基于电热协调理论提升电网消纳间歇式能源发电能力的分析

提出基于电热协调理论的电网消纳间歇式能源发电方法.建立电热协调的电网消纳模型,该模型结合间歇式能源发电功率及负荷预测技术,在超前调度中考虑输电元件电热耦合规律,以最大允许温度为输电元件载荷能力热限制,并协调伴随间歇式能源发电波动过程的输电元件载流与温度耦合的动态过程,使调度能够超前利用载流与温度变化的不同步性,缓解输电元件载荷能力依据电流判别的紧张局面,从而提升电网消纳间歇式能源发电的能力.算例分析结果验证了所提方法的有效性.     

电热协调潮流及输电线路温度的变化过程分析

在动态热定值实施背景及电热协调的概念基础上，探讨了输电线路发热及相关热载流极限在各种技术条件下的确定问题。针对存在输电能力受热限制的电网，深入研究了电热协调潮流及输电线路温度变化过程模型和算法的基础问题。通过电热协调潮流，即代数方程和微分方程的交替解算，给出适应电力系统运行模式各类扰动下的输电线路(尤其是关键输电线路)的温升变化过程的轨迹，从而期望达到实时通过输电线路的温度变化来判别输电线路载送能力是否受制约，充分挖掘现有电网潜在的输电能力，以提高系统运行的安全性和经济性，为进一步开展计及电热协调的电力系统运行调度理论研究铺设基础。     

计及电热耦合的动态最优潮流模型与算法

在电热协调概念基础上,结合输电元件随载流变化的电与热之间耦合的规律,以输电元件运行最大允许温度为其热载荷限值,并与传统方法相结合,构建新的动态最优潮流模型。该模型能够实现运行调度中对输电元件随载流变化的热惯性性质的利用,达到有效发挥输电元件输电能力的目的。在此基础上,采用求解微分方程的数值积分方法将该模型转化为代数表达形式的方程,基于内点法进行求解。针对问题的复杂性,进一步结合电热耦合的物理规律,以及内点法迭代过程中修正方程的特点,分别在模型和算法上提出约束数缩减技术和解耦的处理手段,从而降低求解复杂度,提高求解效率。最后通过算例分析验证了该模型和算法的有效性。     

计及输电元件热惯性效应的安全约束最优潮流

在计及校正的安全约束最优潮流模型中,通常假设校正控制在设定时间内完成,由于未直接体现允许校正控制时间的热惯性本质,难以保证设定时间的有效性,可能导致校正控制失败而引发连锁故障。对此,该文结合输电元件热平衡方程建立故障后(保护正确动作切除故障后)输电元件载流突变引发热惯性过程的数学描述,并在此基础上引入故障后输电元件在设定时间内的温升约束,构建计及输电元件热惯性效应的安全约束最优潮流模型。结合动态热定值技术,该模型能够在实现正常运行点与校正控制措施联动决策的同时保证校正控制时间设定值的有效性,对避免连锁故障,保障电网安全运行具有重要意义,最后通过算例分析验证了所提出模型的有效性。     

计及电热耦合的潮流数学模型与算法

电热协调（ETC）理论的提出对实时环境下输电元件载荷能力的有效利用具有重要意义，但由于电与热之间的紧密耦合，使电力系统的潮流计算变得复杂，文中针对该问题进行了深入研究。将输电线路热动态微分方程引入到现有的电力系统潮流模型之中，利用隐式梯形的差分方法将该微分方程代数化，使输电线路温度成为电力系统运行的一个新的状态量，从而提出了计及电热耦合的潮流计算数学模型，并在推导得到牛顿法求解该模型的修正方程基础上，进一步提出了适应电热耦合处理的简化计算方法，该模型和算法实现了电气量和其温度的统一处理，不仅反映潮流的电的信息，而且能够提供输电线路热惯性的动态过程，即温度变化信息，从而实现输电线路载荷能力由温度评判的目的。最后通过算例分析验证了该模型和算法的有效性，为进一步开展电力系统运行调度中的电热协调理论研究奠定了基础。     

计及线路电热耦合的新能源接入通道全寿命经济性评估

以大规模风电远距离传输并网为研究背景,考虑环境因素对新能源传输通道载流规律及其机械性能劣化影响的同步作用,将电热协调理论与线路老化失效模型有机结合。首先,提出了基于电热耦合和全寿命周期成本的新能源承载线路最大允许温度评估模型,为电网的新能源消纳能力及其运行绩效提供评价依据。模型依据多种最大允许温度设定方案,连续化处理环境变量值,基于架空导线热惯性方程模拟线路全年电气和物理状态参量的变化。然后,统计各温度区间的持续时间并依据输电线路老化失效模型预估线路全寿命周期性能演化。基于故障率模型计算线路全寿命周期成本,在单位风电接入收益固定的前提条件下建立输电线路投资年平均利润与线路最大允许温度的函数解析表达,从而实现年平均利润最大化目标。最后,通过实际场景算例分析验证所提模型的有效性,及其对提高系统运行经济性和安全性的作用。     

计及输电线路温度变化的连续潮流模型与计算

在常规连续潮流计算过程中假定线路电阻始终不变,这是不符合实际的,因为输电线路电阻是随外界环境以及潮流分布的改变而改变,其本质是温度的变化。以此为背景,连续潮流模拟潮流缓慢变化的过程,在这一过程中应计及输电线路电阻的变化,使连续潮流的计算更具实际意义。为分析其对连续潮流计算产生的影响程度,提出将输电线路电阻视为潮流的状态变量,首先建立包含电阻参数的电热耦合潮流模型,并进一步提出电热耦合连续潮流模型。在模型的迭代过程中不断计算与修正输电线路电阻值,体现电热耦合的思想。应用常规潮流方法以及电热耦合连续潮流方法分别进行算例对比与分析,结果表明计及输电线路温度及电阻变化将对连续潮流计算结果产生非常显著的影响,应该引起重视。     

伴随AGC机组控制过程的潮流模型与算法

针对自动发电控制(automatic generation control,AGC过程中难以把握潮流状态的问题,在安全经济调度确定的AGC机组的基点、参与因子,以及超短期负荷预报提供节点分配因子和功率因数变化规律的基础上,结合动态潮流电热耦合潮流等概念,利用实时区域控制偏差(area controerror,ACE)信号,建立了伴随AGC机组控制过程的潮流模型和算法。实际算例对所提模型和算法进行了验证,结果表明,在跟踪AGC控制过程中计算潮流非常重要,这对于跟踪输电线路温度变化,监视系统安全性能等都是有益的。     

220kV架空线与电缆的截面匹配方案

增强输电线路各元件的协调性,可以提高其载流能力。介绍了电缆载流能力的计算方法,分析了计算过程中几项关键参数的取值过程。根据典型敷设条件下220 kV电缆载流量的计算,提出了输电线路架空线与电缆的导体截面匹配方案。     

箔式超薄电热片

箔式超薄电热片是一种超轻、超薄、柔软型的电热元件,曾被应用到飞机和航天飞行器中的临界温度控制,显示了它无可比拟的优越性。目前,这种电热元件已由承德拓普电脑公司电热技术开发部成功生产,并被广泛应用在多种民用产品上。 这种新型的电热元件是以一种高电阻率、低电阻温度系数的合金箔带制成的电加热体,可放置于超薄的绝缘层中间粘合或热压成型,厚约0.1-0.8毫米,形状     

考虑输电线路动态增容的增强型安全约束最优潮流

在复杂内外部风险的影响下,输变电设备的随机故障已成为影响电网安全运行的重要因素。针对现有安全约束最优潮流存在的灵活性或安全性不足的问题,提出了一种增强型安全约束最优潮流(ESCOPF)模型,采用输电线路动态增容技术,保证电网在预想事故发生后至校正控制生效前的运行安全性。并给出了一种基于Benders分解的求解算法,将原问题分解为预防控制主问题、动态增容校验子问题和校正控制可行性校验子问题。通过不断向主问题返回Benders割修正机组发电计划,最终得到满足所有子问题校验的最优发电计划。算例分析结果表明,ESCOPF模型能够充分利用线路输电能力,扩大电网安全运行范围,从而提升系统运行的经济性。     

Multi-objective optimization operation with corrective control actions for meshed AC/DC grids including multi-terminal VSC-HVDC

This paper presents a multi-objective optimal operation of meshed AC/DC power grids including multi-terminal voltage-source-converter-based high-voltage direct current (VSC-MTDC) systems. The proposed approach is modeled as a corrective security-constrained optimal power flow (CSC-OPF) problem, with the minimization of both the operation cost and power loss as the objectives. Moreover, it provides a cost-effective solution to assist in decision-making, and improves the system security during operation. The N − 1 contingency security criterion is enforced for both AC and DC transmission networks, and corrective control is used to eliminate or alleviate post-contingency security violations. The corrective control actions used in this paper include not only secure operation control actions, but also economical post-contingency corrective control of the multi-terminal VSC-HVDC. To increase the computation speed, a contingency screening technique is applied to CSC-OPF by efficiently selecting the most severe case of the N − 1 contingency, as obtained using a voltage security index (VSI). The proposed approach uses the non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA-II) to find multi-objective OPF solutions by checking the post-contingency state feasibility while taking into account post-contingency corrective actions. Simulation results confirm the validity and effectiveness of this approach.     

Optimal corrective actions for power systems using multi-objective genetic algorithms

In this paper, optimal corrective control actions are presented to restore the secure operation of power system for different operating conditions. Genetic algorithm (GA) is one of the modern optimization techniques, which has been successfully applied in various areas in power systems. Most of the corrective control actions involve simultaneous optimization of several objective functions, which are competing and conflicting each other. The multi-objective genetic algorithm (MOGA) is used to optimize the corrective control actions. Three different procedures based on GA and MOGA are proposed to alleviate the violations of the overloaded lines and minimize the transmission line losses for different operation conditions. The first procedure is based on corrective switching of the transmission lines and generation re-dispatch. The second procedure is carried out to determine the optimal siting and sizing of distributed generation (DG). While, the third procedure is concerned into solving the generation-load imbalance problem using load shedding. Numerical simulations are carried out on two test systems in order to examine the validity of the proposed procedures.     

电力系统静态安全混合控制方法

提出一种将预防控制和校正控制相协调的电力系统静态安全混合控制方法。预防控制模块中,利用风险指标确定进入预防控制模块的预想故障集,该风险指标考虑了预想故障发生的概率及其严重性,采用连续线性规划技术求解考虑多预想故障的静态安全预防控制策略。校正控制模块中,首先判断系统静态安全裕度是否满足要求,并考虑风电/光伏的随机波动特性,针对不安全故障分别制定校正控制策略。所提方法通过系统风险指标协调预防控制和校正控制中考虑的预想故障集,从而将预防控制和校正控制相互协调,以获得安全性和经济性均满足系统需求的静态安全控制策略。以我国某682节点系统的算例验证了所提方法的有效性。     

配电网安全控制模型及算法

从配电网的供电安全性出发，根据配电网的结构和电气特点，提出了较为完整的配电网安全控制的模型和算法。主要包括基于蚁群优化ACO(Ant Colony Optimization)算法的预防控制方法，以及基于用户分级思想、分层切负荷概念和ACO算法的校正控制方法。前者能够有效地提高配电网的供电安全性，在较大程度上增强系统对负荷波动的承受能力和对偶然事故的应变能力；后者则是处理事故的一种有效手段，使最终的控制策略能够得到更为高效的实施，同时，对于配电网的安全性评价也有很大帮助。     

Preventive and corrective open access system dispatch based on the voltage stability security assessment and diagnosis

The capabilities of the voltage stability security assessment (VSSAD) to assess proximity to and ranking voltage instability by (a) performing a contingency selection of each model determined subsystem and (b) diagnosing where, why, when and what can be done to cure voltage instability for each equipment outage and transaction combination is thoroughly documented in IEEE Trans. Power Syst. 13 (1998) 1423; Division of Engineering Research Technical Report December 1998, Santorini, Greece. This paper reviews these capabilities and how they can be used to implement a contingency selection module and security constrained optimization module for the open access system dispatch (OASYDIS) being proposed as part of the proposed transmission dispatch and congestion management (IEEE Trans. Power Syst. 13 (1998) 1466) in an ISO. The open access system dispatch can be implemented as either a preventive control as given in IEEE Trans. Power Syst. 13 (1998) 1466 or as a corrective control as proposed in this paper. The VSSAD based contingency selection can provide the security constraints for either a preventive or corrective control implementation of OASYDIS. The advantages of corrective control are discussed and the changes in the proposed open access system dispatch (IEEE Trans. Power Syst. 13 (1998) 1466) required to implement a corrective control are discussed.     

Preventive and corrective control applications in power systems via Big Bang–Big Crunch optimization

This paper proposes a new method of optimization, the Big Bang–Big Crunch (BB–BC) method, for the optimization of preventive and corrective control actions to enhance the dynamic security of a power system against transient instabilities. The control actions, generation rescheduling and load shedding, are considered as constrained optimization problems with static and dynamic security constraints. These optimization problems are solved through the BB–BC method to minimize some operational costs related to the control actions. To reduce the size of the search spaces and the computational burden, decision trees and correlation coefficients are used as feature selection tools, which determine the most effective generators and loads for shaping the system’s transient stability. The proposed method is applied to a test system and compared with genetic algorithms, particle swarm optimization, differential evolution and active set method. The BB–BC method is promising since it gives comparable results with the other population based optimization methods.     

最优校正型安全机组组合模型及其求解算法

如何在确保电网安全的前提下提高电网运行的经济性和节能性是电网短期发电计划的核心目标.针对预防型机组组合以及考虑校正能力的机组组合在经济性方面过于保守的不足,提出了能够精确考虑实时校正再调度能力的最优校正型安全机组组合的模式和模型,在确保电网安全的前提下,扩展了机组组合的优化空间,进一步提高了机组组合的经济性.基于Ben...     

具有安全校正与超前控制功能的自动发电控制研究

针对目前国内电力系统自动发电控制(AGC)技术的应用现状,提出了具有安全校正与超前控制功能的AGC系统构架。该系统首先将超短期负荷预测应用于AGC,使发电机组出力保持与负荷变化同步;然后采用内点法求解有功安全校正问题来修正AGC的功率设置点,以满足电网的安全约束条件。通过对数学模型以及求解方法的分析,认为提出的AGC系统是对现有的EMS系统的进一步完善,对电网AGC技术深层次的应用具有重要的现实意义。