岛判别与处理的速度和精度,提出一种基于Matlab和Matpower的孤岛处理与判别方法,该方法根据孤岛的性质利用Matlab建立孤岛判别矩阵,并对Matpower中参数进行修改,使Matpower能够对孤岛系统直接进行直流潮流计算。相较于之前的人工计算,该方法不仅在速率上得到较大的提升,而且具有较高的准确性和可操作性。适用于电力系统的可靠性评估过程中的孤岛判别与处理。

基于VSC-HVDC的风电场并网系统潮流算法研究

柔性直流输电系统非常适合海上风电场并网,但传统交/直流混联系统潮流算法在计算基于VSC-HVDC的风电场并网系统潮流时存在缺陷:直流系统移开后,风电场交流节点变为孤立节点,剩余交流系统的雅可比矩阵不可逆,迭代过程无法进行。针对这一缺陷提出了一种含VSC-HVDC的混联系统(AC/VSC-HVDC)潮流解耦算法:该算法将交、直流系统进行解耦,分别迭代计算。所提算法克服了目前交/直流混联系统潮流计算方法存在的对交流潮流计算程序继承性差、扩展变量多、计算速度慢等缺点;也解决了风电场VSC-HVDC并网系统潮流算法中存在的问题。通过标准算例的计算验证了所提方法的有效性,可以用来对风电场直流并网系统进行稳态潮流分析。

Identification of the Worst-case Static Voltage Stability Margin Interval of AC/DC Power System Considering Uncertainty of Renewables

Calculation of static voltage stability margin(SVSM)of AC/DC power systems with lots of renewable energy sources(RESs)integration requires consideration of uncertain load growth and renewable energy generation output.This paper presents a bi-level optimal power flow(BLOPF)model to identify the worst-case SVSM of an AC/DC power system with line commutation converter-based HVDC and multi-terminal voltage sourced converter-based HVDC transmission lines.Constraints of uncertain load growth’s hypercone model and control mode switching of DC converter stations are considered in the BLOPF model.Moreover,uncertain RES output fluctuations are described as intervals,and two three-level optimal power flow(TLOPF)models are established to identify interval bounds of the system worst-case SVSM.The two TLOPF models are both transformed into max–min bi-level optimization models according to independent characteristics of different uncertain variables.Then,transforming the inner level model into its dual form,max–min BLOPF models are simplified to single-level optimization models for direct solution.Calculation results on the modified IEEE-39 bus AC/DC case and an actual large-scale AC/DC case in China indicate correctness and efficiency of the proposed identification method.

具有2.414阶收敛速率的VSC-HVDC系统改进潮流算法

相比传统高压直流输电HVDC(high voltage direct arrent),基于电压源换流器的高压直流输电VSC-HVDC(voltage source converter based HVDC)具有较多独特优势,是智能电网发展具有代表性的关键技术之一。首先,基于VSC-HVDC稳态模型的标幺制处理分析了VSC-HVDC的稳态方程,并给出了适用于求解含VSC-HVDC的交直流系统潮流的统一法迭代形式;进而,通过计算预估值和校正值2个步骤,利用具有2.414阶次收敛速率的改进牛顿-拉夫逊法修正交直流系统的雅可比矩阵,以节省程序迭代过程中的数据存储空间,加快程序执行调用的速度,从而提高雅可比矩阵的计算速率。最后,基于修改后的IEEE标准算例,从交直流潮流结果、控制方式、算法效率等方面的对比分析,验证了该方法求解含VSC-HVDC的交直流系统潮流的有效性和正确性。