地区电网潮流越限处理的研究

在地区电网运行方式工作中,经常遇到制定检修或者事故运行方式后出现设备潮流越限的情况。对于实际运行中处理潮流越限的两种策略进行研究,并在地区电网运行方式平台下开发出越限处理模块,给出的越限处理方案,经过潮流校验符合调度规程,可以成为运行方式的辅助决策工具。     

基于N-1原则的断面传输极限分析

为了电网实时运行监视和电网运行人员掌握方便,控制一组联络线有功潮流和不越限的策略在实际电网运行中被普遍采用。电网联络线潮流必须满足N-1准则,即在给定的联络线总有功限值以下,断开该组联络线中任一条线路,其余线路潮流均不过载,这是实际电网分析计算中的一项重要内容。本文针对由N-1原则确定的电网联络线潮流约束,建立了数学模型,并基于直流潮流给出了求解方法和实际算例。分析表明,运用优化方法求解该问题,不需要人为多次调整机组出力,计算结果更准确。     

基于深度强化学习算法的“电网脑”及其示范工程应用

可再生能源、电力电子设备渗透率持续增大以及大功率交直流混联,电网的动态性、随机性和不确定性显著增强,给电力系统安全稳定运行带来新的挑战.为更有效解决电网中出现的电压、潮流快速波动而导致的安全问题,提出一种基于最大熵深度强化学习算法的智能电网调控辅助决策方法,同时考虑多种控制目标,对电网运行方式进行在线优化控制.该方法将电网调度控制决策建模为马尔科夫决策过程,训练多线程智能体,并采用周期性在线训练机制对智能体的控制性能进行不断提升.基于该方法所研发的辅助决策原型软件部署在国网江苏电力调度控制中心,可与电网调度控制系统环境直接交互,自主学习且不断提升智能体调控决策能力.训练好的智能体可针对电压越限、联络线潮流越限、网损等综合控制目标在毫秒级时间内给出有效控制策略.     

电网系统保护在线监视研究及典型应用

为应对复杂交直流大电网出现的新型安全稳定问题,我国正在积极开展系统保护建设,由于其覆盖范围广泛、控制资源众多、控制策略复杂、动作影响巨大,因此实时调度运行中须全面掌握系统保护运行状态并动态优化动作策略。文中首先提出了大电网系统保护在线监视及策略优化的总体框架,主要包括状态监视、仿真建模、在线校核、策略优化等主要环节。随后,探讨了各环节中关键技术的基本思路,重点论述了策略优化辅助决策的具体方法,主要探讨了频率越限辅助决策和断面潮流越限辅助决策。最后,给出了在华东电网频率协控系统、华中电网天中直流受端协控系统中的典型应用,验证了文中方法的有效性。     

支路潮流越限控制的虚拟支路法

为解决支路潮流越限问题,提出了支路潮流越限控制的虚拟支路法。通过对潮流越限支路并联虚拟支路法,使原潮流越限支路的电流降低到目标电流水平。虚拟支路导纳参数由目标分流系数、潮流越限支路导纳及戴维南等效阻抗共同确定。基于置换定理,将虚拟支路用含参数的虚拟功率源置换,将虚拟支路的切除问题转化为虚拟支路两端点注入功率的增长问题。根据支路视在功率对节点功率的灵敏度,逐步计算最小代价的控制方案。IEEE算例仿真显示该方法可将越限支路电流降低到目标电流水平,验证了其可行性和有效性。     

基于故障影响范围的风险场景筛选方法

在电网风险评估中，需要考虑的风险场景众多，特别是多重故障场景数量巨大，给风险评估指标的在线计算造成了严重困难。提出了一种基于故障影响范围的风险场景筛选方法，该方法将存在支路越限的N-1故障和存在解列情况的N-2故障归入风险场景集，并基于支路开断因子确定N-1故障影响范围；分析了各N-2故障的故障影响范围交叠情况，在此基础上采用快速潮流计算，根据是否存在支路潮流越限筛选得到风险场景集。仿真算例表明，上述方法可大幅提升风险场景，特别是多重故障风险场景的辨识速度，更好满足了在线风险评估的应用要求。     

基于Power World Simulator的地区电网静态安全稳定性分析

电力系统具有良好的稳定性是保证电网正常运行的关键，充分应用Power World Simulator电力系统仿真软件对我国西北某地区实际电网进行安全稳定性分析。根据给定的实际电网运行数据搭建电网模型并进行潮流计算，将潮流计算结果与静态安全理论相结合，对该地区电网模型进行N-1静态安全性分析。针对线路负载率过高以及节点母线电压越限的情况，提出解决措施以达到提高电网运行稳定性的目的。     

输电系统运行风险评估方法

本文提出输电系统运行风险评估方法。首先,在计算支路等效停运概率的基础上,建立输电系统状态概率模型。其次,针对输电系统运行中可能出现的静态电压失稳、母线电压越限和支路潮流过载等3种静态安全问题,建立相应的风险评估指标体系,给出具体指标定义及计算方法。最后,应用所提方法,以华东电网为例进行分析计算,说明本文研究工作的有效性。     

考虑自动装置控制策略的故障后潮流快速计算方法

大电网交直流故障引发的不平衡功率可能导致局部电网超出稳定极限或中枢母线电压越限,严重情况下会诱发连锁故障或大停电,为了准确模拟故障发生后电网过渡到稳态时的潮流分布情况,确定事故处置策略的有效性,本文提出了一种考虑自动装置控制策略的故障后潮流快速计算方法。根据安控系统、系统保护装置、发电机一次调频、自动发电控制和自动电压控制等自动装置在不同时间尺度上对交直流故障后电网节点有功功率注入量和无功功率注入量的影响,模拟各类自动装置的动作时机和动作策略,形成从故障发生到稳态过程的系统潮流,从而确定过载设备、潮流越限稳定断面和电压越限关键母线,为大电网在线控制决策提供依据。通过对实际电网在线数据的案例分析验证了该方法的有效性和实用性。     

电力市场环境下区域和省级电网协同安全校核及校正EI北大核心CSCD

省内电力市场无法获得外网出清或出力计划,不能保证联络线各支路未来潮流的准确性,尤其是无法有效考虑需省间互济的大功率缺失N-1校核,因此需要进行区域电网的安全校核和校正。为此,考虑基态潮流、未功率缺失N-1故障和功率缺失N-1故障的3种场景约束,建立考虑省级电力现货市场的区域电网安全校正模型;在模型中,考虑省级市场出清特点,提出机组调整价值分析方法;采用奔德斯(Benders)分解方法形成了功率缺失N-1场景子问题,提高计算效率;基于此模型,获得满足安全约束要求的机组组合和越限调整信息,设计分省关键安全约束集,各省基于调整后的机组组合和关键安全约束集重新出清,由此实现区域全网运行安全。以2×IEEE39节点联合算例对所提方法进行验证。     

N-1静态安全潮流约束下的输电断面有功潮流控制

运用支路开断分布系数和直流潮流分析了输电断面的N-1静态安全有功潮流约束.根据断面有功潮流与N-1状态下支路潮流的关系,提出了衡量断面潮流控制合理性的原则.研究表明,断面有功潮流与N-1状态下支路潮流的关系随系统的发电模式以及负荷模式的变化而改变,从而导致了通过控制断面潮流来满足电网的N-1静态安全约束必然趋于保守,而直接运用线路开断后的计算潮流值进行N-1静态安全潮流分析将会显著提高输电断面的功率输送能力.     

多运行方式下恢复交直流系统潮流可行域的控制策略

电力市场化后,电力系统将运行在更加接近稳定约束边界的状态。当系统按正常网架运行时,由节点负荷和发电机出力确定的运行方式随时都在变化,系统可能在某些运行方式下出现不满足稳定约束条件的情况。针对一系列预想故障,提出了一种多运行方式下交直流互联系统静态电压稳定的预防控制策略,以使系统在所有的运行方式下对N-1情况都运行在潮流可行域范围内。以潮流雅可比矩阵的最小模特征值确定系统的最严重预想故障,根据节点注入无功对最小模特征值的参与因子,挑选出在恢复潮流可行域的优化计算中需要切除负荷和调整发电机出力的节点,并配合调整直流变量恢复系统至可行域范围内。算例分析表明所提方法是有效的。     

基于支路视在功率灵敏度的故障后电压计算

提出了基于支路视在功率灵敏度的N-1网络电压快速计算方法。支路故障采用故障开断参数来模拟,首先通过牛顿潮流计算出故障前网络节点电压,然后利用已收敛潮流修正方程式对支路开断参数求导,从而计算出电压对相应支路开断参数的导数,进一步得到节点电压对故障支路故障前视在功率的导数,最后根据视在功率灵敏度修正故障前网络电压,得到故障后网络电压。方法特点是在计算不同支路故障的导数时共用潮流计算收敛时的雅可比矩阵,不用重新进行因子表分解。由于节点电压与支路功率之间的良好线性关系,所提方法计算精度较高。IEEE14节点、IEEE30节点、IEEE118节点网络和湖南实际系统的测试结果证明了该方法的正确性和实用价值。     

考虑风电消纳的风-蓄联合系统N-1安全校正方法

当前风-蓄联合系统优化调度模型未整体考虑电网的N-1安全,导致支路过载风险急剧增加。基于此,提出了一种考虑风电消纳的风-蓄联合系统N-1安全校正方法。该方法建立了抽水蓄能电站的连续可微模型,基于两步评估法辨识系统N-1故障下的高风险过载支路并形成高危风险集,推导出考虑基态和N-1故障下的安全约束,以各类发电机和负荷有功调整量最小为目标函数,建立了消除支路有功越限的N-1安全校正模型。目标函数中,以过载支路对风电机组的有功灵敏度作为趋势指标,动态调整各控制量的调整优先级,在充分挖掘系统内各机组的潜能、消除系统安全隐患的情况下,尽可能减少电网弃风。以IEEE57节点标准系统为算例,采用线性规划方法对模型求解,测试结果证明了所提方法的有效性和正确性。     

高维模型表达技术在N-1有功响应静态安全域中的应用

高维模型表达(HDMR)技术在描述系统输出量与多输入量之间关系方面具有独特性能,而电网潮流状态量与网络多个节点注入量间正好符合相关属性。基于此,将HDMR技术应用于N-1有功响应静态安全域问题:通过典型样本辨识关键支路潮流与电源和负荷功率间的HDMR关系,并在其他支路发生断线时,结合灵敏度和补偿法对已辨识HDMR关系进行修正,以避免针对新的拓扑耗费大量时间进行模型重建;针对直流潮流应用于静态安全域分析精度不高的问题,用支路潮流HDMR关系替代常规潮流方程,以提高分析效率和精度。在已知部分发电机有功功率变化范围的情况下,提出一种计算其他关注节点子集功率变化安全域的方法,可重点监视其功率变化后系统是否仍处于安全状态。算例表明,HDMR模型可以拟合潮流关系,并能够应用于静态安全域问题。     

基于最优潮流并计及静态电压稳定性约束的区域间可用输电能力计算

可用输电能力(ATC)是衡量电力系统在安全稳定运行的前提下区域间功率交换能力的指标。文中基于最优潮流(OPF)方法，建立起符合电力市场交易机制的ATC计算模型，其中考虑到输电线路故障对系统静态电压稳定性的影响，加入线路N-1故障时广义参数化形式的潮流方程及相应的不等式约束条件，使系统在故障时仍有负荷裕度，以保持电压稳定；以支路功率和系统负荷裕度之间的灵敏度指标进行预想故障选择，并用原对偶内点法计算得到输电线路N-1安全约束下的区域间可用输电能力。IEEE30和IEEE118节点系统算例表明该模型和算法的正确性与有效性。     

基于开断灵敏度的静态安全分析辅助决策

详细阐述了静态安全分析辅助决策的快速计算方法。在常规灵敏度算法的基础上,提出了计算支路开断分布因子的方法,并利用基态潮流方式下的灵敏度及开断分布因子,快速计算设备开断以后的节点注入功率对支路功率的开断灵敏度。依据开断灵敏度等量配对法原理,按照每台发电机对越限支路灵敏度和最大缓解量进行排序,形成辅助决策表。辅助决策过程只是在原有网络分析基础上增加了少量的计算,计算过程能够满足在线应用要求,实际系统的验算结果证明了方法的正确性。     

基于N-1静态安全约束的输电断面有功潮流控制

输电断面的有功潮流控制是电网运行中的重要预防控制手段，基于直流潮流研究了输电断面的N-1静态安全潮流约束，分析表明断面潮流是节点注入功率的线性组合。运用支路开断分布系数分析了断面潮流与N-1状志下线蹄潮流的关系，指出其随着系统发电模式以及负荷模式的变化而改变，并提出了采用各种运行方式下断面潮流与N-1状态下线路潮流的比值变化范围来衡量断面潮流控制的合理性。算例针对实际电网运行中的输电断面有功潮流控制问题，结果表明．采用断面潮流控制必然趋于保守．在电网实时运行数据非常可靠的前提下，运行监视及控制直接采用线路开断后的计算潮流值将会显著提高受N-1静态安全约束的断面输送能力，对提高区域间的功率交换能力具有重要意义。     

地区电网计及备自投的N-1静态安全分析快速计算方法

地区电网由于其自身的特点在进行实时N-1分析时通常会引起大量的备自投动作,传统的方法在进行N-1分析时,先对具体的故障进行模拟,然后进行拓扑分析,再进行考虑备自投动作后的拓扑分析。整个过程涉及频繁的开关操作从而要进行大量的拓扑计算。根据地区电网的特点提出了两种考虑备自投的实时N-1计算方法,该方法分别是通过供电路径搜索或预先建立N-1故障与动作的备自投的映射关系,在潮流校核过程中通过负荷转移的方法将负荷从工作母线转移到备用母线来模拟备自投的动作。该方法不需要改变电网的基本拓扑关系,从而大大地缩短了计算时间,现场运行情况表明所提出的方法是可行的,可以更高效地对电网进行N-1分析。     

电网等值对输电成本的影响

电力网等值是减少潮流计算量的有效手段。等值后电力网的输电成本是否发生变化，是电力市场研究的新问题。基于功率分布理论(电网中任意支路消耗的功率为具有不同分布系数的电源提供的功率分量的代数和)和支路输电费用守恒原则(流入支路的费用等于流出的费用)，建立输电成本计算模型，对各节点的输电成本进行了定量分析，指出网络等值前后的输配电成本在被等值网络中有可能发生变化，并通过IEEE30节点算例验证了这一结论。