电力工业市场化改革对电力系统恢复的影响

电力工业的市场化改革对电力系统恢复问题具有一定的影响.文中分析和比较了在传统的电力工业中和在电力市场环境下的电力系统恢复问题,从黑启动机组、黑启动成本、电力系统恢复试验、运行调度和配电系统恢复等方面阐述了电力市场改革对电力系统恢复的影响.到目前为止,在国际上大多数实际运营的电力市场中,电力系统恢复辅助服务仍然是基于成本补偿而非市场机制获取的.     

电力系统恢复方案制定及决策评估体系探讨

电力系统恢复是一个多约束、多阶段、多目标、非线性、混合整数规划的复杂问题.但是目前尚无成熟的理论和工具来指导恢复控制工程.论述了电力系统大规模恢复方案即黑启动方案制定的一般方法,分析了电力系统恢复过程中的安全问题,重点探讨了目前较为流行的系统恢复辅助决策评估体系.为电力系统恢复方案制定的人工智能化提供了参考.     

电力系统黑启动恢复问题的研究评述

大停电后的恢复控制是电力系统安全防御体系的重要组成部分。在能源低碳转型背景下,我国电力系统逐渐进入新能源高占比、交直流混联和高度电力电子化的新型态,其运行控制的复杂性显著提高,因内外部因素导致系统大停电的风险依然存在,因此对黑启动恢复技术的研究仍然需要给予足够的重视。该文对黑启动恢复问题的研究工作进行综述,首先对黑启动恢复的基本概念和过程进行介绍;然后对系统恢复策略和建模思路从时间和空间角度进行分析,在此基础上,对电力系统恢复方案制定的研究工作进行回顾并对新型态电力系统恢复决策的新特征进行讨论,之后对电力系统恢复过程中保护与控制技术的研究进行分析总结;最后对新型态电力系统恢复问题的进一步研究工作提出建议。     

电力系统恢复相关问题及其三层Petri网建模

为全面分析影响电力系统恢复过程的因素,分别从调度和运行机构、二次监控系统和一次系统3方面阐述影响恢复的诸多因素,提出系统恢复过程的整体模型。使用三层Petri网建模,包括决策子网、控制子网和运行子网,分别反应影响系统恢复3个不同方面的特性。通过实例说明了如何划分恢复过程中的关键要素及用三层Petri网表示电力系统恢复的具体过程。该法能方便地用现有成熟理论更清晰直观全面地分析电力系统恢复过程,使电力系统恢复研究具有普遍意义。     

计及重要负荷优先恢复的局部电力系统恢复策略

与全系统大停电事故相比,局部电力系统停电事故发生得更为频繁。现有的研究大多集中于整个电力系统发生停电后的系统恢复问题,而对局部电力系统恢复问题的研究则相对较少。在此背景下,文中提出了考虑重要负荷恢复的局部电力系统恢复策略。考虑到局部电力系统恢复的特点,首先根据局部停电区域的网络拓扑生成恢复路径集,之后对线路过电压和不必要的恢复路径进行判断和筛选,最后在考虑系统非停电区域的传输能力约束和停电区域内部的负荷特性基础上,对局部停电区域恢复的子系统进行划分并对恢复路径进行优化,最终建立了相应的局部电力系统恢复的优化模型。与现有方法一般需要对线路和节点赋予权重不同,所提出的恢复策略基于客观信息,因而可以得到更为合理的优化结果。最后,采用修改的新英格兰系统对所提出的方法进行了验证。     

利用直流输电的电力系统恢复多目标优化方法

为了兼顾直流系统快速可靠启动和交流系统稳定可靠运行,提出利用直流输电的电力系统恢复多目标优化方法。所提方法以系统恢复功率的效率最大化、最短的直流输电系统启动时间和已恢复交流系统的抗冲击能力最大化为优化目标,并考虑各类约束;然后结合非支配近邻免疫算法(NNIA)和最短路径优化算法对电力系统恢复过程进行优化;最后采用灰关联投影算法对Pareto最优解集进行排序优选,确定最满意的利用直流输电的电力系统恢复方案。以新英格兰10机39节点系统和利用政平换流站恢复江苏南部电网为算例,并采用PSCAD搭建电力系统恢复模型,仿真验证了所提方法可快速、可靠地恢复电力系统。     

免疫克隆选择算法在船舶电力系统故障恢复中的应用研究

实现船舶电力系统的快速供电恢复是一个复杂的多目标非线性组合优化问题。为了解决船舶电力系统发生故障时供电恢复问题,采用了免疫克隆算法,并对算法的变异算子进行了改进,改进后的变异算子把高频变异和柯西变异有效的结合在一起,兼顾全局搜索和局部搜索,吸取了遗传算法并行搜索优点,提高了搜索效率和收敛性。船舶电力系统典型故障恢复算例表明,该算法具有很高的搜索效率和寻优性能,能有效地提高供电恢复的速度及精度,较好地实现船舶电力系统的故障恢复。     

海上多平台互联电力系统故障后的供电恢复策略

在电力系统出现故障后,恢复非故障区域的供电可有效提高系统自愈能力。针对应急发电机、储能装置辅助的海上多平台互联电力系统,提出了一种适用于孤岛电网故障后的供电恢复策略。首先,提出了电源恢复优化模型所考虑的4种指标:故障恢复效果、故障恢复时间成本、对非故障区域内潮流影响和启动应急发电机数量。此外,给出了具有潮流约束、网络安全约束和网络拓扑约束的故障后供电恢复优化模型。然后,将遗传算法应用于该供电恢复策略中,通过改变电力系统中开关的分合状态来调整电网的运行方式,进而恢复非故障区域的供电。最后,结合IEEE 53节点配电系统和海上多平台互联电力系统的大量仿真实验,验证了所提电源恢复策略的有效性,此外,还评估了含储能的海上多平台互联电力系统的自愈控制能力。     

免疫克隆选择算法在船舶电力系统故障恢复中的应用研究

实现船舶电力系统的快速供电恢复是一个复杂的多目标非线性组合优化问题.为了解决船舶电力系统发生故障时供电恢复问题,采用了免疫克隆算法,并对算法的变异算子进行了改进,改进后的变异算子把高频变异和柯西变异有效的结合在一起,兼顾全局搜索和局部搜索,吸取了遗传算法并行搜索优点,提高了搜索效率和收敛性.船舶电力系统典型故障恢复算例表明,该算法具有很高的搜索效率和寻优性能,能有效地提高供电恢复的速度及精度,较好地实现船舶电力系统的故障恢复.     

基于UML和Petri网的电力系统恢复模型

为了描述电力系统恢复过程,提出了基于UML的电力系统恢复过程建模方法,使用类图表示参与电力系统恢复的主要元件的静态特性,使用状态图表示各元件的动态特性。对所建模型进行了仿真和验证,提出了将UML模型转化为赋时Petri网的方法,将UML模型的操作转化为Petri网中的变迁,将UML模型中操作的输入、输出及约束表示为Petri网的库所。以IEEE RTS-96系统验证了所提方法的可行性,该方法易于对电力系统恢复过程进行模型化分析和软件实现。     

基于复杂网络社团结构的恢复子系统划分算法

并行恢复对加快大停电后系统的恢复具有十分重要的意义,而恢复子系统的合理划分是并行恢复的基础,但到目前为止在理论上还没有成熟的方法来指导恢复子系统的划分。在此背景下,提出了一种新的基于复杂网络社团结构理论的恢复子系统划分算法。该算法根据黑启动机组在电网中的分布情况以及电网自身特点来划分子系统,利用模块度指标来衡量划分结果的合理性,并根据各个子系统分裂出来的先后次序来确定子系统之间同步并列的先后次序。克服了传统方法无法衡量划分结果合理性、不能适当确定同步并联规则或策略的缺点。最后,以新英格兰10机39节点系统为例说明了所述方法的基本特征。     

面向电力ICT的智能光网络保护与恢复机制研究

保护和恢复是ASON生存性技术的2个重要机制。文章讨论了ASON生存性技术中的保护恢复机制对提高网络生存性和业务可靠性的影响,分析了保护恢复机制的应用策略。通过对电力通信网的网络现状及业务分析,提出了一种基于ASON的保护倒换机制和重路由恢复机制相混合的保护恢复策略。     

电力系统恢复过程中的工频过电压动态优化控制

合理的持续工频过电压控制策略是电力系统恢复方案的重要组成部分。针对当前持续工频过电压控制静态优化方法的局限性,以恢复序列为优化周期,以线路投运为分段标志,建立了电力系统恢复过程中的动态多目标工频过电压优化控制模型,实现一个恢复周期内的全过程优化。根据恢复过程需要,结合系统恢复方案,定义了恢复过程中的工频过电压优化控制的目标函数,综合考虑恢复序列的操作风险、电压控制方案的操作时间以及系统的电压偏差对电压控制方案的影响。利用改进的强度Pareto进化算法(SPEA2)求解模型的Pareto最优解,并采用字典序法选择出适应不同恢复场景的最优方案。以山东电网为例,分析和比较了不同恢复场景下动态优化和静态优化的仿真结果,表明所述模型能够适应电力系统恢复的要求。     

Simulation of resonance over-voltage during energization of high voltage power network

Under network equipment outage conditions, the system has to be restored to normal operating conditions as fast as possible to ensure the supply security and avoid prolonged interruption of power supply. In the development of the restoration strategy under different contingencies, a wide range of issues are needed to be studied. For different contingencies, it is important that appropriate approaches, tools and study models are selected and used to meet different objectives.The extraordinary system conditions during restoration require special electromagnetic transient analysis with different system modelling methods and system parameters. All these are very different from those studies conducted for normal operating conditions. Field tests of various restoration arrangements also play an important role in calibrating the study models and parameters in order to verify the study results. With all these studies, CLP Power is able to establish practical and reliable system restoration plans.     

基于电网分区的负荷恢复智能优化策略

针对电力系统大停电后的负荷快速恢复问题,提出了一种基于电网分区的负荷恢复智能优化策略。提出了一种大停电事故后系统恢复的最优分区策略,并在所建立的优化模型中考虑了为恢复发电机而引入的架空线路充电无功以及为恢复负荷所引入的线路合闸操作次数等影响因素。在完成对大规模系统优化分区后,对各分区建立了一个统一的并计及网络重构因素的负荷恢复优化模型,实现各分区负荷的并行恢复。针对上述所提出的优化模型,通过结合传统图论理论和遗传算法,实现基于电网分区的负荷恢复优化问题的求解。解算中,对遗传算法进行了改进,并针对应用遗传算法时所产生的大量不可行解问题,提出了随机甩负荷和最短路径修补策略的处理方法,进一步提高了算法的寻优效率和全局优化能力。以IEEE30节点系统为算例进行仿真分析,验证了所提模型与方法的正确性和有效性。     

综合考虑节点重要度和线路介数的网络重构

网络重构阶段是电力系统黑启动过程中的一个重要阶段。针对网络重构阶段最优目标网架的确定问题,基于复杂网络的静态拓扑连接特性,提出了一种综合考虑线路介数和节点重要度的骨架网络重构策略。该策略以节点重要度和线路介数作为确定目标网架的指标,实现有针对性地对网络中的节点和线路进行筛选。进一步,采用离散粒子群优化算法实现的骨架网络重构能够确定覆盖大部分枢纽节点和关键线路的最优目标网架,对大停电后快速、有针对性地重建系统具有重要意义。相关算例验证了该方法的有效性。     

计及负荷分级与孤岛运行的配电网供电恢复策略

针对现有的配电网供电恢复策略都没有考虑重要负荷的优先恢复供电,以非故障失电区域的一级负荷的有功负荷作为制定划分孤岛范围与初始恢复方案的依据,通过判断分布式电源容量与可转供线路容量之间的关系,确定孤岛范围,达到孤岛范围内与孤岛范围外负荷的最大恢复。在确定孤岛范围之后,采用广度搜索算法计算供电邻接表,确定一级负荷的供电恢复策略,再使用匈牙利算法确定非故障区的二、三级负荷供电,避免重要负荷在故障恢复决策中误切除的可能,算例分析验证了算法的可行性。     

扩展黑启动中恢复路径充电方式分析研究

大停电后快速可靠恢复是减小停电损失的重要措施,扩展黑启动策略是电力系统恢复的一种新的思路,但其启动网络比常规的只启动一台机组的黑启动方案更为复杂,为被启动机组送电时的路径充电过电压是影响机组成功启动的重要因素之一。为了获取合理的充电方式,在分析工频过电压和操作过电压产生机理及特性的基础上,以河北南网扩展黑启动方案为例,针对三种不同的充电方式分别搭建仿真模型进行分析研究,结果表明零起升压方式具有明显的优势,为以后的扩展黑启动工业试验及研究提供有益的参考。     

基于广义最小生成树的多微网源荷储恢复顺序优化策略

随着区域内微网接入数量的增加,逐渐形成不同相序结构的多微网系统,制定合理可靠的源荷储恢复策略对其快速恢复具有重要意义。针对新兴的单相与三相拓扑结构的混联多微网,提出一种考虑其三相不平衡度约束及稳定运行裕度需求的单相/三相多微网源荷储恢复顺序优化策略。提出多微网运行裕度和稳定裕度的概念,将源荷储恢复事件抽象为连通无向图的顶点,采用基于Prim思想的改进广义最小生成树方法进行源荷储恢复顺序优化,并提出考虑簇间权值最小的顶点簇形成方法。经仿真验证,所提策略有效可靠。     

孤网全黑状态的恢复网架和分区优化算法

电网故障后解列出的孤网是电力系统的重要组成部分,优先恢复系统中的孤立电网具有简化计算、加速电网恢复和及时带动重要负荷的优点。文中针对恢复的快速性和稳定性,综合考虑了孤网全黑状态的分区策略和各分区的恢复网架,引入最短启动时间算法和整数条件下的线性规划法,提出一种全新的孤网分区优化算法。该算法以机组、负荷最短启动时间为目标函数,以分区内的机组稳态有功、无功功率平衡为约束,将复杂的多目标非线性规划问题化简为单目标多约束的线性规划问题。文末以新英格兰10机39节点系统作为算例验证本文算法的有效性。