基于综合等效灵敏度的短路电流抑制措施确定方法

随着电网规模的不断增大,短路电流超标已成为电力系统安全运行所面临的重大问题。文中提出了一种限制电网短路电流的综合等效灵敏度法,将限制短路电流问题分为限制短路电流和电气安全校核2个子问题。在限制短路电流子问题中,统一了线路开断、发电机停运、线路出串、线路装设串联阻抗、更换高阻抗变压器、母线分裂等限流措施的模拟,进而利用支路阻抗追加法计算上述措施实施后的节点阻抗参数和元件开断的短路电流综合等效灵敏度。在电气安全校核子问题中,对电网进行潮流和稳定校核,实现短路电流限制。青海电网的实际算例验证了文中方法的有效性,研究成果可为青海电网限制短路电流提供借鉴。     

考虑N-1故障的安全约束机组组合模型及约束削减方法

考虑N-1故障的安全约束机组组合问题规模庞大,对其进行数值求解十分困难.为此,基于直流潮流和线路开断分布因子,建立混合整数线性规划模型并提出约束削减方法.约束削减方法包括两步:根据并联支路潮流之间的关系选出需要监视的支路,以减少并联支路的安全约束;推导故障态潮流的上界,将其与故障态支路容量进行比较,以消除冗余的故障态安全约束.该约束削减方法可以在不改变最优解的前提下,大幅缩减安全约束机组组合问题的规模以及求解时间.IEEE 30和IEEE 118节点测试系统的仿真分析结果验证了所提模型及约束削减方法的有效性.     

基于短路容量量化评估的大规模新能源直流送端电网运行方式优化方法

直流送端电网中需保证一定数量的常规机组提供短路容量以平抑电压波动,而开机容量过大将挤占新能源消纳空间,为电网运行方式优化带来了难题.对此,基于支路潮流法揭示了暂态过电压与直流母线短路容量的关系,推导出保证一定暂态过电压水平的最小母线短路容量的量化算法,提出了利用常规机组短路电流权重指数作为考虑短路容量约束的机组优化组合权重因子,给出了常规机组开机方式与各条直流短路容量需求之间的量化关联关系.基于该方法建立了考虑直流近区短路容量约束的机组组合优化模型,采用机组组合优化算法统筹考虑各种约束,优化机组开机方式,在保证安全稳定运行的基础上实现了新能源最大消纳.最后以西北某省级电网为例验证了所提方法的有效性及优越性.     

基于短路电流约束显式线性建模的输电网结构优化

随着电网规模的不断扩大,近年来电力系统的短路电流超标问题日趋严重。相较于其他限制短路电流的方法,网络结构优化更加灵活、经济。基于节点自阻抗的物理意义,提出通过构造与原电网相似拓扑、不同参数的"伴随网络",用以表征线路开断与短路电流约束之间显式线性关系的思路。进一步地,提出相应的短路电流约束的显式线性建模方法,并建立兼顾电网N-1安全性和短路电流越限消除的网络结构优化混合整数线性规划模型。针对大规模系统模型求解困难的问题,研究了多种约束集削减策略及方法,可有效降低决策空间规模,提高模型的计算效率。最后以修改的IEEE 30节点系统和IEEE 118节点系统为算例,验证了所建模型及求解方法的有效性。     

变压器低压侧短路电流限制器仿真研究

电网互联以及大容量发电机组的投运,使电网整体的短路电流水平不断提高,如果不采取限制措施对过大的短路电流进行控制,不仅对电网中断路器的开断能力是一个考验,而且对电力系统的安全稳定运行有较大的影响。基于电磁暂态仿真程序建立了变压器低压侧短路电流限制器的仿真模型,通过仿真验证了模型的有效性,同时对短路电流限制器的限流性能和不同安装方式对变压器保护的影响进行了仿真研究。     

计及机组启停与线路投切显式短路电流约束的电力系统日前优化调度

随着电网的不断发展和新能源的接入,电力系统短路电流超标问题愈发显著,相对于其他限流方式,线路投切方式拥有更好的灵活性和经济性。针对线路投切限流方式中线路切断过多导致电网安全性降低的问题,提出一种考虑机组启停和线路投切的短路电流抑制方法。根据节点导纳矩阵和节点阻抗矩阵的物理关系以及节点自阻抗的物理意义,推导出投切线路和启停机组与短路电流之间的关系,避免导纳矩阵求逆环节中的非线性项近似误差,得到更为准确的短路电流显式表达方法;进而以综合考虑发电成本、机组启停和线路投切成本为目标,提出计及显式短路电流约束的电力系统日前优化调度混合整数线性规划模型。最后,使用IEEE30节点和118节点系统验证所提模型的有效性和通用性,而后与导纳矩阵求逆法对比证明短路电流显式表达模型的精确性,并给出考虑机组启停和线路投切的日前调度运行方案。     

计及短路电流约束的机组组合问题

针对近年来电力系统短路电流普遍超标的问题,提出计及短路电流约束的机组组合和支路投切(unit commitment and transmission switching,UC-TS)联合优化模型及其求解策略。由于同时利用机组组合和支路投切两种手段来实现对短路电流的控制。模型不但能够提供最优发电计划,还能提供满足短路电流约束的网络最优运行方式。由于模型的复杂度相对于未考虑短路电流约束的UC模型而言要大的多,对于规模较大的系统,直接求解难度较大,由此,提出模型化简及分解求解策略。最后通过算例证明了模型及求解方法的有效性。     

计及安全稳定约束的多直流送出电网新能源极限渗透率估计方法

基于电网换相换流器的高压直流系统是大型能源基地电力外送的重要技术手段,然而新能源渗透率的提高会降低送端电网的安全稳定性。为保证多直流送出电网的安全稳定运行,提出一种计及安全稳定约束的多直流送出电网可承受新能源极限渗透率估计方法。推导各类安全稳定约束的表达式,包括短路电流约束、多直流短路比约束以及频率稳定约束;在考虑安全稳定约束的情况下建立多直流送出电网优化调度模型;给出优化调度模型分段线性求解方法,并基于该方法提出新能源极限渗透率估计方法。修改的IEEE 39节点系统仿真结果验证了所提方法的有效性。     

限制短路电流的线路开断全方案搜索方法

开断部分输电线路是限制电网短路电流水平的常用措施,由于单一的开断方案可能不能满足电网日益灵活多变的运行要求,为此提出了满足短路电流限制要求的线路开断全方案搜索方法。首先证明了节点短路电流与线路投切存在着单调关系;然后将开断方案表示为所开断线路的集合,进一步推导了开断方案的超标节点集与开断方案的子集方案(或超集方案)存在单调关系;利用这一关系得到了快速筛选开断方案的策略,避免了穷举所有线路开断方案。通过对IEEE 9节点系统和河北南部电网某分区220 kV层网络的算例分析,验证了基于上述原理的搜索方法的有效性。     

含MMC的交直流输电系统短路电流统一求解方法

针对含模块化多电平换流器(MMC)的交直流输电系统短路电流水平校核问题,在考虑MMC的运行方式和控制系统的基础上,建立了MMC交流侧故障模型。在对比分析了同步机电源和MMC输出短路电流的机理后,通过近似求解并网点(PCC)处电压将MMC交流侧故障模型简化为电流源模型以实现PCC处电压和MMC输出电流之间的解耦。对支路进行合理编号并筛选出电源支路和待求短路电流所在无源支路,基于电网络理论将联络节点构成的无源网络用混合参数表征,经推导得到了含MMC的电网短路电流计算的统一求解方法。不同工况下的仿真结果表明,通过建立各控制策略下的MMC交流侧故障模型,所提算法能准确统一求解不同MMC交流侧故障下的短路电流,可用于含MMC的交直流输电系统的设备选型和保护系统设计。     

考虑事故–经济重构共同影响的配电网智能终端规划

随着智能电网建设的不断推进,信息系统与配电物理系统不断深入耦合,配电自动化程度势必越来越高,智能终端的规划设计在配电自动化建设发展中显得尤为重要。基于此,建立考虑事故–经济重构共同影响下的配电网智能终端双层规划模型。上层模型为系统综合投资成本和运行成本综合最优进行“二遥”(集遥信和遥测功能于一体的智能终端)、“三遥”(集遥信、遥测和遥控功能于一体的智能终端)终端选址、选型以及光缆铺设规划建模。基于上层规划结果,下层事故重构部分基于多场景事故停运时间分解法,结合各类可转移负荷的负荷–电源转移路径上智能终端配置状态,计及断路器是否支持遥控对系统可靠性造成的影响等,建立配电系统可靠性评估量化模型;下层经济重构部分则计及潮流约束、安全约束、拓扑约束和开关动作约束从而建立基于二阶锥松弛(second order cone programming,SOCP)的动态混合整数线性模型以分析规划结果在系统正常运行时的经济性。最终,整个双层模型采用离散二进制粒子群算法(discrete binary particle swarm optimization algorithm,BPSO)进行优化求解,并先后...     

基于二次变异改进生物地理学优化算法的限流器配置方法

针对开关型限流器的优化配置问题,为准确评估限流器动作后的限制效果,建立了断路器的最大开断电流与限流器配置的数学关联模型,在此基础上以各支路两侧安装限流器的电抗值为优化变量,以区域电网配置限流器的单位成本限流效果最大化为优化目标,以母线短路电流、断路器最大开断电流以及单个限流器的限流电抗为约束条件,建立限流器优化配置模型。以余弦迁移模型和柯西变异的生物地理学优化(BBO)算法为基础,并针对优化变量中相邻维度对适应度函数影响相近的特点,在算法中引入相邻维度间的二次变异操作,提出了基于适用于限流器优化配置的二次变异改进BBO算法。以某500 kV区域电网为例,进行限流器优化配置;为了验证所提改进BBO算法的优化性能,运用多个不同优化算法对限流器优化配置模型进行求解,优化结果表明,改进BBO算法具有较好的收敛速度、稳定性以及寻优能力。     

基于改进蚁群优化限制短路电流的网架调整措施

通过开断部分指定电压等级输电线路调整电网网架,可增加相应节点与电源间电气距离,是简单易行、经济有效、应用普遍的限流方法。根据电网中调整网架结构时线路开断组合的应用特点,考虑限流需求及保持电网安全性的关系,提出一种基于转移阻抗灵敏度加权和的适应函数作为全局限流效果及其均衡度的衡量指标。在此基础上提出线路开断组合的网架调整数学模型,并从路径选择策略、信息素更新方式和调节因子取值等方面改进蚁群优化,形成一种快速计算的网架调整全局优化算法。通过对广东电网的测试验证了该算法的可行性和有效性。     

考虑运行方式优化和拓扑校正控制的参考电网优化方法

针对现有参考电网模型未涉及电网现状以及未关联电网运行策略的不足,提出了考虑运行方式优化和拓扑校正控制的参考电网优化方法,为输电网灵活规划提供重要参考。基于前瞻时间尺度内各时段负荷预测值和规划网络候选支路方案,构建以最小化发电成本和输电成本之和为目标,以系统正常运行状态以及N-1事故状态下的运行安全要求为约束条件的参考电网优化模型。对优化模型中混合整数非线性约束式进行处理,将其转换为混合整数二次规划模型,并采用混合整数二次规划法对优化模型进行求解,得到最终的优化方案。最后,通过算例分析说明了所提方法的有效性。     

变结构模型发电厂主系统短路电流计算方法

提出将断路器作为一条阻抗为零的支路模拟,应用线性网络特性、定理及变结构与变参数方法．导出了相当于在断路器两侧分别发生短路故障时,计算通过断路器短路电流的通用模型和算法。用该计算模型对某电厂进行短路电流计算,计算表明其结果的正确性。该方法适用于电气设备选择和继电保护整定计算,同时,还能考虑各种运行方式的改变对短路电流的影响。     

区域电网电磁暂态等值及短路电流直流分量分析

西北电网电源接入密集、电压级差大,容易引起短路电流超标。但常规限流措施会增大短路电流直流分量的衰减时间,影响断路器的开断能力。文中针对我国西北某大级差、电源密集型电网,搭建了多节点复杂电网发生短路时电磁暂态的等值简化计算模型。在该模型的基础上研究了短路电流直流分量对断路器开断能力的影响,分析了直流分量衰减时间常数折算的方法,并在采取常规限流措施的基础上计算了加装电阻型超导限流器对超标厂站直流分量的抑制效果。结果表明：直流分量的衰减时间常数不能直接作为断路器选型的依据,需要将其折算至标准规定的试验基准值下;电阻型超导限流器可以有效地抑制加装位置附近回路的短路电流直流分量,加装后时间常数下降25%左右,但是对电气距离较远的厂站抑制作用较弱。文中的结论能为断路器的合理选型以及限流新技术的应用提供参考意义。     

基于PSD-BPA批处理计算方法的电力系统关键设备故障短路电流累积效应计算

目前实际生产中尚缺乏有关电力系统关键设备(变压器、断路器等)短路电流累积效应的计算方法。针对此现状,提出了一种基于PSD-BPA程序包的批处理计算方法。该方法依据实际故障发生时间、故障类型及系统运行方式,批量计算系统的故障短路电流累积效应。该计算模型已应用于江苏电网。最后,提出了在电力系统应用的图形化显示设想。根据各设备历史故障电流累积效应来排序,提供设备状况预警和设备检修优先策略,将有助于改善电网安全稳定运行状况。