基于半监督谱聚类的最优主动解列断面搜索

主动解列最优断面搜索是依据广域测量信息,在大电网遭受大扰动失步崩溃之前,依据实时工况和运行方式,快速准确求取电力孤岛划分的紧急策略。然而,在实际大系统的求解中,计算复杂度呈几何指数增长,是一个NP难题。提出了一种半监督谱聚类算法,首先采用最小复合有功潮流冲击的目标函数和机组同调/分离等相关约束构建详细解列断面搜索模型,然后将最优断面搜索的优化求解过程,映射为约束谱聚类对静态图分割的松弛解求取过程,最后通过改进的PAM聚类算法选择最优主动解列断面。上述过程,在不丢失全网信息前提下,降低了时间复杂度,IEEE 118标准算例和四川电网实际系统的仿真验证,证明了该算法的正确性、有效性和快速性。     

电力系统主动解列优化断面的实用化快速搜索方法

本文提出一种电力系统主动解列断面的优化搜索方法,以多层图分割理论为框架,通过粗化、初始分区和还原优化3个阶段实现解列断面的快速搜索。结合粗化阶段信息,在还原优化阶段提出一种基于寻优和校验的优化搜索策略,依次进行寻求目标最优解和连通性校验两个过程,借此替代含复杂逻辑约束0-1规划问题的求解,在提高求解效率的同时具有更高的可靠性和可扩展性。为提高拓扑连通性校验效率,提出一种最小化校验子图的构造方法。最后通过两个算例验证了本文方法的有效性。     

一种考虑发电机同调分群的大电网快速主动解列策略

针对当前主动解列研究中的快速性难题,提出一种考虑发电机同调分群的大电网快速解列策略。该方法在构建大电网图论模型基础上,第一步采用SW(Stoer-Wagner)算法求解发电机动态连接图的最小割,获得发电机分群结果;第二步以最小潮流冲击为目标函数,通过改进的Dinic最大流算法快速搜索最优解列断面。这两个步骤的解列策略,无需对全网进行化简,能够在线获得全局最优解列断面。通过对IEEE 118节点系统和华中电网系统的仿真计算,验证了该方法的正确性、有效性和快速性。     

带连通性约束的蚁群优化算法主动解列断面求解策略

传统解列算法在实际系统断面搜索过程中面临两个难题:一是求解复杂度很高,属于NP难题;二是求解过程未考虑连通性,可能出现孤立发电机节点。因此,该文提出了一种带连通性约束的蚁群优化算法主动解列断面求解策略。该策略首先构建了主动解列的数学模型,然后将上述模型映射到具有单目标函数多约束条件的蚁群算法中,最后在充分保证连通性约束的基础上对该模型进行优化求解,获取具有最佳目标函数的解列断面。IEEE-118节点系统和某实际电网的仿真结果验证了文中所提方法的有效性与快速性。     

一种考虑风电场并网的大电网快速主动解列策略

针对高风电渗透率电力系统的快速主动解列问题,提出了一种两阶段高风电渗透率下大电网全时段快速主动解列策略。在第一阶段,通过修正系统的收缩导纳矩阵将风功率进行等值,离线计算出电机耦合程度的分类结果并对其功角拉普拉斯矩阵进行在线修正,进而在线获得当前的同调分群结果;在第二阶段,以图论为基础,通过约束谱聚类算法将解列断面搜索问题转换为广义特征值求解问题,并运用改进k-means算法快速求取实时的最优解列断面。最后通过IEEE 118节点系统仿真,验证了所提策略的正确性、有效性和快速性。     

大电网互联格局下的解列断面双阶段搜索方法

针对大区互联电网受扰失稳后应及时进行解列的问题,提出了一种解列断面双阶段搜索方法。首先,基于有功对相角的灵敏度计算各母线节点之间的电气距离,利用K-medoids算法对互联电网进行预分区,再将子区域进行聚合,得到互联电网的初始简化结构图;然后,构建主动解列断面搜索的数学模型,设置有功不平衡功率最小的目标函数及约束条件;最后,利用改进的蚁群算法求解最优解列断面。结果表明所提出的双阶段解列断面搜索方法在不丢失可行解的情况下可将IEEE 118节点算例和某实际大电网算例分别简化为20节点与310节点的系统,并在不平衡功率分别为1.01 MW和189.1 MW搜索到了解列断面,总过程耗时分别为0.21 s与4.35 s,满足了解列搜索过程所要求的快速性与有效性。     

基于Dijkstra算法的最优解列断面快速搜索方法

如何快速确定合理的解列地点,是解列控制实施的关键。针对该问题,提出基于Dijkstra算法的最优解列断面搜索方法。该方法以Dijkstra算法求取节点间最小电抗累加和路径,依据各节点间的电气联系强弱程度,将节点划分为公共节点与一般节点;凭借解列断面与公共节点的联系,将解列断面的搜索转换为公共节点的处理问题,缩小了预搜索空间的规模;以解列后子系统中有功不平衡功率最小为目标函数,基于宽度优先搜索算法完成对公共节点集的搜索分配,获取最优解列断面。仿真算例表明,所提方法既能在考虑节点间电气联系的情况下缩小原始的求解空间,避免化简过程中可行解的丢失,又能适应系统运行方式的变化,满足快速性与有效性要求。     

考虑柔性直流落点约束的最优主动解列断面搜索算法

当电力系统遭受严重扰动后,主动解列策略是防止灾害性大停电事故积极而有效的手段,其核心内容是搜索最优解列断面,通常理解为是一种含约束的组合优化问题。提出了一种基于谱聚类的考虑柔性直流落点约束的最优主动解列断面搜索算法,该方法通过谱聚类算法将电力系统的最优解列断面搜索问题映射为图的分割问题进行求解,直接求取最优解且计算速度较快;以最小有功潮流冲击为目标函数,最小化解列后系统潮流的改变提高了孤岛系统的暂态稳定性;考虑了基于电压源换流器的高压直流输电(VSC-HVDC)的终端落点作为约束条件,将VSC-HVDC的终端置于不同孤岛内可实现孤岛间功率的交换,降低了系统整体恢复稳定的成本。最后通过IEEE 10机39节点系统以及厦门系统实际算例的仿真验证,证明了该方法的有效性和快速性。     

基于“搜索+优化”的主动解列断面选择方法

针对大规模电力系统失稳后应及时进行解列的问题,提出一种"搜索+优化"的主动解列断面选择方法。该方法在"搜索"阶段分2个步骤进行:首先将电力系统等效为无向加权图,以Floyd算法得到节点之间的耦合程度获取公共节点,对原始网络结构进行降维;再依据失稳机组电压相角均值与负荷节点电压相角差的大小,将公共节点划分到相应的集合中,得到初始解列断面。"优化"阶段按照解列原则对初始解列断面进行调整,得到满足孤岛功率平衡约束的解列面。所提算法计算复杂度小,能快速缩减求解策略的规模,确定最终解列断面。以CEPRI 36节点系统和IEEE 118节点系统进行仿真,结果验证了所提方法的正确性与有效性。     

采用“分区+搜索”模式的大电网最优解列断面搜索方法*

针对大电网受到大扰动失稳后失步崩溃前应及时进行解列的问题,提出一种"分区+搜索"模式的最优解列断面搜索方法。该方法首先选择扰动前后各节点电压幅值和相角的变化量作为特征量,采用模糊C均值聚类算法将电网结构分为稳定区域、扰动区域和解列区域。然后以最小潮流冲击为目标函数,采用Edmonds-Karp算法和Dijkstra算法在解列区域求解出最优解列断面。该方法不需要对电网结构进行化简计算,且计算复杂度较低,可以在线获得最优解列断面。通过对IEEE 118节点系统和某实际大电网系统进行仿真计算,并与现有方法进行对比,证明了该方法的有效性和快速性。     

电力系统主动解列断面搜索方法与孤岛调整策略

主动解列是一种基于电力系统实时动态信息的紧急控制手段。及时而恰当的主动解列可以阻隔故障传播,避免保护连锁动作可能导致的系统崩溃,有利于大扰动后电力系统的快速恢复。在此背景下,提出一种包括快速搜索解列断面和优化调整孤岛的系统主动解列方案。首先,对在机器学习领域发展起来的谱聚类算法进行改进,提出含约束谱聚类算法,以计及发电机组的同调约束,从而将解列断面搜索问题转化为广义特征值求解问题。为克服在含约束谱聚类算法中采用传统k-medoids算法存在的对初始中心点敏感、搜索效率低的缺点,提出改进k-medoids算法并将其与约束谱聚类算法相结合,以求取最优解列断面。然后,对于解列后每个不满足安全约束的孤岛,优化调整其发电机组出力,必要时也可削减一些负荷,以维持每个孤岛的安全运行。最后,以IEEE 118节点系统和实际电网为例,说明所提方法的可行性和有效性。     

考虑系统一次频率响应特性与新能源不确定性的主动解列最优断面搜索方法EI北大核心CSCD

当发生严重故障时,电网状态急剧恶化,主动解列作为防止连锁故障和大范围停电的最重要控制措施之一,能够有效防止电网事故的扩大,而确定合理的解列断面是主动解列控制的核心。随着新能源的快速发展,需考虑其出力不确定性对电网解列后子系统频率稳定的影响。为此,提出一种考虑系统一次频率响应特性与新能源不确定性的主动解列最优断面搜索方法。首先,以总切机切负荷量和开断线路成本最小为目标,在孤岛连通性以及系统基本运行约束基础上,对解列后系统一次频率响应特性进行建模,结合频率变化率和频率最低点等频率稳定相关约束,来保证解列后系统运行的频率稳定。其次,引入负荷侧需求响应来有效减少解列后孤岛的源荷不平衡量,以支撑系统频率稳定;并且,为考虑新能源出力不确定性对解列后频率稳定的不利影响,建立了考虑新能源出力不确定性的主动解列断面搜索模型。最后,通过修改后的新英格兰39节点算例验证了所提出主动解列最优断面搜索方法的有效性。     

基于最大流最小截集定理的解列断面搜索方法

如何在系统发生失稳后快速寻找最优解列断面,是实施主动解列需要解决的重要问题。为解决系统规模增大而引起求解过程中的非确定性多项式难题,提出一种基于最大流最小截集定理的最优解列断面搜索方法。首先根据系统失步后发电机的分群信息,以最大流最小截集定理为依据构造容量网络;然后利用Ford-Fulkerson标号法缩小解列断面搜索空间;最后以不平衡功率最小为约束确定最优解列断面。通过新英格兰39节点系统算例验证了该方法的有效性及快速性。     

电力系统最优主动解列断面搜索模型及算法

解列是电力系统在故障时结构完整性得不到保证的情况下分裂为2个或多个孤立稳定运行子系统的过程或操作。及时恰当的主动解列操作将能有效地避免因保护连锁动作使得电力系统被动解列而崩溃所造成的巨额经济损失。结合图论中的相关概念和输电网最优解列的物理过程,建立电力系统最优主动解列断面选择问题的完整数学模型,并基于含连通图约束的背包问题(connected graph constrained knapsackproblem,CGKP)及其求解算法提出"搜索调整"的2阶段求解方法。为降低问题的复杂性,将完整数学模型分解成图的最优平衡分割问题和基于优化潮流的调节问题,并分2个阶段分别求解。其中,图的最优平衡分割问题又被分解成多个CGKP,利用基于含CGKP的图分割方法进行求解。所提出的主动解列策略具有较强理论基础,计算复杂度低,算例的计算结果证明了该模型及算法的正确性和有效性。     

基于拓扑连通性约束遗传算法的主动解列断面搜索

随着大规模新能源互联电网的发展,电力系统发生连锁故障的风险越来越高,适当的主动解列可以阻止故障的传播。为解决主动解列断面求解过程中的系统拓扑连通性和计算复杂度高的问题,提出了一种含拓扑连通性约束遗传算法的主动解列断面搜索方法。该方法首先构建了解列断面搜索的数学模型,然后基于图论知识提出了一种系统拓扑连通性约束,并加入到遗传算法中。同时提出了一种系统拓扑简化和预处理方法。最后将简化后的系统拓扑和数据输入到含拓扑连通性约束的遗传算法中进行主动解列断面的求解。IEEE 118节点系统算例表明,所提算法能够保证求解出的主动解列断面具有拓扑连通性且有功功率基本平衡,系统拓扑简化和预处理方法能够有效提高算法的运行效率。     

一种电力系统失步解列面的实时搜索方法

为故障后失去稳定的电力系统确定解列断面以平息系统振荡可以防止系统完全崩溃,如何快速寻找不同失稳模式下的解列面成为解列控制的关键问题之一。提出电力系统失步解列面实时搜索方法,该方法的优化目标为解列后各孤岛内发电机和负荷不平衡尽可能小。方法包含3个阶段:基于潮流追踪的系统分区、基于发电机分群信息的解列面初步确定和基于初步解列断面的解列断面改善。算法具有时间复杂度小、计算速度快的特点。基于C++语言编制实时搜索程序,对IEEE118节点系统进行解列面搜索仿真计算,仿真算例验证了方法的有效性和快速性。     

基于贪心算法的自适应解列断面自动搜索方法：(一)解列指标体系与算法设计

现有的解列断面搜索方法仅能考虑发电机同调、孤岛功率平衡等少数约束条件,在大系统的解列断面搜索过程中需要事先人工化简系统,无法实现从在线调度数据出发自动获得解列断面。文中以交直流系统的自适应解列控制为研究目标,提出了交直流电网解列指标体系,并设计了基于贪心算法的解列断面自动搜索方法。该方法根据系统发电机慢同调分群结果,确定解列孤岛数量及孤岛初始搜索节点,然后,对各孤岛一级相连节点进行评分,确定应该并入各孤岛的节点;最后,设计了解列策略校验环节。     

考虑无功功率的大电网主动解列最优断面搜索策略

主动解列是指当大电网遭受大扰动失去同步时,主动断开一系列线路将电网切割为多个电力孤岛以防止事故进一步扩大的一种控制方式。本文提出一种考虑无功平衡的大电网主动解列最优断面搜索策略。该策略容许在不对电网进行化简的前提下,搜索同时满足电网有功与无功平衡的最优解列断面。并通过对华中电网算例仿真及波兰电网算例验证该策略的有效性以及正确性。     

基于主从问题的电力系统最优主动解列

系统主动解列的完整模型为大规模非线性混合整数规划问题,大多采取完全分解方法,因而只能求得近似解,针对此问题提出了基于主从问题交替求解电力系统最优主动解列断面的新策略,从而求得更优解。该策略基于图背包理论(connected graph constrained knapsack problem,CGKP)将完整主动解列模型转化为主从问题;主问题为图的最优平衡分割问题,采用CGKP技术进行求解;从问题为基于直流最优潮流(optimal power flow,OPF)的调度问题,采用OPF技术进行求解;主从问题之间通过节点负荷的调节量实现耦合。通过主从问题之间的交替迭代获得更优的解列方案,同时也使得解列方案更接近于完整模型的最优解。算例分析表明,该算法相对于其他近似求解策略,所获得的解列方案可使系统总切机切负荷量更少,从而证明了该方法的有效性和可行性。     

基于改进递归融合算法的电力系统主动解列断面搜索方法

电力系统主动解列作为电力系统三道防线的最后一道防线起着至关重要的作用。提出了一种新的电力系统主动解列断面搜索算法。该方法基于图割集的搜索算法,通过"定位+搜索"的二阶段方法来求出最终的电网解列断面。相比于其他方法,该方法具有如下特点:根据电流追踪法确定了解列断面搜索区域,减小了解列断面的搜索范围;保证了非解列区域结构的合理性,减小了解列之后潮流计算不收敛的可能性;未对解列断面搜索区域内的节点进行合并,避免了合理解列断面的丢失;运用改进的递归融合算法进行断面搜索,可以搜索出区域内的全部的解列断面。通过对新英格兰系统和IEEE-118节点系统进行解列断面搜索的仿真计算,验证了该方法的有效性和准确性。