基于改进灰狼优化算法的含光伏配电网动态无功优化

针对光伏并网对配电网造成的电压波动、线损增加,以及光伏和负荷出力的不确定性等问题,本文构建基于二阶锥规划的线性凸优化模型,通过控制有载调压变压器和电容器组动作,以及光伏逆变器和静止无功发生器无功补偿能力约束,对日前日内双时间尺度无功优化模型进行动态分析,在简化求解过程的同时加大找到全局最优解的可能性。提出一种基于混沌学习初始化、非线性收敛因子、最优粒子柯西扰动结合蜘蛛猴算法位置更新方式的改进灰狼优化算法,防止算法陷入局部最优并增强其全局搜索能力。最后,运用改进的灰狼优化算法对含光伏的IEEE 33节点系统进行建模仿真,结果表明该算法具有寻优效率高、收敛速度快的优点,验证了算法的可行性和高效性。

考虑电压-无功调节的台区互联装置规划方法

伴随分布式能源广泛接入低压配电网,其对配电网运行灵活性和消纳能力的要求不断提高。利用低压柔性互联装置将独立运行的低压配电台区分区互联,避免传统电压调节和无功补偿装置频繁动作。考虑到柔性互联装置造价昂贵,协同传统电压-无功调节装置,文中提出低压柔性互联装置的选址定容规划方法。首先,分析低压柔性互联装置拓扑和运行方式,建立其潮流模型。其次,建立低压柔性互联装置优化配置的双层规划模型,上层规划以年综合费用最小为目标,下层规划考虑电压-无功协调控制时间序列模型,以运行成本和电压偏差最小为目标,基于粒子群优化算法和混合整数二阶锥规划算法交替求解,得出配电系统最优柔性互联方案和最优运行方式。最后,在IEEE 33节点系统上进行实例分析,验证该双层规划算法的有效性。结果表明,所提方法能有效减少柔性互联装置的过度布置,同时减少由分布式能源频繁波动造成的运行成本。将模型凸化并线性化的方法明显提高了求解效率。

基于自编码器-受限时序卷积网络的数据驱动配电网无功优化策略

配电网中可再生能源渗透率的提高带来了频繁的电压越限问题。作为一种被广泛研究的方法,无功优化方法已经成功应用到配电网中以降低网损、优化电压质量。该文提出一种基于自编码器-受限时序卷积网络的新型数据驱动配电网无功优化策略,该策略通过3个阶段来协调光伏逆变器、电容器组等多种多时间尺度的无功调节设备。首先,将无功优化问题建模为混合整数二阶锥规划问题,求解出历史最优无功调度策略;然后,使用历史运行数据和最优策略训练所提网络模型,并通过矫正层规避不合理结果;在实际运行中,训练好的模型依据系统测量值给出无功优化策略以应对配电网的波动。最后,通过改进IEEE 33节点算例仿真实验验证,所提方法能够达到混合整数二阶锥模型98.80%的准确度而仅消耗其7.14%的时间;与其他流行的深度学习方法相比,具有更佳的性能和更好的实用性。

基于半正定规划的交直流主动配电网三相有功无功联合优化

交直流主动配电网作为未来配电网的主要发展形态,实现其有功无功资源的协同优化控制具有重要的研究意义。然而配电网负荷单相接入和分布式发电三相功率不一致,将导致配电网三相不平衡现象越发严重。为了应对交直流主动配电网的三相不平衡问题,提出考虑相间耦合与三相不平衡度限制的三相有功无功联合优化方法。首先,建立考虑相间耦合的原始三相潮流模型并对其进行升维映射;其次,采用半正定松弛方法,推导了交直流主动配电网各子系统的完整三相潮流模型以及序分量形式下的三相电压不平衡度约束;再次,提出以总运行成本最小化为目标函数的交直流主动配电网三相有功无功联合优化模型;最后,采用改进IEEE 33节点、69节点、141节点和1056节点交直流配电网算例分析,验证了该文所提方法的有效性。

基于混合整数二阶锥规划的三相有源配电网无功优化

三相有源配电网无功优化本质上属于非线性非凸规划问题,目前尚缺乏严格的有效求解方法。针对配电网辐射状运行特点,文中建立了基于支路潮流形式的配电网的三相无功优化模型,然后采用二阶锥松弛技术将原始优化模型转化为具有凸可行域的数学规划形式。考虑电容器等离散的补偿设备后,模型进一步扩展为含离散变量的混合整数二阶锥规划模型。该模型可被现有优化算法包高效求解。采用IEEE 33节点和IEEE 123节点系统进行算例分析,验证了所提出的方法的寻优稳定性和计算高效性。

一种改进的进化规划方法及其在电力系统无功优化中的应用

分析了一种广泛应用的进化规划方法的不足并对其进行了改进,使之符合一条变异幅度变化规律:变异幅度在进化开始阶段应相对较大以搜索尽量广的范围,然后应动态或自适应地减小,最后应足够小以使进化过程稳定收敛。利用改进后的方法对IEEE 14节点、IEEE 30节点和IEEE 57节点系统进行了无功优化计算,结果表明改进后的方法远比改进前优秀,变异幅度变化规律对设计好的进化规划方法具有很好的指导意义。

松弛MPEC和MIQP的启发–校正两阶段动态无功优化算法

为快速求解计及离散调节设备动作次数约束和电网安全约束的多时段动态无功优化问题,建立以有功网损最小为目标函数的混合整数非线性规划模型,并提出一种启发搜索加变量校正的两阶段求解方法:启发搜索首先将离散变量松弛为连续变量,形成一个带平衡约束的的优化模型,进而得到各个时段的连续优化结果,然后建立以方差最小化为目标并严格满足原模型中离散调节设备动作次数约束的整数二次规划模型,得到最优动作次数和离散归整结果;变量校正是固定启发搜索得到的离散变量优化结果,重新校正连续变量的优化量。通过IEEE 14测试系统详细讨论了无功调节设备的步长和动作次数对优化结果的影响;此外,IEEE 30、57、118节点测试系统的优化结果表明,所提方法能够快速得到优化结果,实现并行求解,且其精度可满足实际工程需要。

基于分区的含DG配电网实时无功优化

针对含DG配电网实时无功优化问题,提出了更适合该问题的目标函数,并将实时无功优化与配电网动态分区、短期无功调度相互配合来实现空间上和时间上的解耦。针对配电网动态分区问题,提出了支路切割枚举法,实现了快速动态分区。考虑系统区内无功储备不足等特殊情况,可能会导致系统电压在优化后仍有越限,为保证系统安全,启动第二次优化。通过对含DG的33节点配电系统算例和某实际线路进行验证,表明了该算法在求解实时无功优化问题时的正确性和有效性。

基于混合整数二阶锥规划的动态无功优化方法

动态无功优化对提升电力系统的安全经济运行水平有着重要意义。然而,它是一个多时段紧密耦合的非凸非线性混合整数规划问题。为高效、高精度地求解该问题,文中提出了基于混合整数二阶锥规划(MISOCP)的动态无功优化方法。该方法通过将非凸的交流潮流方程近似转化为凸的二阶锥约束及采用一般不等式约束等效替代绝对值约束,在高精度地反映交流潮流物理规律的同时,将原非凸的混合整数规划问题转化为凸的MISOCP问题,从而大大降低了求解的复杂度。通过求解MISOCP模型,能够高效地得到动态无功优化的高精度解。基于IEEE-30节点系统和IEEE-118节点系统的算例分析验证了所提出方法的有效性和鲁棒性。

含高比例光伏的配电网有功—无功功率多目标协调优化

高比例光伏并网,给配电网有功—无功功率优化带来了新的问题和挑战。因而提出了基于混合整数二阶锥规划的有功—无功功率多目标协调优化模型。首先,利用二阶锥松弛技术,将混合整数非线性规划问题松弛为混合整数二阶锥规划问题。然后,利用ε-约束方法刻画多目标问题的Pareto有效前沿。接着,运用Benders分解方法,将此问题分解为0-1整数线性规划的主问题和仅含连续变量的二阶锥规划的子问题,主—子问题利用Benders割的牵连,交替迭代,直至收敛到最优解。最后,利用改进的IEEE 33节点配电系统进行数值仿真,结果验证了所提模型的有效性。

基于模糊线性规划的无功电压优化

传统无功电压优化算法一般是单目标优化问题,并没有考虑有功网损的降低和限制控制量调节数最少,而且在处理电压约束时,未考虑“软约束”特性。针对电压无功问题的这些特点,引入模糊线性规划算法以解决这一问题。文中推导了将多目标模糊约束问题转化为单目标开明约束问题的数学模型。算例的计算结果表明,模糊线性规划算法可以很好地协调降低网损、限制调节量和确保节点电压裕度三者的关系,在有限控制量调节的前提下,可实现校正违界电压、降低系统网损和确保所有节点电压留有一定的裕度。

基于混合整数半定规划的含分布式电源配电网无功优化

含分布式电源配电网的无功优化是一个复杂的非凸非线性混合整数规划问题。提出一种求解含分布式电源配电网无功优化问题的新方法。该方法首先将不含离散变量的无功优化原始数学模型转化并松弛为凸的半定规划模型,以保证解的全局最优性,且能在多项式时间内完成;然后,加入离散变量将该模型扩展为混合整数半定规划模型。采用奔德斯分解法将该模型分解为简单的混合整数线性规划主问题和仅含连续变量的半定规划子问题,通过主子问题的交替迭代求得最优解。最后,通过算例系统仿真验证了所提方法具有松弛精确、求解高效、寻优准确等优点。

基于随机响应面法的主动配电网无功优化

考虑分布式电源(DG)的无功主动调控能力,计及状态变量的机会约束,建立主动配电网随机无功优化模型。通过非参数核密度估计对随机因素进行建模,进一步借助随机响应面法,研究适应于多种概率模型的概率潮流计算方法,用以判断状态变量是否满足机会约束,并利用Nataf变换处理随机变量的相关性。结合基于粒子群的无功优化方法,对所建立模型进行求解。最后,基于修改过的IEEE 33节点和美国PG&E 69节点配电系统测试所提方法的正确性和有效性。算例表明所提概率潮流计算方法所得累积分布函数具有较高的精度,同时设计不同的场景,进一步表明所提模型和算法适应不同DG无功控制策略、可发现确定性优化方案的概率越界风险并调整解决。

基于专家经验的进化规划方法及其在无功优化中的应用

在对进化规划方法进行深入研究的基础上,针对其在求解大规模无功优化问题时,存在的计算过程长、难以满足约束条件的问题,结合系统电压无功调节的专家经验,提出了一种新的变异算法,以对常规进化规划方法的随机变异操作进行本质上的改善。实际算例结果表明,该方法具有计算速度快、搜索效率高、实用性强的突出优点。

随机模拟粒子群算法在风电场无功补偿中的应用

在风电机组机端装设无功补偿装置有利于改善风电对系统电压质量造成的负面影响。该文针对风电出力的随机性及负荷和系统电压的变化,提出了求最优无功补偿装置容量的机会约束规划模型,并利用随机模拟的粒子群算法求解。该模型以费用最小为目标函数,考虑了风速的概率分布、风电机组本身的有功和无功特性以及含风电场的潮流处理方法等。通过分析某配电网风电场无功、电压、功率因数的变化情况,利用该文方法进行无功补偿优化,结果表明模型与算法的有效性。

基于专家知识的电压无功控制

电网经济运行的前提必须是保证系统安全运行,在保证电压合格的情况下再考虑降低网损才有实际意义。文中采用基于厂站控制体的专家知识就地控制电压。在本地调整手段用尽后,母线电压仍然越限时,自动根据网络的拓扑结构进行远方调整,直到消除越限或用尽远方调整手段。线性规划法中初始可行解对于无功优化的成败至关重要,因而提出应用基于厂站控制体的专家知识来进行电压校正控制,进而获取线性规划问题的初始可行解;另外,本算法只选择系统监视的母线电压作为状态变量,大大降低了方程的维数,提高了计算速度。本算法运用于某实际系统的无功优化控制,获得了较满意的效果。

利用增量二次规划和启发式方法的电力系统动态无功优化

针对电力系统动态无功优化数学模型存在优化过程长、收敛稳定性差的问题,导出了以控制变量增量为求解变量的电力系统动态无功优化的二次规划模型,并以具有有限次迭代收敛的Lemke算法求解,这样的动态无功优化控制计算量小,非常适合于对计算速度和算法稳定性要求高的动态无功优化控制问题.针对控制变量控制次数约束,采用启发式归并方法对其进行约束限制,有效避免了将控制变量动作次数约束纳入优化过程的复杂性.实际算例表明,文中方法不仅运算速度快,且收敛稳定性好.

三种无功优化线性规划建模方法的比较

本文对电力系统无功优化计算中线性规划模型的建模方法进行了研究，给出了三种不同的灵敏度系数求取方法，并分别采用三种方法对一系列实际系统进行了计算，通过对计算结果的分析比较，找到了一种计算简单、结果可靠的线性规划建模方法。

含风电机组的配电网多目标无功规划

考虑风电机组(Wind Turbine Generation,WTG)出力的随机性以及负荷的不确定性,以网损最小和无功补偿设备投资费最小作为目标,利用机会约束规划方法建立了配电网多目标无功规划模型。采用基于拉丁超立方采样的蒙特卡洛模拟嵌入非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm,NSGA-II)对规划模型进行求解,得到配电网多目标无功机会约束规划问题的Pareto最优解集,避免了传统加权求解方法中权重确定的主观影响。改进的33节点配电网的仿真和分析验证了所提模型的合理性以及算法的有效性。

基于内点算法的电压校正控制

电力系统的实际运行中可能存在某些状态变量的越限。在线运行的无功 /电压控制软件必须首先满足运行安全要求 ,保证电压在其合格范围内 ,并进一步在电压安全的基础上降低有功损耗。通过将越限约束转化为等式约束 ,推导了进行电压越限校正的原—对偶内点算法。求解目标函数为控制变量动作次数最少的优化问题得到电压校正控制方案。并针对控制变量的选取、违限约束校正方法问题进行了分析。实际计算表明 ,可以有效地降低问题规模 。