Conditions for Estimation of Sensitivities of Voltage Magnitudes to Complex Power Injections
电压相角测量通常无法从配电网和输电网边界的传感器获得。因此，本文讨论了用于估计电压幅值的灵敏度相对于复杂的（有功和无功）电力注入的传感器测量的基础上的条件。这些灵敏度表示逆潮流雅可比矩阵的子矩阵。我们扩展以前的结果表明，总线电压幅值的灵敏度相对于有功功率注入是唯一的，与那些相对于无功功率不同。经典的Newton-Raphson潮流模型是用来推导出一种新的表示总线电压幅值作为欠定的线性算子的有功和无功功率注入，参数化的总线功率因数。对于欠定线性系统，建立了两个条件，保证了在给定电压幅值的情况下存在唯一的复数功率注入，从而压缩了解空间。第一个是基于母线功率因数的充分条件。第二个是基于系统特征值的充分必要条件。我们使用矩阵完成理论开发的估计方法恢复灵敏度矩阵的传感器可用性的不同水平。仿真验证了结果，并证明所提出的方法的工程使用。
2023-01-25 cs.SY eess.SY math.OC
Fast Local Voltage Control under Limited Reactive Power: Optimality and Stability Analysis
分布式能源的高渗透率为配电系统中的电压调节提出了若干挑战和机遇。将开发一个本地无功功率（VAR）控制框架，可以快速响应电压失配，并解决（去）集中的方法对通信延迟和噪声的鲁棒性问题。使用本地总线电压测量，建议的梯度投影为基础的计划明确占每一个总线的VAR限制，并证明收敛到一个代理集中的问题，适当的参数选择。该最优性结果量化了本地VAR控制的能力，而不需要任何实时通信。所提出的框架和分析概括了下垂VAR控制设计的早期结果，这可能会受到VAR资源利用不足，以确保稳定性。数值试验表明，我们的分析结果的有效性和所提出的方法在现实的三相系统上实现的有效性。
2015-10-23 math.OC
Optimal Distributed Control of Reactive Power via the Alternating Direction Method of Multipliers
University of Oxford（牛津大学）；LANL（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；New Mexico Consortium（新墨西哥联盟）
本文提出利用交替方向乘子法实现反应功率的最优分布式控制，通过局部计算和有限信息通信减少功率损耗，提高系统效率。
2014-08-25 cs.SY eess.SY math.OC
Zero-Sum Power Factor Games
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；University of Michigan（密歇根大学）
针对含分布式能源资源的电力网络电压调控问题，提出基于线性电压模型的鲁棒极小极大策略，通过功率因子比抵消有功注入影响，可应用于特定DER额定值，数值测试验证了其调控效果。
2026-08-21 cs.SY eess.SY math.OC
Dissipativity of nonlinear ODE model of distribution voltage profile
在本文中，我们考虑一个由直馈线组成的配电系统。采用非线性常微分方程（ODE）模型来描述馈线上的电压分布。首先，我们证明了对应于有功功率和无功功率的子系统的耗散性。我们还表明，这些子系统的耗散率与电流幅值的平方所给出的分布损耗相吻合。此外，整个配电系统被分解成两个子系统，对应于电压幅值和相位。作为主要结果，我们证明了这些子系统的耗散性的基础上分解。作为这些结果的物理解释，我们澄清，在一个典型的配电系统中，从耗散等式诱导的电压幅度和相位的梯度相关的现象。最后，我们讨论了通过注入的线性组合的有功和无功功率作为控制输入的基础上对应于电压幅值的子系统的耗散率的分布损耗的减少。
2022-12-20 cs.SY eess.SY math.OC
Voltage-sensitive distribution factors for contingency analysis and topology optimization
Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；Institute for Theoretical Physics, University of Cologne（科隆大学理论物理研究所）；Tennet TSO BV（Tennet TSO有限公司）；Elia Group（Elia集团）
本文提出基于电压敏感线性化的全AC功率流方程的广义分布因子，以更准确地反映无功功率流、欧姆损耗和电压偏差，适用于详细优化任务如母线分裂。
2026-03-17 cs.SY eess.SY math.OC
Real-time Decentralized and Robust Voltage Control in Distribution Networks
电压控制在配电网的运行中起着重要的作用，特别是当可再生能源大量渗透时。在本文中，我们专注于通过无功补偿的电压控制，并研究不同的信息结构如何影响控制性能。特别是，我们首先表明，仅使用电压测量来确定无功功率补偿是不足以维持电压在可接受的范围内。然后，我们提出了两个完全分散的和强大的算法，通过添加额外的信息，它可以稳定在可接受的范围内的电压。具有较高复杂度的一个可以进一步最小化特定形式的无功功率补偿的成本。这两种算法都只使用局部测量和局部变量，不需要通信。此外，这两种算法对异构的更新速率和延迟是鲁棒的。
2016-06-27 math.OC
Voltage/Pitch Control for Maximization and Regulation of Active/Reactive Powers in Wind Turbines with Uncertainties
研究了双馈风力发电机（DFIG）变速风力发电机的控制问题。将DFIG建模为机电耦合的非线性系统，以转子电压和桨距角为输入，有功功率和无功功率为输出，大部分气动和机械参数为不确定性。使用线性和非线性控制策略的混合（包括反馈线性化、极点配置、不确定性估计和基于梯度的势函数最小化）以及动态中的时标分离，设计了一种控制器，该控制器能够在最大功率跟踪（MPT）模式下最大化有功功率，在功率调节（PR）模式下调节有功功率，在两种模式之间无缝切换，并且同时调节无功功率以实现期望的功率因数。该控制器由四个级联的组件，使用现实的反馈信号，并在没有知识的C_p面，空气密度，摩擦系数，和风速。最后，我们通过仿真与现实的风廓线的控制器的有效性。
2010-08-07 math.OC
On the Impact of Different Voltage Unbalance Metrics in Distribution System Optimization
随着单相屋顶太阳能光伏装置渗透率的增加，每相负载的相对变化和相关的电压不平衡预计会增加。高电压不平衡可能会增加网络损耗，并导致三相设备（如电动机负载）故障。然而，太阳能光伏电池板通过逆变器连接到电网，这可以提供无功功率支持，并可能减轻其中一些负面影响。在本文中，我们利用了三相交流最优潮流（OPF）配方，以尽量减少电压不平衡使用太阳能光伏逆变器的无功功率。在考虑采取措施减少电压不平衡时，重要的是要认识到，IEC、NEMA和IEEE等各种组织在其电能质量标准中提供了不同且部分不一致的电压不平衡定义。本文分析了不同的电压不平衡指标的影响，使用不同的电压不平衡目标和约束的组合。对于我们的分析，优化方案进行了测试，在两个不平衡的低压配电网。我们观察到，最小化由一个标准定义的电压不平衡实际上可能增加由另一个标准定义的电压不平衡，可能导致设备损坏。我们还观察到，最大限度地减少电压不平衡并不总是导致较低的网络损耗。然而，可以通过最小化损耗同时对电压不平衡的多个定义实施限制来实现在低网络损耗的情况下显著降低电压不平衡。
2020-04-20 cs.SY eess.SY math.OC
Dynamic Exploitation Gaussian Bare-Bones Bat Algorithm for Optimal Reactive Power Dispatch to Improve the Safety and Stability of Power System
提出了一种求解无功优化调度（ORPD）问题的新的高斯骨架蝙蝠算法（GBBBA）及其改进算法--动态开发高斯骨架蝙蝠算法（DeGBBBA）。无功优化调度是保证电力系统稳定、安全、可靠和经济运行的基础。ORPD问题是一个复杂的非线性混合整数优化问题，包括离散和连续的控制变量。蝙蝠算法（Bat algorithm，BA）是一种模拟蝙蝠回声定位的超启发式算法，在求解各种优化问题时，其性能优于其他一些超启发式算法。然而，标准的BA可能无法平衡探索和开发的一些优化问题，因此它可能经常陷入局部最优。建议GBBBA采用高斯分布在更新蝙蝠的位置，努力减轻与标准BA的过早收敛问题。GBBBA利用高斯采样的优势，从探索开始，并继续开发。DeGBBBA是GBBBA的一个高级变体，其中引入了修改的高斯分布，以便允许在所提出的算法中动态适应开发和利用。GBBBA和DeGBBBA都用于确定发电机母线电压、分接头整定Transformers和并联无功源的最佳设置，以最小化有功功率损耗、总电压偏差和电压稳定指标。仿真结果表明，GBBBA和DeGBBBA算法在求解ORPD问题时具有较好的鲁棒性和有效性.
2021-12-13 cs.SY eess.SY math.OC
Optimal Distributed Voltage Control via Primal Dual Gradient Dynamics
基于逆变器的资源向电力传输网络的快速增加的渗透需要考虑其固有的输出可变性的更复杂的电压控制策略。此外，故障和负载变化影响电力网络上的电压分布。本文提出了一种基于原始对偶梯度动态的最优分布式电压控制方法，该方法优化了分布式无功电源的输出，以保持可接受的电压分布，同时保持操作限制。IEEE测试系统的实例研究验证了该方法的有效性。
2023-02-15 cs.SY eess.SY math.OC
Exploring reactive power limits on wind farm collector networks with convex inner approximations
风电场可以在子输电和输电母线处提供无功功率，以支持和改善电压分布。风电场的无功功率容量通常被评估为单个涡轮机额定值的总和。然而，这样的评估没有考虑集电网络上的损耗，也没有考虑涡轮机和网络施加的电压约束。相反，本文提出了一种方法，用于确定每个涡轮机可以提供的无功功率支持的范围，同时保证满足电压约束。这是通过构造非凸集的可容许无功注入的凸内近似来实现的。我们提出了理论分析，支持约束满足保证。一个例子说明了该算法的有效性，并提供了一个完全分散的方法来控制风电场无功功率的比较。这种方法有可能改善风电场集电网络的设计和运行，减少对额外昂贵的无功功率资源的需求。
2022-07-08 math.OC
Large-Signal Stability Analysis of Optimization-Based Secondary Control for Distributed Energy Resources
University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Indian Institute of Science（印度科学学院）；University of Minnesota（明尼苏达大学）
研究电力系统中基于采样数据优化的DER二次控制的大信号稳定性，通过结合多种动力学与测量等构建闭环系统，超越局部线性化分析，给出相关可计算界限，刻画稳态点，建立稳定性，为该控制提供数学基础。
2026-07-22 cs.SY eess.SY math.OC
Voltage Support Procurement in Transmission Grids: Incentive Design via Online Bilevel Games
本文将输电网电压调节表述为Stackelberg博弈，TSO通过基于梯度的在线反馈优化算法设计激励机制引导DSO调整无功功率，实现实时鲁棒的电压支持与激励协同设计。
2025-08-11 math.OC
Energy storage applications for low voltage consumers in Uruguay
能量存储可以用于智能电网中的许多应用，例如能量套利、调峰、功率因数校正、能量备份等，并且可以在增加电力网络容纳可再生能源的容量方面发挥重要作用。通常，根据电力网络计费结构、可靠性限制和其他本地电力网络规范，存储控制算法将需要是\textit{tailored}。在本文中，我们探讨了乌拉圭的住宅储能应用，乌拉圭是可再生能源的全球领导者之一，最近推出了新的低压消费者合同。基于这些计费机制，我们专注于能源套利和无功能量补偿的最终用户的消费成本最小化的目的。考虑到在新的接触中，电力的购买和销售价格是相等的，并且无功功率补偿主要由安装的转换器控制，存储操作对参数不确定性不敏感，因此，决策不需要前瞻。提出了一种基于阈值的\textit{hierarchical}控制器，该控制器决定用于套利的最佳有功能量，并使用剩余的换流器容量进行无功补偿，从而增加最终用户的利润。数值结果表明，存储可能是有利可图的，即使考虑电池退化，根据一些但不是所有的研究合同。对于不适合的情况，我们建议最适合的合同。这里提出的结果可以很自然地适用于关税结构满足在这项工作中考虑的假设。
2020-02-11 cs.SY eess.SY math.OC
Designing reactive power control rules for smart inverters using support vector machines
智能逆变器作为配电网电压调节的快速响应机制一直受到提倡。然而，最佳逆变器协调可能需要计算，并且已知预设的本地控制规则是低于标准的。利用机器学习的工具，定制逆变器控制规则的设计在这里被提出作为一个多任务学习问题。每个逆变器控制规则被建模为本地和/或远程控制输入的可能的非线性函数。给定电耦合，函数输出相互作用以产生馈电线电压分布。使用近似的电网模型，逆变器规则的联合设计，以最大限度地减少基于预期的负载和太阳能发电的情况下的电压偏差的目标。每个控制规则由一组系数描述，每个训练场景一个。为了减少电网运营商和逆变器之间的通信开销，我们设计了一个电压调节目标，以促进逆变器控制规则的简约描述。使用真实世界的数据在基准馈线的数值测试表明，新的非线性规则的优点，并探讨电压调节和稀疏规则描述之间的权衡。
2019-09-24 math.OC
Stochastic Reactive Power Management in Microgrids with Renewables
本文提出一种随机无功补偿方案，通过在线控制实现无功管理，验证了其在工业微电网和住宅配电网络中的有效性，能跟踪太阳能发电和家庭需求的变化。
2014-11-14 cs.SY eess.SY math.OC
Network-Cognizant Voltage Droop Control for Distribution Grids
本文探讨了分布式能源（DER）的高度集成的配电系统，并解决了实时电压调节的本地控制方法的设计。特别是，该文件侧重于比例控制策略，其中的有功和无功输出功率的DER调整响应（和成比例）当地的电压水平的变化。电压-有功功率和电压-无功功率特性的设计利用AC功率流方程的适当线性逼近，并且是网络认知的;也就是说，控制器的系数嵌入关于DER的位置和预测的不可控负载/注入的信息，并且因此嵌入关于DER功率调整对整体电压分布的影响的信息。一个强大的方法，追求应付预测的不可控负载/功率注入的不确定性。建议的本地控制器的稳定性进行了分析评估和数值证实。
2017-07-25 math.OC
Coordinated Active-Reactive Power Management of ReP2H Systems with Multiple Electrolyzers
针对可再生能源制氢系统中电解槽调度导致的无功功率问题，提出协调有功无功的MISOCP方法，联合优化电解槽、可再生能源、储能和无功补偿，降低损耗3.06%并增加产氢5.27%。
2023-12-22 cs.SY eess.SY math.OC
Risk minimization in life-cycle oil production optimization
油藏的地质情况在很大程度上是未知的。因此，用于生产优化的储层模型具有很大的不确定性。为了最小化相关风险，石油文献主要使用基于集成的方法来优化净现值（NPV）的样本估计风险度量。然而，成功地减少风险关键取决于风险措施的选择。作为生产优化中风险缓解的系统方法，本文用一致性公理和厌恶公理刻画了适当的风险度量。作为适当度量的一个例子，我们考虑不同风险水平下的条件风险值$\text{CVaR}_α$，$α$。通过模拟案例研究，证明了$\text{CVaR}_α$的潜力，以尽量减少利润损失。该案例研究将$\text{CVaR}_α$与以反应式控制为代表的真实世界最佳实践进行了比较。它表明，对于任何风险水平，$α$，我们可以找到一个优化的策略，提供更低的风险比反应性控制。然而，尽管整体风险较低，我们看到，所有优化的策略仍然产生一些不可接受的低利润实现相对于无功控制。为了弥补这一点，我们引入了一种基于净现值偏移分布的风险缓解方法。与石油文献中的现有方法不同，抵消风险缓解方法相对于代表常见实际实践的参考策略（例如反应控制）将风险降至最低。在模拟案例研究中，我们最小化最坏情况下的利润抵消，以减少比反应策略更差的实现风险。结果表明，在生产优化中，当风险最小化时，考虑净现值偏移分布比考虑净现值分布更有意义。
2018-01-02 math.OC
Experimental Validation of Fully Distributed Peer-to-Peer Optimal Voltage Control with Minimal Model Requirements
本文研究了利用并网逆变器的无功注入实现配电网电压调节的问题。我们首先讨论如何纯粹的本地电压控制方案不能调节电压在所需的范围内，在所有情况下，甚至可能产生有害的控制决策。因此，需要沟通，并通过沟通进行协调。另一方面，短距离点对点通信和相邻控制器之间的电距离知识足以完成这项任务。我们实现了这样一个对等控制器，并在400~V的配电馈线与异步通信通道进行测试，证实其在现实生活中的系统的可行性。最后，我们分析了这种方法的可扩展性方面的数量的代理人参加的电压调节任务的馈线。
2022-02-11 cs.SY eess.SY math.OC
A Linear-Programming Approximation of AC Power Flows
NICTA（澳大利亚国家信息与通信技术研究院）；University of Melbourne（墨尔本大学）
线性有功功率直流潮流近似在电力系统规划和控制中是普遍存在的。然而，这些近似值未能捕获无功功率和电压幅值，这两者在许多应用中是必要的，以确保电压稳定性和AC功率流的可行性。本文提出了线性规划模型（LPAC模型），该模型将无功功率和电压幅值纳入线性潮流近似中。LPAC模型建立在AC方程中余弦项的凸近似以及其余非线性项的泰勒近似上。在各种标准IEEE和MatPower基准上与AC解决方案进行的实验比较表明，LPAC模型可以为有功功率和无功功率、相角和电压幅度生成准确的值。LPAC模型的潜在好处说明了两个“概念验证”的研究，在电力恢复和电容器的位置。
2013-08-06 cs.AI math.OC
Bregman storage functions for microgrid control
University of Groningen（格罗宁根大学）；ENTEg
本文提出了一种理论框架，通过引入包含动能和无功功率存储的能量函数，以及可调电压依赖项，构建了满足耗散不等式的增量存储函数，实现了微电网的大信号分析。
2016-08-04 cs.SY eess.SY math.OC
Distributed control of reactive power flow in a radial distribution circuit with high photovoltaic penetration
我们展示了如何分布式控制的无功功率可以用来调节电压，并最大限度地减少电阻性损耗的配电电路，包括一个显着的水平的光伏（PV）发电。为了演示该技术，我们考虑了一个径向配电电路与一个单一的分支组成的顺序排列的住宅规模的负载，消耗有功功率和无功功率。同时，一些负载也具有光伏发电能力。我们假设，与每个光伏系统相关联的逆变器也能够有限的无功功率产生或消耗，我们试图找到每个逆变器的无功功率的最佳调度，以保持在可接受的范围内的电压，并最大限度地减少整个电路的电阻损耗。我们假设配电电路链路的复阻抗和每个负载处的瞬时负载和PV发电是已知的。我们比较的最优调度的结果与次优的本地计划，不需要任何通信。在我们的模型配电电路上，我们说明了高水平的光伏渗透和显著（20%或更高）降低损耗的可行性。
2009-12-16 math.OC
Experimental Validation of Feedback Optimization in Power Distribution Grids
我们认为，使用逆变器的无功功率能力的配电馈线的电压控制的问题。在一个真正的配电网，我们比较了本地电压/无功下垂控制建议在最近的电网规范，集中调度的基础上最优潮流（OPF）规划，和反馈优化（FO）控制器，我们提出。局部下垂控制产生次优调节，分析预测。基于OPF的调度策略需要精确的电网模型和馈线上所有负载的测量，以实现适当的电压调节。然而，在实验中，基于OPF的策略违反了电压约束，由于不可避免的模型失配和不确定性。我们提出的FO控制器，另一方面，满足约束条件，不需要负载测量或任何电网状态估计。唯一需要的模型知识是电压相对于无功功率的灵敏度，这可以从数据中获得。正如我们所展示的，这些灵敏度的近似值也是足够的，这使得该方法基本上是无模型的，易于调整，与当前的传感和控制基础设施兼容，并且对测量噪声具有显著的鲁棒性。我们期望这些属性是电力系统的FO的基本特征，而不是特定于电压/无功调节或配电网。
2022-07-21 cs.SY eess.SY math.OC
Hybrid Voltage Control in Distribution Networks Under Limited Communication Rates
随着分布式能源（DER）的日益普及，配电网中的电压调节面临挑战。由于电力电子技术的进步，这些DER可以通过快速改变无功功率输出来调节电网电压。本文提出了一种混合电压控制（HVC）策略，可以无缝集成本地和分布式设计，以协调从DER的网络范围内的无功功率资源。\ws{By minimizing a special voltage mismatch objective, we achieve the proposed HVC architecture using partial primal-dual (PPD) gradient updates that allow for a distributed and online implementation}。所提出的HVC设计通过与局部电压反馈集成来改进现有的分布式方法。因此，它可以动态地适应变化的系统操作条件，同时充分认识到通信链路的瞬时可用性。在最坏的情况下，一个总的链路中断，所提出的设计自然归结为一个代理本地控制实现。对实际馈线案例的数值测试证实了我们的分析结果，并证明了算法的性能。
2017-07-22 math.OC
Optimization-based Islanding of Power Networks using Piecewise Linear AC Power Flow
University of Sheffield（谢菲尔德大学）；University of Edinburgh（爱丁堡大学）
本文提出了一种灵活的基于优化的分岛框架，通过选择切换的输电线路来分割网络，最小化干扰、负载甩负荷或分组相干发电机，采用分段线性AC功率流模型直接考虑电压和无功功率，实验表明分岛平衡实部和无功功率，满足AC功率流定律并具有健康的电压分布。
2013-10-25 cs.SY eess.SY math.OC
A distributed control strategy for reactive power compensation in smart microgrids
University of Padova（帕多瓦大学）
针对智能微电网中最小化配电损耗的最优无功补偿问题，提出一种基于凸二次线性约束优化的近似模型，并设计随机gossip类分布式算法，证明其在辐射状网络中的收敛条件与速度。
2012-10-02 cs.SY eess.SY math.OC
An Online Feedback Optimization Approach to Voltage Regulation in Inverter-Based Power Distribution Networks
我们解决了控制配电网络中的一组分布式能量资源（DER）的无功功率设定点的问题，以便减轻与以下各项相关联的不受控制的功率注入中的可变性的影响，例如，可再生能源发电。我们制定的控制设计问题作为一个随机最优化的问题，我们解决在线使用的投影随机梯度下降（PSGD）算法的修改版本。所提出的PSGD为基础的算法利用总线电压幅值的变化，DER无功功率设定值的变化的灵敏度，通过递归最小二乘估计（rLSE）在线学习这种灵敏度。为了确保rLSE的正确操作，DER无功功率设定点的增量变化序列需要持续激励，这由控制器中内置的机制来保证。我们分析了闭环系统的稳定性和展示控制器的性能，通过数值模拟的IEEE 123总线配电测试馈线。
2023-03-14 math.OC
Distributed Frequency and Voltage Control for AC Microgrids based on Primal-Dual Gradient Dynamics
随着发电向可再生能源的逐步转型，分布式能源对电网稳定的影响越来越大。为了让所有参与者共同解决这一具有挑战性的任务，我们提出了一个分布式的，基于模型的和统一的控制器，在交流微电网的频率和电压调节，稳态最优控制的基础上。它不仅统一了频率和电压控制，而且还结合了经典的一级，二级和三级控制层，每个闭环平衡是一个用户定义的费用函数的最小化。通过在相应的最优化问题中将单独的电压极限视为附加约束，不需要电压设定点的上级规范。由于微电网的动态模型具有端口哈密顿结构，因此可以使用移位无源性特性来评估整个系统的稳定性。此外，我们证明了控制器的有效性和鲁棒性对有功和无功功率需求的波动通过数值例子。
2019-12-17 cs.SY eess.SY math.OC
Input Convex Neural Networks for Optimal Voltage Regulation
可再生能源在配电网中的渗透率越来越高，需要更快、更先进的电压调节策略。一种有前途的方法是将该问题公式化为最优化问题，其中计算来自逆变器的最优无功功率注入以在满足电力网络约束的同时保持电压。然而，现有的优化算法需要精确的拓扑结构和线路参数的底层配电系统，这是不知道的，在大多数情况下，是难以推断。在本文中，我们提出使用专门设计的神经网络来解决学习和最优化问题在一起。在训练阶段，所提出的输入凸神经网络学习功率注入和电压之间的映射。在电压调节阶段，这种训练的网络可以找到最佳的无功功率注入设计。利用训练好的神经网络，我们还提供了一个实用的分布式算法。理论界的表示性能和学习效率的模型进行了讨论。对多个测试系统进行了数值模拟，以说明该算法的操作。
2020-02-21 eess.SP math.OC
VSC-HVDC setpoint adjustment for maximum grid utilisation under voltage constraints
Lund University（隆德大学）；RISE Research Institutes of Sweden（瑞典RISE研究院）
研究在电压约束下通过调整VSC-HVDC站有功功率设定点来最大化电网负荷能力的方法，利用换流器能力极限几何结构推导最优设定点闭式表达式，经北欧测试系统验证有效且对角度估计不确定性有鲁棒性。
2026-07-16 cs.SY eess.SY math.OC
Voltage Stabilization in Microgrids via Quadratic Droop Control
我们考虑的问题，电压稳定性和无功功率平衡的孤岛小规模电网配备DC/AC逆变器（“微电网”）。一个下垂的电压反馈控制器的建议，这是二次的本地电压幅值，允许应用电路理论分析技术的闭环系统。闭环微电网的工作点与简化潮流方程的解完全对应，并且我们在几种静态和动态负载模型下提供了显式解和小信号稳定性分析。控制器的最优性的特点如下：我们显示了一个一对一的对应关系的高电压平衡下的微电网二次下垂控制，和解决方案的最优化问题，最大限度地减少无功功率耗散和电压偏差之间的权衡。控制器的功率共享性能的特征在于作为控制器增益、网络拓扑和参数的函数。也许令人惊讶的是，逆变器之间的总负载的比例共享是在低增益限制下实现的，与电路拓扑或电抗无关。所有结果适用于任意电网拓扑结构，任意数量的逆变器和负载。数值结果证实了该控制器对未建模动态的鲁棒性。
2016-01-31 math.OC
Conservation Voltage Reduction (CVR) via Two-Timescale Control in Unbalanced Power Distribution Systems
在配电系统中采用电压控制装置，通过使系统更接近可接受的电压下限来降低功耗;这种技术称为节能降压（CVR）。系统的传统设备（具有二进制控制）和新设备（例如具有连续控制的智能逆变器）与可变光伏（PV）发电耦合的不同操作模式导致电压波动，这使得实现CVR目标具有挑战性。本文提出了一种双时标控制馈线的电压控制设备，以实现CVR，其中包括（1）一个集中式控制器在一个较慢的时间尺度上运行，以协调电压控制设备在整个馈线和（2）本地控制器在一个较快的时间尺度上运行，以减轻电压波动，由于PV的变化。集中式控制器利用三相最优潮流模型来获得传统设备和智能逆变器的决策变量。本地控制器操作智能逆变器，以最大限度地减少电压波动，并通过调整无功功率支持将节点电压恢复到其参考值。所提出的方法进行了验证，使用IEEE-123总线（中型）和R3-12.47-2（大型）馈线。结果表明，该方法是有效的，在实现CVR目标的不平衡配电系统。
2020-04-24 cs.SY eess.SY math.OC
Local Control of Reactive Power by Distributed Photovoltaic Generators
分布式光伏（PV）发电在配电电路上的高渗透水平可能由于在云瞬变期间由快速变化的PV发电引起的电压暂降和暂升以及现有公用事业补偿和调节设备的缓慢响应而严重降低电力质量。虽然在分布式发电互连的当前标准下不允许，但快速反应、具有VAR能力的PV逆变器可以提供必要的无功功率注入或消耗，以在困难的瞬态条件下保持电压调节。作为附带好处，在每个PV逆变器处的无功功率注入的控制为配电设施提供了优化配电电路的性能的机会和新工具，例如通过最小化热损耗。我们提出了一个本地控制方案，调度无功功率从每个光伏逆变器的基础上本地瞬时测量的实际和无功分量的消耗功率和实际功率产生的PV。每个电路使用一个可调参数，我们平衡了对电源质量的要求，并希望最大限度地减少热损耗。两个示例性系统的数值分析示出了如何根据目标调整优化参数，这两个示例性系统具有可比较的总PV发电，尽管空间分布不同。总体而言，这种本地方案表现出出色的性能;它能够保证可接受的电能质量，并在各种情况下显著节省热损耗，即使可再生能源发电超过电路自身负载，即将电力反馈给更高级别的系统。
2010-06-01 math.OC
Phase Retrieval via Model-Free Power Flow Jacobian Recovery
本文提出一种无模型方法，在未知网络模型和有限观测下，通过恢复交流潮流雅可比矩阵的子矩阵来估计电压相位角，并给出了恢复的充分条件，仿真验证了其有效性。
2023-05-16 cs.SY eess.SP eess.SY
Fault-Ride-Through (FRT) Control of a grid-connected Fixed-Speed Wind Energy Conversion System using STATCOM
本文针对定速鼠笼感应发电机风能系统故障穿越能力差的问题，提出采用48脉冲三相STATCOM提供无功补偿和过电压抑制，在公共耦合点实现电压稳定与故障穿越控制。
2024-07-03 math.OC
Convex inner approximation of the feeder hosting capacity limits on dispatchable demand
本文提出了一种方法，以获得一个凸的内部近似，旨在提高配电馈线的最优潮流（OPF）模型的可行性。对于阻性配电网，有功功率和无功功率都会影响节点电压，这使得在制定最优潮流问题时有必要考虑两者。线性化OPF模型的不准确性可能导致在调度灵活的需求时，在规模上，响应于整个销售市场或电网条件下的欠电压和过电压。为了保证可行性，本文根据可调度资源的有功和无功能力，求出可调度资源运行的内凸集，保证网络电压可行。在标准IEEE配电测试网络上进行了测试仿真，以验证该方法的有效性。
2019-11-08 math.OC
A Local Control Approach to Voltage Regulation in Distribution Networks
University of California at Berkeley（加州大学伯克利分校）；University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
本文提出一种局部控制算法，通过迭代更新各节点的无功功率注入来实现配电网电压调节，无需节点间通信，且提供收敛条件和网络控制难度分析。
2013-07-31 cs.SY eess.SY math.OC
Decentralized Dynamic Optimization for Power Network Voltage Control
University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
本文研究了电力网络电压控制的分布式动态优化问题，提出基于梯度投影更新的策略，分析异步更新和时变网络条件下的性能，提供误差界并验证了其在实际网络中的有效性。
2016-07-23 cs.SY eess.SY math.OC
Local Smart Inverter Control to Mitigate the Effects of Photovoltaic (PV) Generation Variability
由于分布式能源（DER）的集成，特别是屋顶光伏（PV）发电，快速转变的电力分配系统可能导致显著的操作挑战。在本文中，我们解决的挑战有关的可变发电配置文件从光伏资源导致电压波动在二次馈线水平。我们的目标是开发本地智能逆变器控制方法，以减少在配电母线上使用无功功率支持的电压波动。为了实现这一目标，提出了一种基于连接到光伏发电母线的线路的潮流测量和本地光伏发电测量的方法，以获得所需的无功功率支持，以减轻电压波动。所提出的方法进行了验证，使用两个三相不平衡测试系统：IEEE-123总线和修改后的R3 - 12.47 - 2分类馈线与329总线。结果表明，所提出的本地控制方法是有效的，在减轻电压违规所造成的大的变化，光伏发电机的有功功率注入，并在减少整体电压波动，由于光伏发电的变化。此外，它被验证，所提出的本地控制方法的结果在一个更好的性能方面减少电压波动相比，一个标准的戴维南阻抗为基础的方法。
2019-12-08 math.OC
Distribution System Voltage Control under Uncertainties using Tractable Chance Constraints
Facebook, Inc.（Facebook公司）；University of Washington（华盛顿大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Tesla Inc.（特斯拉公司）
本文研究了在不确定性下通过可处理的可能性约束进行配电系统电压控制，采用了一种考虑每个节点上可再生能源之间任意相关性的可能性约束方法，并通过历史样本高效解决该问题，同时证明了该优化问题在多种概率分布下是凸的，比传统每节点可能性约束更稳健且计算更高效。
2018-11-06 cs.SY eess.SY math.OC
Deep-Learning-Aided Voltage-Stability-Enhancing Stochastic Distribution Network Reconfiguration
由于可再生能源发电量和动态负荷的增加造成了严重的电压违规和无功储备不足，配电网正在接近其电压稳定边界。在广泛的努力来解决这个问题，我们专注于提高电压稳定性，通过随机配电网络重构（SDNR），优化（径向）拓扑结构的配电网络下不确定的发电和负载。我们提出了一种深度学习方法来解决这个具有计算挑战性的问题。具体来说，我们建立了一个卷积神经网络模型，从SDNR决策中预测相关的电压稳定性指标。然后，我们将此预测模型集成到连续的分支减少算法，以重新配置一个径向网络的优化性能方面的功率损耗减少和电压稳定性增强。两个IEEE网络模型的数值结果验证了SDNR对提高电压稳定性的重要性和所提方法的计算效率。
2022-08-17 math.OC
Distributed Monitoring of Voltage Collapse Sensitivity Indices
电压稳定裕度的评估是广域监测系统的一个很有前途的方向。长期电压不稳定的精确监测架构通常是集中式的，缺乏可扩展性，而依赖于本地测量的完全分散的方法往往不准确。在这里，我们提出了分布式线性算法的电压崩溃灵敏度指标的在线计算。计算由嵌入在智能电网中的每个总线处的处理器共同执行，使用同步相量测量和相邻总线之间的电压相量的通信。我们的算法可证明收敛到适当的指标值，将使用集中的信息计算，但不需要任何中央决策者的协调。的算法，以考虑发电机无功功率限制的修改进行了讨论。我们说明了我们的设计与新英格兰39巴士系统的案例研究的有效性。
2016-02-18 math.OC
A Novel Time-Domain Perspective of the CPC Power Theory: Single-Phase Systems
本文提出了一种新的时域观点的电流的物理成分（CPC）功率理论的单相系统在非正弦条件下运行。建议CPC分解揭示了一些有吸引力的物理特性的负载电流分量的可测量的功率分布在负载网络中的分支。在无功电流的时域等效中的工具是Iliovici无功功率的概念，其是在绘制电流对电压时由Lissajous图形成的回路的面积的量度。对于正弦系统，Iliovici的无功功率积分包含在IEEE标准的功率定义中。此外，无功电流被分解成两个新的电流，代表有功电流和散射电流的无功对应物。
2014-04-25 math.OC
Control Strategy Design for Power Quality Management in Active Distribution Networks
可再生能源的不确定性和可变性对配电公用事业提出了迫切的技术挑战。电能质量指标代表所输送的电能质量和可靠性。在这项工作中，主动配电系统的实时PQ管理的控制策略设计。目前的工作解决管理的电压波动引起的可再生能源发电的变化。零能量储备的方法来解决可再生能源发电机的波动。该无功功率控制策略通过调节柔性负载的功率消耗来降低馈线的技术损耗和峰值负荷。提出了一种利用智能逆变器提供动态无功功率的电压无功控制策略。采用不平衡潮流、不同负荷分布和柔性负荷作为虚拟储能，在保持系统系统可靠性的同时，改善电压分布，降低技术损耗。IEEE 13节点配电系统用于控制策略设计验证。比较结果表明，减少了系统的技术损失和压力的自动电压调节器。控制策略设计的简单性表明了潜在的实际应用。
2019-03-09 math.OC
Actionable Three-Phase Infeasibility Optimization with Varying Slack Sources
包括大量分布式能源（DER）和电池电动汽车（BEV）的现代配电网将需要仿真和最优化方法，这些方法可以捕获不可行操作场景下的行为，以评估可靠性。三相不可行性分析（TPIA）通过非凸优化来定位和识别配电馈线中的功率不足区域，所述非凸优化在AC网络约束下注入并随后最小化松弛源。在本文中，我们通过引入操作界限来扩展TPIA框架，以确保现实的，可操作的解决方案。我们将电流，无功功率和磁阻松弛源建模现实世界的资产，并讨论其潜在的用例。我们表明，电压有界的TPIA配方提供了可行的解决方案，高达5360节点的潮流模拟失败或返回低电压的解决方案的现实网络。我们证明了无功功率补偿使用松弛磁阻制定一个不可行的测试案例。
2023-02-16 math.OC
Secondary Frequency and Voltage Control of Islanded Microgrids via Distributed Averaging
在这项工作中，我们提出了新的分布式控制器的二次频率和电压控制在孤岛微电网。受合作控制技术的启发，所提出的控制器使用本地化信息和最近邻通信来共同执行次级控制动作。频率控制器将微电网频率快速调节到其标称值，同时保持分布式发电机之间的有功功率共享。电压控制器的调谐提供了电压调节和无功功率共享的冲突目标之间的简单且直观的权衡。我们的设计不需要了解微电网拓扑结构、阻抗或负载。分布式架构允许灵活性和冗余，并消除了对中央微电网控制器的需求。我们提供了一个电压稳定性分析，并提出了广泛的实验结果验证我们的设计，验证通信故障下的鲁棒性能，并在即插即用操作。
2015-04-26 math.OC
Dual-decomposition-based peer-to-peer voltage control for distribution networks
分布式能源（DER）的日益普及在配电网中产生了新的电压问题。本研究提出了一种算法，通过主动管理这些DER的有功和无功功率来缓解这些问题。控制问题被制定为一个优化问题。该研究提出了解决问题的完全分布式的方式，并提出了一种方法来转换一个集中的约束优化问题到一个完全分布式的约束优化问题的基础上的双重分解，线性化模型的分布网络和对等通信协议。一个真正的低压住宅半城市馈线从法兰德斯，比利时地区已被用作案例研究。仿真结果表明，所提出的点对点控制算法能够有效地控制电压在一定范围内。
2020-01-28 math.OC
Improving Operational Feasibility in Large-Scale Power System Planning
German Aerospace Center (DLR)（德国航空航天中心）；University of Stuttgart（斯图加特大学）
本文提出通过重新调度和增强初始解来解决大规模交流扩容问题，考虑了发电机、无功补偿设备、储能系统和传输的同步扩展，并通过启动程序和电源能力曲线等约束确保操作可行性。
2026-08-11 math.OC
Distributed Control of Inverter-Based Lossy Microgrids for Power Sharing and Frequency Regulation Under Voltage Constraints
本文提出了一种新的分布式控制框架，以协调逆变器接口的分布式能源（DER）在岛屿微电网。我们表明，在有界负载的不确定性，所提出的控制方法可以引导微电网到一个理想的稳定状态，同步逆变器频率在整个网络和逆变器之间的有功和无功功率的比例共享。我们还表明，这样的收敛可以实现，同时尊重电压幅值和分支角差的约束。该控制器在各种突发情况下具有鲁棒性，包括通信链路丢失和DER故障。该控制器适用于具有非均匀R/X配电线路和合理参数变化的有耗网格微电网。基于各种微电网运行场景的仿真也显示了所提出的控制方法的有效性。
2015-11-18 math.OC
Evaluation of Various Objective Functions for Optimal Reactive Power Flow Including Transformer Tap Changer Optimisation
elenia Institute for High Voltage Technology and Power Systems（高压技术与电力系统研究所）
本文研究了不同目标函数在优化分布式无功电源和变压器分接开关中的应用，分析了冲突目标值的优化后果，使用数据驱动方法进行优化。
2026-04-29 math.OC
Optimal Voltage Phasor Regulation for Switching Actions in Unbalanced Distribution Systems
相量测量单元（PMU）在配电网中的普及为公用事业运营商更有效地管理配电系统提供了新的机会。PMU测量的一个潜在应用是促进配电网重新配置。鉴于分布式能源（DER）渗透到配电网的数量越来越多，在这项工作中，我们制定了一个最优潮流（OPF）的方法，管理DER功率注入，以尽量减少配电网络上的两个节点之间的电压相量差，使有效的网络重构。为了实现这一点，我们开发了一个线性模型，涉及电压相角的实际和无功功率流在不平衡的配电系统。结合现有的线性化相关的电压幅值差异的功率流，我们制定了一个OPF能够最大限度地减少网络中不同点的电压相量差异。在模拟中，我们探索使用开发的方法来最大限度地减少开关的相量差打开或关闭，从而提供了一个机会，自动化和提高速度的重新配置在不平衡的配电网。
2019-06-26 math.OC
Optimal Co-Optimizing of Distributed Generation and ESS Facilities Considering Voltage Stability
本文论述了分散发电和分布式存储系统的最优规模和分配。优化的目的是最大限度地减少总成本的分销商持续的功率损耗，网络升级，进行无功功率服务和存储和电容器安装的成本，在几年的规划期。分析了分布式电源容量和位置对提高配电网电压稳定性的影响。分析是使用一个稳态电压稳定性指标，可以评估在每个节点的配电系统。不同的最佳容量和位置被用来检查这种效果。分布式电源的位置对系统的电压稳定性有着重要的影响。电压稳定性应作为分布式电源优化配置技术的目标之一。通过对一个69节点配电系统的分析，验证了该方法的可行性。
2018-02-12 math.OC
