一种基于二阶锥规划的配电网无功优化算法

在深入分析分布式电源并入配电网对电压的影响基础上,考虑逆变器的快速控制和无功特性,建立了配电网电压无功优化模型,提出一种基于二阶锥规划的配电网无功优化算法,对原始非凸、非线性、NP-难的潮流优化模型进行松弛变换,得到易于求解计算、收敛效果好的二阶锥规划模型,通过IEEE 33节点配电系统算例的计算和分析,表明逆变器参与电压无功优化能够有效地进行电压调节和降低网络损耗,证明了所提优化方法的有效性。     

考虑电动汽车充电桩无功响应的优化调度策略

随着电动汽车的普及,大规模电动汽车入网对配电网造成的影响愈加明显.在该背景下,提出了考虑电动汽车充电桩无功响应能力的充电站实时滚动优化调度策略,充分考虑电动汽车的时空分布特性以及充电站与电网之间的有功无功交互能力,建立双层模型分别从时间和空间上对充电站的有功无功进行优化调度.分别采用二次规划、二阶锥规划对上、下层模型进行求解,最后以改进的IEEE33节点配电网系统进行仿真,仿真结果表明该策略可以有效降低系统负荷峰谷差,减小系统网损,改善系统电压水平.     

主动配电网三相电压优化模型的线性化技术探讨

三相主动配电网的优化调度实质上是一个求解非凸的混合整数二阶锥非线性规划问题,缺乏严格高效的求解方法。本文采用二阶锥松弛技术将其中的三相潮流方程进行了凸化松弛,将一个非凸非线性规划问题转化为由一系列线性不等式和线性等式组成的线性规划模型。以扩展的标准IEEE 33节点三相测试系统构建算例,采用青海省某地区一天12个时刻的负荷数据和光伏预测数据进行了验证。静态优化的结果表明:二阶锥形式的潮流方程利用线性多项式拟合之后得到的电压值和原始二阶锥的结果高度一致,验证了这一线性化方法的可行性;动态优化的结果显示:线性规划模型中引入储能装置、分布式电源、静止无功补偿装置、分组投切电容器组的优化调度策略,电压变化率在2%之内,最大网络损耗仅有0.07 MW,最大松弛误差在6×10~(-6)之内,表明基于上述线性规划模型的主动配电网动态优化的可行性、精确性和有效性。     

基于知识图谱的主动配电网电压控制策略

随着新能源大规模接入以及负荷的随机波动性,对配电网的电能质量提出了更高的挑战及要求。主动配电网控制无功调压设备抑制电压波动通常转化为混合整数规划问题,难以做到实时控制且需频繁进行复杂计算。本文从历史数据中提取源荷状态,生成基于二阶锥最优潮流模型的电压控制策略,构建以调压装置状态、系统数据与控制策略为核心实体的配电网电压控制知识图谱;在实时电压控制时,基于控制策略子图匹配及数据检索算法,以当前网络状态匹配知识图谱中相似状态,进行安全校验和优化求解,并更新知识图谱中的状态策略。同时,在无功设备调节过程中增加人机交互环节,对于时间尺度、电压及设备动作及关键点电压实现精准控制。基于改进IEEE系统算例的仿真结果表明,所提出的基于电压控制策略知识图谱的检索方法及交互策略能够有效提升配电网无功电压控制策略生成效率,并具有不同场景适用性。     

含分布电源配电网多时段线性化二阶锥松弛算法研究

针对分布式电源接入配电网影响系统电压分布和潮流分析、造成系统电能质量下降的问题,建立系统优化模型,对系统电压、潮流进行分析与优化,提出含分布式电源的配电网多时段线性化二阶锥松弛优化算法。对分布式电源接入的配电网进行潮流分析,建立分布式配电网最优潮流优化模型;对分布式配电网潮流优化模型进行简化处理,针对潮流分析中非凸非线性,提出多时段二阶锥松弛优化算法;针对电容器组、有载调压变压器的非凸非线性问题,进行分段线性化处理。仿真结果表明,提出的算法能合理调度有载调压变压器、电容器组和分布电源的出力,有效降低网损,减小电网电压偏差。     

计及分布式光伏有功削减的配电网全局电压综合优化策略

提出一种考虑有功削减的分布式光伏主动参与配电网长时间尺度电压优化控制策略。在光伏最大化输出有功的前提下利用光伏逆变器剩余容量完成各时段无功优化,若优化后仍有电压越限,则在静态无功优化结果的基础上优化削减光伏有功输出,释放更多无功容量用于电压优化调节,得到全网最佳电压分布。考虑到光伏和负荷出力的不确定性,利用复仿射方法建立各时段功率输出模型。采用Ybus潮流计算与线性递减权重粒子群相结合的算法对优化模型进行求解。选取IEEE33节点系统进行算例分析,算例结果验证了所提优化策略的有效性。     

基于二阶锥规划的无功补偿器选址定容策略

针对动态无功补偿装置选址和定容策略存在求解速度慢、参数选择困难等问题，提出了基于混合整数二阶锥规划（mixed integer second order cone programming，MISOCP）的动态无功补偿器选址和定容策略。首先,以配电网优化周期内的有功功率损耗最小和节点电压偏差最小为目标函数建立混合整数非线性规划（mixed integer nonlinear programming，MINLP）优化模型；其次,通过相角松弛和二阶锥松弛两步松弛法，将MINLP模型转化为MISOCP模型；然后,通过ε-松弛的方法将MISOCP模型转化为混合整数线性规划（mixed integer linear programming，MILP）模型，调用商业求解器求解；最后,在IEEE 33节点和IEEE 69节点的配电系统中进行测试，将模型求解时间、有功功率损耗量和节点电压偏差值作为评价指标，与运用求解器求解MISOCP模型、粒子群算法（PSO）和模拟退火粒子群算法（SA-PSO）求解MINLP模型的方法进行比较。结果表明,所提方法的模型求解时间和求解效果明显优于其他方法，验证了所提方法的可行性和有效性。所提出的多部松弛方法在保证得到最优解的同时简化了模型求解难度，缩短了模型求解时间，为配电系统的无功补偿提供了有效依据。     

高压配电网无功补偿配置原则的优化

按负荷和电网无功电压特性对高压配电网进行分类,针对不同类型采取差异化的无功补偿配置方案.以含小水电高压配电网为对象,提出综合考虑容/感性无功补偿配置的无功优化规划模型,以满足含小水电高压配电网不同的无功电压调控需求;运用"无功配置率"指标指导不同类型变电站无功补偿配置量的选择,并对该类配电网的容/感性无功配置原则进行了优化和细化.实例分析表明,按此原则来指导含小水电高压配电网的无功配置,可提高该类配电网电压调控和无功平衡能力,有助于降低网损,避免容性无功补偿过量配置导致的投资浪费.利用该方法,得出4种不同类型的高压配电网的无功配置率推荐范围,可作为高压配电网无功补偿配置的细化原则.     

主动配电网二阶段安全优化调度研究

为应对大规模新能源的接入,以IEEE 33节点配电网模型为基础,添加了可调度负荷和无功调压设备,基于二阶锥支路潮流模型,构建了主动配电网日前-日内调度模型。日前阶段以综合运行成本为优化目标,对配电网各设备未来24 h的出力情况进行调度。日内滚动优化调度阶段,则将储能设备、电动汽车以及电容器组的日前调度结果作为约束条件,以电压稳定性、网损和新能源利用率为优化目标。可调度负荷接入后,日前调度的新能源消纳率提高了4.41%,购电成本从472.03元降至446.90元。与日前调度结果相比,日内调度中新能源消纳率降低0.53%,各节点电压偏移最大值从0.060 0降至0.025 3。实验结果表明,提出的二阶段调度模型电压偏移较低,同时新能源利用率较高。     

含分布式电源的配电网多目标无功优化

针对传统模型和现有算法对配电网无功优化带来的电压波动和网络损耗等问题,提出一种基于改进元胞差分算法的含风、光的配电网无功优化方法。建立了风电、光伏的随机概率出力模型,获取了其出力预测数据,以电压波动、有功损耗和电压越限3个目标为优化函数,通过权重系数将三目标模型转换为双目标模型,建立了含风电、光伏的双目标配电网无功优化模型。通过电压稳定指标（voltage stability index,VSI）对配电网各个时段的电压的稳定性进行评价,用改进元胞差分算法对模型进行求解,并利用测试函数对算法进行验证。结果表明,较传统模型和传统算法而言,所提模型和所用算法均能有效降低配电网的电压波动和减小配电网的有功损耗,从而保证电网的安稳运行。     

考虑重构和分布式电源无功特性的主动配电网多目标日前调度

主动配电网的优化调度方案是配电网经济运行的核心,本文提出一种考虑配电网拓扑重构和分布式电源无功特性的主动配电网日前调度方案,建立配电网经济运行成本最小和系统网络损耗最小的多目标优化模型.该方案在资源优化配置时,考虑拓扑结构的改变对资源调度结果的影响,并且充分利用分布式电源的无功特性,尤其是常被忽视的风机和光伏的无功支持能力.通过该优化调度方案可确定配电网一天内各时段分布式电源的最优有功和无功出力、可中断负荷的参与量以及对应的各时段最优拓扑结构.该优化模型为非线性优化问题,采用万有引力搜索算法进行求解,最后通过修改的PG&E－69节点系统进行仿真验证.     

适应多元源荷接入的配电网两阶段灵活性提升优化方法

配电网灵活性提升优化过程中易受不均匀电压、强磁场、电流效应等问题的干扰，灵活性提升效果不明显。为了解决上述问题，提出适应多元源荷接入的配电网两阶段灵活性提升优化方法。该方法首先采用瞬时功率平衡算法保证配电网达到三相平衡状态，其次通过无功出力与有功损耗的输出特点实现配电网的无功规划，有效地提高配电网运行质量，降低网损。最后采用多元源荷接入的两阶段提升优化法提升配电网的灵活性，第一阶段基于灵活性三指标与多源源荷供给特性构建灵活性提升优化模型，第二阶段考虑配电网灵活性指标的概率平衡性，并采用线性转换算法对模型求解，完成配电网灵活性提升优化。试验结果表明，所提方法的网损率小，净负荷波动曲线小，计算时间短，配电网分布式电源接入的灵活适应性强。可见通过灵活性优化调度，可以有效提升含分布式电源配电网的灵活性，提高配电网接纳分布式电源的能力。     

基于随机矩阵理论和改进粒子群优化-深度置信网络的无功优化

配电网无功优化是使电网能安全稳定运行的重要问题,本文将深度学习应用于配电网无功优化上,提出基于改进的粒子群优化 (Particle swarm optimization, PSO)深度置信网络（Deep Belief Networks,DBN）模型的配电网无功优化方法。首先,利用随机矩阵理论将配电网运行过程中产生的环境以及电气数据构造五种随机矩阵,每种矩阵构建8种特征指标,共提取40种特征指标;其次,以随机矩阵理论所提取的各特征指标为输入,以变压器分接头档位和节点的无功补偿容量作为输出,利用改进的PSO优化DBN网络的初始权重,建立PSO-DBN模型,学习各特征指标输入与变压器分接头档位以及节点无功补偿这两种控制策略之间的关系,得出相应的无功优化策略。最后,以改进的IEEE33节点系统作为算例仿真对象,验证了所提方法可降低网损和减少电压波动。     

基于改进共享小生境遗传算法的配电网无功规划

为了减少配网损耗和保证配网电压质量,解决应用传统适应值共享小生境遗传算法进行无功规划时,由于小生境半径设定值的不同会导致全局寻优能力不稳定、寻优结果波动性较大的问题,将改进共享小生境遗传算法应用于配电网无功规划.首先建立了以净收益现值为目标函数的数学模型,该模型更直观地反映了补偿方案的降损节能收益能力;然后采用基于自适应调整小生境半径的改进共享小生境遗传算法进行配电网无功规划,该算法具有良好的全局寻优能力和解的稳定性;最后采用面向对象的Visual 2005C#高级语言开发编制了配电网无功规划计算程序,算例结果表明了该算法的有效性和实用性.     

含分布式电源的配电网网损组合优化

网络重构与无功补偿是配电网减小网络损耗、提高电压质量的主要手段,但二者皆受负荷时序性的影响,且随着波动性分布式电源的接入,其影响更大。针对含有出力波动分布式电源的配电网,考虑分布式电源出力以及用电负荷的随机性,基于分布式电源出力以及负荷的短期预测数据,以网络损耗最小为目标函数,给出未来24 h的最优网络重构与无功补偿方案,且以两日不同优化方案的目标函数差值作为方案是否执行的判定指标。提出了一种网络重构与无功补偿相统一的编码方法,利用和声算法进行求解。通过IEEE 33节点为算例的仿真,结果表明该优化方法能够明显降低网损并改善电压质量,证明了本模型和算法的有效性。     

含多种分布式电源的配电网概率无功优化

针对配电网无功优化时多种分布式电源出力以及负荷的随机性,建立了考虑多重不确定因素的概率无功优化模型.通过三点估计法将概率潮流计算转化为采样点处的确定潮流计算,以处理所建模型中的不确定因素对无功优化结果的影响.为克服粒子群算法易陷入局部最优的缺陷,将自适应控制策略应用于粒子群算法,采用一种改进粒子群算法(IPSO)用于模型的求解.在改进的IEEE33节点系统上进行仿真测试,其结果验证了所提概率无功优化模型和求解方法的可行性及有效性.     

考虑风力发电的系统无功优化模型和算法

针对风力发电需要吸收电网大量无功而影响电网无功分布和电压稳定的问题,研究了含风电场的系统无功优化,给出了风电场在恒功率因数运行情况下其并网点处无功补偿容量的计算方法．在满足风电场无功补偿的前提下,建立了以全网的有功网损最小为目标函数的无功优化模型,并用遗传算法求得最优解．将风电场接人IEEE-30节点系统进行仿真计算,验证了该方法和程序的有效性和实用性．     

基于多机协调进相的无功分配方法

针对电网轻负荷运行时段的无功过剩、主网电压升高的问题,提出一种基于多机协调进相运行的无功分配策略.为确定机组最大进相深度,分析了生产厂家、进相试验和PSD-BPA仿真的P-Q曲线(P为有功功率,Q为无功功率),得到机组进相运行特点及差异性,指出多机进相协调运行时,应依据进相机组的当前有功和进相试验曲线得到最大进相深度.以多机进相整体安全裕度最大、各机组安全裕度相近为目标,建立多机协调进相的无功分配模型,并设计了粒子群算法求解模型.最后通过某实际220 kV分区电网仿真分析,验证了方法的有效性.