用于静态稳定预防控制的新灵敏度分析法

在研究多重复杂故障对于系统静态非线性影响的连续潮流模型和工具的基础上,提出了一种新的用于电力系统静态稳定预防控制的灵敏度分析方法。一些严重的多重复杂故障会造成电力系统立即失去静态稳定。这些失稳故障都有一个对应于故障参数空间的虚拟的静态稳定临界点。文中提出了一种新的评价失稳故障严重程度的故障失稳裕度指标,并提出了基于这一指标的灵敏度分析方法,给出了各种控制对于故障参数的灵敏度。同时给出了一种基于控制灵敏度和控制类型优先级的预防控制策略。通过一个3000节点的实际系统的计算表明,文中所提出的灵敏度方法是有效的,适合于大型实际系统的静态稳定预防控制。     

一种线路极限传输容量的在线计算方法

提出了一种电力系统在线极限传输容量的计算模型和实用化算法。这一模型基于发电计划和短期负荷预测来定义负荷发电增长方向，全面地考虑了系统在一个预想故障集下的暂态稳定约束、静态稳定约束、电压和支路潮流等静态运行约束。文中采用了一种考虑暂态稳定约束的连续潮流算法来求解，在充分利用连续潮流可以有效地计及静态稳定和安全约束的同时，采用快速时域仿真技术来处理暂态稳定约束。对一个300节点的实际系统和50个故障组成的故障集的应用表明，文中所提模型和算法是有效实用的。     

一种模拟负荷动态恢复特性的连续潮流模型

电力系统电压稳定监视与控制需要准确模拟负荷的电压响应特性。负荷在故障后的动态恢复特性是中长期电压失稳或电压崩溃的直接原因。该文提出一种模拟负荷动态恢复特性的连续潮流模型，将负荷功率的时域恢复特性等效转化为负荷静态电压模型中系数的连续变化。文中分别给出ZIP多项式和幂函数2种负荷模型的系数参数化方法，并推导和给出稳定临界点的灵敏度计算公式。负荷恢复型连续潮流可作为一种新的电压失稳故障识别方法。应用该模型在IEEE118节点系统，结果表明负荷恢复型连续潮流可模拟故障后负荷功率的动态恢复过程，识别失稳故障并给出可供预防控制用的灵敏度信息。     

一种用于预防支路型失稳故障的灵敏度方法

提出了一种新的用于评估支路型失稳故障严重程度的指标，并提出了一种可用于预防支路型失稳故障的灵敏度方法。严重的支路故障会造成电力系统立即失去静态稳定性。这些失稳的支路型故障都有一个对应于支路参数空间的虚拟的静态稳定临界点。本文提出了基于这一稳定临界点的灵敏度分析方法，并将之应用于对支路型失稳故障的预防控制，取得了与负荷参数空间中稳定临界点处灵敏度方法同样的控制效果。文中通过一个600节点的实际系统算例说明本文所提方法的有效性。     

计及机组静态调节特性的电力系统潮流模型

研究计及机组静态有差调节特性的电力系统潮流模型,提出以更为简洁的PGIQG、PGQG形式描述机组静态特性的潮流模型。为减少计算量,采用分块牛顿降维算法求解。对模型中存在的几个特殊问题——机组参数的越界处理、模型的变体与简化以及退化等进行深入分析。以IEEE30节点测试系统为例,把该模型应用于切机、切负荷、二次调节、解列电网等基本物理现象的模拟,结果表明该模型的实际意义,有效解决了故障后阶段的潮流计算问题。该潮流模型物理意义清晰、数学形式严密,是潮流方程的一般形式,为深入分析电力系统稳态问题提供了严谨的模型平台。     

连续潮流及其在电力系统静态稳定分析中的应用

对连续潮流问题及其在电力系统静态稳定性分析中的应用进行了全面的综述。从连续潮流用于系统静态稳定性分析的理论基础、连续潮流的模型分类、连续潮流的算法分类和连续潮流的用途等方面分别进行了评述。对于连续潮流的其他相关发展,如快速解耦法连续潮流问题、双参数稳定边界连续潮流问题、连续最优潮流问题及其考虑一些动态元件的静态特性的连续潮流模型做了介绍。随着电力系统静态稳定评估和控制功能的在线应用,连续潮流技术必将成为能量管理系统中一个基本的计算引擎。     

计及感应电动机负荷的静态电压稳定性分析

该文建立计及感应电动机机电暂态过程的单负荷无穷大系统的小干扰电压稳定分析数学模型，分析了感应电动机负荷参数变化对小干扰电压稳定性的影响。以简单系统为例，说明了基于潮流模型的静态电压稳定指标的共同物理本质，文中通过不同感应电动机负荷参数的小干扰稳定分析和时域仿真，对基于潮流模型的静态电压稳定指标进行了准确性分析。分析结果表明：以前基于潮流模型的静态电压稳定指标忽略了电力系统的动态负荷因素，其指标认为是电压稳定的系统却可能发生电压失稳，因此，基于潮流模型的静态电压稳定指标是不准确的。该文提出的小干扰电压稳定分析数学模型是电压稳定的一种简化分析，在实时等值系统的基础上具有在线应用的前景。     

连续潮流及其在电力系统静态稳定分析中的应用

对连续潮流问题及其在电力系统静态稳定性分析中的应用进行了全面的综述。从连续潮流用于系统静态稳定性分析的理论基础、连续潮流的模型分类、连续潮流的算法分类和连续潮流的用途等方面分别进行了评述。对于连续潮流的其他相关发展，如快速解耦法连续潮流问题、双参数稳定边界连续潮流问题、连续最优潮流问题及其考虑一些动态元件的静态特性的连续潮流模型做了介绍。随着电力系统静态稳定评估和控制功能的在线应用，连续潮流技术必将成为能量管理系统中一个基本的计算引擎。     

一种静态电压稳定临界点的识别和计算方法

提出了一种用连续潮流技术识别和计算电压崩溃临界点的方法。电力系统静态电压稳定分析中,常见有鞍结型分岔点和约束诱导型分岔点。基于连续潮流的间接方法没有确定初值的困难,适合于负荷参数耦合的情形,易于识别约束型分岔点,从而适合于大型实际系统静态稳定临界点的计算。通过对中国一个实际地区系统的数值分析,表明文中所提方法是有效的。     

复杂电网连锁故障下的关键线路辨识

电力系统存在的少数关键线路在导致系统大规模连锁故障发生的过程中起关键作用,因此快速识别电力网络中关键的输电线路,特别是连锁故障过程中系统的关键线路,对有效实施过负荷连锁跳闸控制策略,预防电力系统大面积停电有着重要的意义。大停电事故一般伴随着线路有功潮流的大规模转移,针对此特征,提出潮流转移度指标,基于电力系统静态安全域分析的思想建立关键线路评估模型,提出一种电力系统连锁故障过程中关键线路的辨识方法。结合IEEE 30节点标准算例系统,利用OPA大停电模型构造了某次连锁故障过程,仿真验证了所提辨识方法的正确性。     

Affine Arithmetic-based DC Power Flow for Automatic Contingency Selection with Consideration of Load and Generation Uncertainties

Power systems operate under uncertainties from variations of loads and generation with time. Power flow in a power system becomes increasingly uncertain, especially when renewable energy, such as wind and photovoltaic generation, is integrated. In this article, a DC power flow approach based on affine arithmetic is proposed to quantify risks due to uncertainties. The proposed method has been applied to the automatic contingency selection under uncertainties. Numerical studies on IEEE test systems (30, 57, and 118 buses) have proved that the DC power flow approach based on affine arithmetic is a fast and reliable method for power system planning and operation when considering uncertainty. Test cases have shown that the proposed method is as fast as the conventional DC power flow while it is much more efficient than the Monte Carlo method. Thus, the DC power flow approach based on affine arithmetic serves as a new and effective decision support tool for planners and operators to cope with high levels of renewable energy penetration, electric vehicle load integration, and other uncertain scenarios.     

基于故障风险指标排序的安全约束最优潮流

安全约束最优潮流(SCOPF)是一种常用的电力系统运行调度方法,但由于需要考虑大量的预想事故,问题的求解十分困难。如何加快SCOPF的求解速度是现阶段研究的热点问题。在传统的基于故障严重度排序的安全约束最优潮流基础上进行改进,采用改进过载风险指标代替传统的严重度指标,并考虑电力网络实时的天气状况,提出了一种新型的基于故障过载风险指标排序的安全约束最优潮流算法。算例分析表明,该算法所采用的故障集更小,具有迭代速度快、安全性高和经济性好的特点,可为调度员的运行决策提供重要参考。     

基于图卷积网络的快速暂态安全评估方法

快速、可靠的电力系统动态安全评估能够显著提高电力系统运行方式优化调整的效率。针对电力系统暂态稳定预想事故扫描需要完成大量仿真、过于耗时的问题,提出了基于图卷积网络的快速动态安全分析方法。该方法基于电力系统的潮流特征和拓扑特征构建电力系统潮流特征图。利用图卷积方法对电力系统运行状态进行特征挖掘与特征学习,将动态安全评估问题建模为图上节点分类问题。所得模型在读取电网拓扑与潮流运行状态后,仅须完成一次前向计算即可同时给出预想事故集中多个预想事故的稳定性预测结果,无须依赖仿真波形或量测数据,实现快速暂态稳定预想事故扫描。IEEE39节点系统算例测试表明,算法设计正确、高效、准确率高,能够显著提高暂态稳定预想事故扫描的效率,实现快速动态安全评估。     

能源互联网中基于多微网校正控制的安全约束最优潮流

近年来,能源互联网因其具有双向按需传输和智能分配能源的优点受到了高度重视。基于Benders分解的求解算法,提出了在能源互联网中通过多微网实现校正控制的安全约束最优潮流模型;在此基础上,提出了利用协调多个微网和系统机组解决故障后线路过载的激励控制策略。不同于直接负荷控制,该方法能够更好地促进主网与多微网之间的双向潮流以利于故障后电网的恢复。通过IEEE118节点标准系统验证了模型与算法的可行性与有效性。     

考虑柔性交流输电系统设备控制的校正型安全约束最优潮流

为提升安全约束最优潮流调度的经济性与安全性,提出一种基于直流潮流的考虑柔性交流输电系统(FACTS)设备控制的校正型安全约束最优潮流模型。在线路故障发生后,通过FACTS设备校正措施,将线路潮流控制在其容许范围内。由于所提模型为大规模的非凸、非线性优化问题,难以直接求解,因此先采用大M法,将原非线性优化模型转换为混合整数线性规化模型,并采用Benders分解算法将转换后的模型分解为基态最优潮流主问题与N-1故障校验子问题。通过固定整数变量的方法,将非凸的混合整数优化子问题转换为线性规划子问题,从而能向主问题返回对应的Benders割。6节点系统与IEEE RTS-79节点系统算例验证了所提模型与算法的有效性。结果表明,考虑FACTS设备校正控制的安全约束最优潮流能有效提升调度运行的经济性。     

电力市场环境下的无功潮流优化

为了满足电力市场环境下的无功潮流优化运行,详细分析了电力市场环境下无功成本的发生;由于系统发生故障或系统负荷增长而造成系统的无功短缺是电压失稳的主要原因,提出了一个简单实用的故障筛选和排序方法,并以严重事故下电压稳定作为约束条件建立了电力市场环境下无功潮流优化的数学模型,再用免疫算法求解此模型。IEEE-30系统算例结果表明该模型的正确性和算法的可行性。详细比较不同电压稳定标准下及不同体制环境下无功潮流优化的结果得出,在电力市场环境下必须将减少无功成本纳入无功潮流优化目标函数中。     

多预想事故静态电压稳定预防控制阻塞管理方法

首先建立了考虑多预想事故静态电压稳定约束的阻塞管理模型。对实际系统而言,该模型是一个含大量预想故障电压稳定约束的最优潮流问题。针对该问题采用Benders分解算法进行分解,并提出了一种结合连续潮流方法的串行求解策略。以阻塞费用最小为目标函数,并以系统正常状态的运行约束构造主问题;以节点不平衡功率最小为目标函数,并以故障状态静态电压稳定约束构造子问题。迭代过程中应用连续潮流法对预想故障进行扫描,选择一个最严重故障构造子问题,因此每轮迭代只需求解一个子问题,向主问题返回一个Benders割,提高了Benders分解算法的求解效率。该方法可用于大规模系统求解含多预想故障电压稳定约束的阻塞管理问题。改进IEEE30节点系统的仿真结果验证了所提方法的有效性。     

全局输配电网电压稳定故障筛选与排序的分布式计算方法

随着传统配电网向含大量分布式电源的主动配电网转变,输电网、配电网电压稳定评估已不再适宜各自独立计算。基于输电网、配电网分属于不同控制中心调控,提出一种全局输配电网电压稳定故障筛选与排序的分布式计算方法。该方法分为两阶段：阶段1中采用输配电网主从分裂分布式潮流工具在系统要求最小负荷裕度值的工况下进行各预想故障的潮流计算,采用最优乘子法筛选出潮流不可解的严重故障;阶段2中采用基于输配电网分布式连续潮流的步长加速二次曲线拟合方法计算严重故障的负荷裕度并进行排序。由1个IEEE 118节点输电网和2个IEEE 33节点配电网组成的全局输配系统的仿真算例表明所提方法能够快速可靠地实现全局输配电网电压稳定故障筛选与排序。