限制500 kV电网短路电流的网架调整优化算法

通过开断部分线路调整500 kV网架结构以增加超标站点之间的电气距离,是限制500 kV电网短路电流的有效措施.对于开断线路的选择既要考虑短路电流的限制效果,又要尽量保持500 kV网架的完整性,如何从上千种断线组合中,选取一种开断最少线路以最大限度限制超标站点短路电流的断线组合极为困难.文中通过分析开断线路对阻抗矩阵各元素的影响,推导开断线路与超标站点自阻抗变化的灵敏度关系,并以该灵敏度为指标提出了一种限制500 kV短路电流的网架调整优化算法.该算法通过求取超标站点自阻抗灵敏度加权和的最大值,可以快速寻找限制超标点短路电流的最优断线组合,避免了对所有断线组合逐一进行校核的繁琐过程.基于该算法提出的广东电网500 kV调整方案证明了其有效性.     

广东电网超高压短路限流器优化配置方案

新型短路限流装置在电网正常情况下等效阻抗接近于0,且对电网无不利影响,短路故障时迅速增大等效阻抗限制短路电流,从而确保断路器可靠开断短路电流。文中研究了新型短路限流装置的优化配置问题,使用自阻抗灵敏度加权和作为衡量限流效果的指标,应用支路追加法修正计算参数以减少优化过程的计算量,通过合理的粒子群优化(PSO)建模、设置相应的适应函数引导粒子群实现全局寻优,形成了一种快速的超高压电网配置限流器的全局优化算法。应用该算法对广东电网2015规划年的3种运行方式进行了计算分析,得出相应的超高压电网短路限流器的优化配置方案。     

考虑潮流约束的限流措施优化配置

电力系统限流措施优化配置是复杂的非凸、非线性问题,在考虑潮流约束后,模型更复杂。为此,通过分析节点阻抗矩阵与各种限流措施的关系,提出一种措施变量的筛选策略,缩减变量数目,避免维数灾难。根据限流措施优化配置问题的特点,提出先对候选可开断支路采用枚举法求解支路开断的优化方案,再采用改进离散粒子群算法(MDPSO)求解综合限流方案。新英格兰39节点系统的仿真计算表明,该方法具有良好的优化效果,且收敛速度快,验证了所提出的模型和算法的可行性。     

基于拓扑分区并行的高压配电网优化重构

高压配电网备供线路多、网架结构灵活,利用网架重构能够提高系统运行的经济性与安全性,有效降低电网阻塞风险。为实现高压配电网拓扑放射性约束的在线实时判别,针对其拓扑结构特点对其进行分区,同时考虑网络拓扑放射性约束的必要条件与不可开断支路缩小分区网络拓扑可行解搜索空间,提出快速判别算法。构造了以网损率、110 kV线路负载率均方差、220 kV变电站负载率差异度均方差的高压配电网多目标优化重构模型,以支路通断状态为控制变量应用非支配排序遗传算法（NSGA-II）求解,并将分区网络支路集合作为遗传算法交叉与变异的操作对象,加快智能算法的寻优速度。以某城市电网为例进行仿真分析,结果表明,所提模型能够有效降低网损,提高系统全局的负荷均衡性,消除局部输电阻塞,同时拓扑约束分区判别能够有效提高算法的求解效率,满足在线实时重构的要求。     

基于改进最小生成树算法的油田电网网架优化研究

对现有的基于改进最小生成树的网架优化算法进行了改进。在原算法的基础上,提出了一种新的最小生成树算法。该算法简单易行,易于编程,提高了算法的计算效率。并把用户侧停电损失与线路建设费用和运行费用三者之和作为目标函数,以线路不过负荷为约束条件建模,以破圈迭代法求解最终网架。最后以大庆油田电网为例进行了网架优化,结果表明通过此方法获得的网架优化结果实现了经济性与可靠性的协调最优。     

基于改进最小生成树算法的油田电网网架优化研究

对现有的基于改进最小生成树的网架优化算法进行了改进.在原算法的基础上,提出了一种新的最小生成树算法.该算法简单易行,易于编程,提高了算法的计算效率.并把用户侧停电损失与线路建设费用和运行费用三者之和作为目标函数,以线路不过负荷为约束条件建模,以破圈迭代法求解最终网架.最后以大庆油田电网为例进行了网架优化,结果表明通过此方法获得的网架优化结果实现了经济性与可靠性的协调最优.     

基于改造粒子群游的超高压故障限流器全局优化配置算法

考虑超高压故障限流器在大电网中的应用特点,以获取预设全局限流效果和确保配置最优经济性为目标,基于邻接转移阻抗灵敏度加权值,提出一种能够区分短路电流关键路径、反映限流经济代价、指示全局限流效果及均衡水平的适应函数,作为故障限流器优化配置问题的数学模型。将装设数量、单台阻抗及布点配置视为大规模混合整形优化问题,根据故障限流器应用特点对粒子群游的解编码、位移操作等方面进行改造,引入灵敏度排序降维、追加支路法简化中间计算量,形成了一种故障限流器配置问题的全局优化算法,并以不同规模算例测试验证了该算法的有效性。     

基于改进REI等值法的网架调整限流策略

为了提高传统全网遍历限流方案的求解效率,面对大规模电力系统,给出一种基于改进REI等值法的网架调整限流策略。将网络等值技术与500 k V网架调整限流机理相结合,根据支路限流灵敏度指标对原系统进行一次预处理,将其划分为研究系统和若干外部子系统。再利用改进的动态REI等值法对各子系统进行化简,以等值过程中各发电机在虚拟支路上的功率传输因子来确定等值发电机的参数。通过在两个算例上的仿真验证,结果表明改进后的REI等值法能够较好地保留原系统的动态特性,同时迅速筛选出最优限流开断线路方案。     

柔性直流电网直流线路故障主动限流控制

针对架空线柔性直流电网线路故障,提出了基于混合型MMC的主动限流控制方法,从而降低对直流断路器开断速度、开断容量以及吸收能量的要求,减少直流电网建设成本、提高直流电网可利用率。该文首先研究了换流器的交/直流电压解耦可控性,给出了主动限流控制器的控制架构。为了解决直流故障穿越期间,桥臂电容电压可能会短时越限的问题,提出了在内环直流电流控制器附加直流电流指令动态限幅控制器的方案。提出了主动限流控制策略的一种优化手段—电流目标预设控制,分析了不同控制器延时对主动限流控制的影响。计及主动限流控制,研究了单换流器系统和直流电网故障前后直流故障电流演变机理。最后,分别在单换流器系统和直流电网系统中仿真验证了前文理论分析的正确性的有效性。     

计及特级负荷恢复的网架重构分时段全局优化方法

制定科学合理的网架重构恢复方案对加快系统恢复进程、减小停电损失具有重要作用。针对当前分时段恢复方案优化策略无法实现时段间协调优化的不足,提出一种网架重构分时段恢复方案全局优化方法。首先,鉴于特级负荷对维持社会稳定和恢复过程的重要性,将其纳入网架重构过程的恢复目标;之后,综合考虑多种约束,建立了协调机组、特级负荷和网架结构三方面恢复效果的网架重构分时段全局优化模型。该模型是一个含整数决策变量的复杂的多目标优化决策模型。通过分析总结已有恢复操作序列优化制定方法的内在逻辑,提出了一种分时段全局优化两步求解策略,即首先优化求解时段数参考值,再进行恢复方案全局优化。结合非支配近邻免疫算法和变异系数法对建立的模型进行求解。新英格兰10机39节点系统算例和我国西南某地区实际电网算例验证了本文所提模型和算法的有效性。     

基于正负综合灵敏度的输电断面双层优化潮流控制策略

过载线路故障跳闸会使潮流转移到关联输电断面内其他线路上,造成连锁跳闸事故。快速制定合理有效的潮流控制策略,消除线路过载,是防止发生连锁跳闸事故的关键。针对灵敏度分析方法精度不高和直接优化类方法计算量过大等缺陷,文中提出基于正负综合灵敏度的输电断面双层优化潮流控制策略。考虑节点对过载和重载线路潮流的整体调节作用,提出正负综合灵敏度指标,然后通过双层优化方法快速制定潮流控制策略。为防止搜索空间过大导致计算量激增,建立第一层调度节点多目标筛选优化模型,优选参与调整的调度节点。在此基础上构建第二层潮流调控优化模型,得到调度节点的精确出力调整量,从而实现对输电断面潮流越限的精准调度。利用IEEE 39节点系统和某省级电网的仿真分析验证了所提方法的快速性和准确性。     

复杂多端柔性直流电网源网限流设备协同优化配置

利用源网限流设备协同优化配置解决复杂多端柔性直流电网的故障电流抑制难题,成为相关领域的研究热点.首先,结合模块化多电平换流器(MMC)与电网的耦合程度,提出适用于复杂多端柔性直流电网的区域划分原则,以提高多端柔性直流电网限流设备参数优化的计算效率;然后,根据各区域的限流需求,结合MMC、直流变压器、限流电抗器及故障限流...     

基于最大流理论的电力网关键线路和节点辨识

从结构性视角提出一种准确辨识电力网关键线路和节点的方法。该方法基于网络最大流和复杂网络理论,定义传输贡献度作为电力网关键线路和节点辨识依据,表征它们对实现电力网电能传输功能体现出的承载和贡献能力。该方法克服了现有研究中假设潮流沿着母线间最短路径传输的缺陷,依据网络整体结构考虑不同电源—负荷节点对间所有参与功率传输的路径;同时将电力网作为有向加权网络考虑,计及了线路最大有功传输容量约束,物理背景更符合电力工程实际。对IEEE 39节点系统进行仿真计算并将结果与现有方法对比,验证了所述方法的合理性和有效性。     

基于深度学习的含统一潮流控制器的电力系统快速安全校正

随着新一代柔性交流输电装置如统一潮流控制器（UPFC）在现代电力系统中的逐步推广和应用,对电网安全校正策略的制定提出了更高的要求。基于物理模型的传统电网安全校正方法在实时性方面具有一定的局限性,而数据驱动方法将大量的复杂计算前移到离线阶段,具有快速在线计算性能。因此,针对含UPFC的电力系统提出了一种基于深度学习的快速安全校正方法。首先,基于深度学习建立了节点调整状态识别模型,利用深度神经网络（DNN）的分类和学习能力,优先确定存在调整可能性的节点范围,避免物理模型优化类方法迭代无解问题。然后,针对缩减后的寻优空间进一步采用优化法实现系统安全校正计算,快速确定系统各节点调整量。基于中国南京西环网UPFC示范工程的应用效果表明,所提快速安全校正策略能够发挥DNN的学习能力,进而提高系统安全校正的效率和实用性。     

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。     

基于WARD等值的电网限流运行方式优化方法

控制短路电流水平,保证断路器安全是电网运行方式安排的重要任务。线路开断及母线分裂以增大变电站母线与电源之间的电气距离是限制电网短路电流水平的有效措施,但同时也可能引起电网运行可靠性水平的降低。首先根据对网络拓扑结构的分析及线路开断前后超标站点的短路电流变化确定可开断支路集;然后添加功率平衡方程约束、支路潮流约束以及N-1安全约束;以开断线路数最少为目标,提出了控制短路电流水平的电网运行方式优化模型,并借助WARD等值缩小模型规模,提高了模型的求解效率。所提模型为混合整数线性规划模型,可以采用线性规划单纯形法及分支定界法迅速求解。使用C++编写了仿真程序,通过对IEEE39节点系统和某实际电网的仿真分析验证了所提模型的正确性和算法的有效性。     

电网的结构性安全分析

复杂网络理论从结构性视角对电网安全进行分析。然而,当前多数文献使用的纯拓扑的研究方法无法体现电力系统特有的物理特性。文中讨论了电网运行状态和电网结构这2个不同的电网安全因素的相互关系,并指出电网安全指标应既能保持复杂网络理论在结构性分析方面的优势,又能够体现电力系统的特有属性。在网络能力和熵度的基础上,进一步提出了母线...     

基于加权网络模型的电网潮流转移下危险线路识别

针对已有电网潮流转移路径搜索方法的不全面性,提出了基于加权网络模型的电网潮流转移下危险线路的识别方法。从电网拓扑结构和潮流分布的不均衡性2方面进行综合分析,建立了以线路电抗值和线路负载率倒数为边权的2种加权电网模型,再分别运用Floyd算法搜索最短传输路径,其所包含的线路即为危险线路。该方法综合考虑了连结节点的非均质特性对潮流转移的影响,能有效识别出与发电机直接相连的变压器线路,所识别得到的电网潮流转移下的危险线路更全面准确。基于多节点系统的仿真分析验证了该方法的正确性和有效性。