基于Dijkstra算法的最优解列断面快速搜索方法

如何快速确定合理的解列地点,是解列控制实施的关键。针对该问题,提出基于Dijkstra算法的最优解列断面搜索方法。该方法以Dijkstra算法求取节点间最小电抗累加和路径,依据各节点间的电气联系强弱程度,将节点划分为公共节点与一般节点;凭借解列断面与公共节点的联系,将解列断面的搜索转换为公共节点的处理问题,缩小了预搜索空间的规模;以解列后子系统中有功不平衡功率最小为目标函数,基于宽度优先搜索算法完成对公共节点集的搜索分配,获取最优解列断面。仿真算例表明,所提方法既能在考虑节点间电气联系的情况下缩小原始的求解空间,避免化简过程中可行解的丢失,又能适应系统运行方式的变化,满足快速性与有效性要求。     

主动解列策略求解过程中的网络化简

系统解列(system splitting,SS)问题是指如何决定合理的解列点(或称为解列策略)的问题。大规模系统的SS 问题一般非常复杂,因为策略求解会遭遇组合爆炸问题,所以网络化简非常必要。该文根据"就近原则"设计一种新的网络化简方法。该方法可极大程度地简化系统规模,排除大量的非可行解列策略,加快搜索校验,从而为解决大规模系统的解列问题提供可能。通过在IEEE 68节点系统和中国东北系统上进行测试,证明该方法的有效性和可行性。     

大规模电网解列控制可行性判断

解列是电力系统在受到大干扰、系统完整性无法保持的情况下将系统分解成几个孤岛的控制。基于在线信息做可行性判断，是实施解列控制的决策前提。从解列控制的主要目标隔离异步机群出发，分析影响解列可行性的众多约束，指出同调约束是其中最关键约束。在阐明电力系统机群失稳机理之后指出，只有那些有显著机群模式、机群之间存在弱连接的电力系统，才是适合解列的系统。据此，提出基于特征分析的解列可行性判断方法，给出解列可行的3个必要条件，通过对若干典型系统的仿真计算，证明方法的有效性。     

基于节点相关度可靠解列的网架结构优化研究

解列作为极端故障下确保重要负荷不间断供电的有效控制措施,对维护系统安全稳定有着重要意义。如何精准快速地找到失步断面并可靠断开,是当前解列问题的研究重点。针对当前解列过程中分群模式不显著,导致解列策略不收敛的难题,提出一种基于节点相关度的网架结构优化方法,通过调整线路支数降低解列难度。该方法基于慢同调理论构造节点相关度模型,综合考虑系统稳定约束条件,采用离散粒子群算法获取同调群强耦合、非同调弱连接的优化方案,使解列范围集中在弱连接区域。最后利用IEEE-118标准算例和新英格兰等值系统进行仿真验证,表明该方法确实能将高概率解列线路集中化,达到缩小解列决策范围的效果。     

基于受扰轨迹的主动解列断面初筛方法研究

主动解列能够有效防止电网事故的扩大,而确定合理的解列断面是主动解列控制的核心。为了给基于实时受扰信息的主动解列策略的制定奠定基础,提出了一种基于时域仿真的主动解列断面初筛方法。首先基于EEAC(扩展等面积准则)分群方法确定不同失稳故障下的系统互补群,然后聚类得到该系统在当前运行方式下所有可能被激发的机组分群组合的集合,最后结合网络拓扑结构给出初始的解列断面。基于浙江电网的算例分析表明,该方法不仅物理意义清晰,而且操作简便。     

基于“搜索+优化”的主动解列断面选择方法

针对大规模电力系统失稳后应及时进行解列的问题,提出一种"搜索+优化"的主动解列断面选择方法。该方法在"搜索"阶段分2个步骤进行:首先将电力系统等效为无向加权图,以Floyd算法得到节点之间的耦合程度获取公共节点,对原始网络结构进行降维;再依据失稳机组电压相角均值与负荷节点电压相角差的大小,将公共节点划分到相应的集合中,得到初始解列断面。"优化"阶段按照解列原则对初始解列断面进行调整,得到满足孤岛功率平衡约束的解列面。所提算法计算复杂度小,能快速缩减求解策略的规模,确定最终解列断面。以CEPRI 36节点系统和IEEE 118节点系统进行仿真,结果验证了所提方法的正确性与有效性。     

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。     

基于主从问题的电力系统最优主动解列

系统主动解列的完整模型为大规模非线性混合整数规划问题,大多采取完全分解方法,因而只能求得近似解,针对此问题提出了基于主从问题交替求解电力系统最优主动解列断面的新策略,从而求得更优解。该策略基于图背包理论(connected graph constrained knapsack problem,CGKP)将完整主动解列模型转化为主从问题;主问题为图的最优平衡分割问题,采用CGKP技术进行求解;从问题为基于直流最优潮流(optimal power flow,OPF)的调度问题,采用OPF技术进行求解;主从问题之间通过节点负荷的调节量实现耦合。通过主从问题之间的交替迭代获得更优的解列方案,同时也使得解列方案更接近于完整模型的最优解。算例分析表明,该算法相对于其他近似求解策略,所获得的解列方案可使系统总切机切负荷量更少,从而证明了该方法的有效性和可行性。     

考虑解列控制的输电网扩展规划研究EI北大核心CSCD

建设坚强可靠的智能电网是输电网规划的核心环节,解列是应对电网失步振荡的重要控制手段。系统失稳时的失步断面主要分布在被称为弱连接的线路上,减少系统弱连接线路可以优化系统分区,减小解列断面的搜索解集和搜索时间,为解列装置动作提供参考,增强解列控制的有效性。基于慢同调理论提出了改进的识别与筛选弱连接线路的方法,并将弱连接线路条数与总线路数的比值定义为弱连接系数,建立了以弱连接系数最小为优化目标的考虑解列控制的输电网双层规划模型。利用基于Boruvka算法的拓扑连通修复策略与自适应变异和惯性权重的粒子群算法相结合的混合算法,在IEEE Graver 18节点系统和华东某实际电网对上述双层模型进行求解,PSD-BPA中故障仿真结果验证了所提出的改进的弱连接筛选方法和输电网规划模型的有效性。     

电力系统主动解列控制方法的研究

解列是电力系统在受到大的干扰,系统完整性无法保持的情况下将系统分解成几个孤岛的控制。以在线计算、全局控制、协调动作为特点的主动解列控制是一个重要的研究方向。文中分析了主动解列控制需要回答的关键问题,介绍了一种以“搜索加校验”为基本思路的主动解列策略求解方案,提出了合理解列策略的评价指标,最后指出了在主动解列研究中应当首先开展工作的几个方向。     

A topology analysis and genetic algorithm combined approach for power network intentional islanding

Intentional islanding is to determine proper network splitting strategy while ensuring local power balance and transmission capacity constraints when islanding operation is unavoidable. The intentional islanding problem is very complicated in general because a combinatorial exploitation of strategy space is required. This paper apply a topology analysis and genetic algorithm combined approach for determining proper splitting strategies of large-scale power networks. Topology analysis is used to simplify the original power network into a simple equivalent network so that the splitting strategy space world be dramatically reduced; while the genetic algorithm incorporated with the breadth-first search (BFS) is employed to determine the final proper splitting strategy in the simplified power network. Two additional applications, mimicking weak connections between islands and obtaining specific pre-defined islands, of the proposed method are introduced. Simulation results on several test system show that the proposed approach can quickly provide proper splitting strategies and is effective for larger-scale power systems.     

电力系统主动解列断面搜索方法与孤岛调整策略

主动解列是一种基于电力系统实时动态信息的紧急控制手段。及时而恰当的主动解列可以阻隔故障传播,避免保护连锁动作可能导致的系统崩溃,有利于大扰动后电力系统的快速恢复。在此背景下,提出一种包括快速搜索解列断面和优化调整孤岛的系统主动解列方案。首先,对在机器学习领域发展起来的谱聚类算法进行改进,提出含约束谱聚类算法,以计及发电机组的同调约束,从而将解列断面搜索问题转化为广义特征值求解问题。为克服在含约束谱聚类算法中采用传统k-medoids算法存在的对初始中心点敏感、搜索效率低的缺点,提出改进k-medoids算法并将其与约束谱聚类算法相结合,以求取最优解列断面。然后,对于解列后每个不满足安全约束的孤岛,优化调整其发电机组出力,必要时也可削减一些负荷,以维持每个孤岛的安全运行。最后,以IEEE 118节点系统和实际电网为例,说明所提方法的可行性和有效性。     

电力系统主动解列仿真平台的研究

解列是电力系统在受到大的干扰,系统完整性无法保持的情况下将系统分解成几个孤岛的控制。作为一个复杂的综合决策问题,对电力系统解列控制的研究还很不充分。为了深入完整地研究解列控制,该文专门构建了一个仿真平台。该平台能够对解列控制的各个过程进行仿真,同时对各过程的决策算法保留了较好的兼容性。对IEEE-68节点系统的仿真证明了该仿真平台的有效性。仿真结果揭示了一些新的现象,同时为下一步的研究指明了方向。     

A Spectral Approach for the Efficient Identification of Power Transmission Network Uncontrolled Separation

Uncontrolled network separation (system island formation) is one of the most critical contingencies in power systems. The integrity of the whole power transmission network is a prerequisite for reliable system operation. Therefore, in order to safeguard the system operation and control, it is imperative to quickly identify the topological changes, especially the formation of system islands. In this paper, we developed a spectral clustering-based approach to efficiently detect the existing or the potential network islands. The core of this approach is a graph-algebraic model, which combines the real-power deliverability and topological information of a power transmission network. Based on an improved spectral clustering algorithm, the proposed approach can efficiently identify the critical situations of the network splitting under multiple line outages. This approach has been successfully tested by using the New England 39-bus and 118-bus systems under different scenarios.     

Load frequency control in deregulated environments via active disturbance rejection

Linear active disturbance rejection control (LADRC) method is investigated for the load frequency control (LFC) of power systems in deregulated environments. The connections between one area and the rest of the system and the effects of possible contracts are treated as a set of new disturbances besides the system load. LADRC uses an extended state observer (ESO) to estimate the disturbances and compensates them quickly. Thus it can achieve good disturbance rejection performance and is a good candidate for LFC design. The proposed method is tested on two power systems. Simulation results show that the LADRC is simple to tune for load frequency control systems, and good performance can be achieved.     

考虑多源互补特性的孤岛供电故障恢复方法

针对光伏、风机等间歇性电源作为配电系统供电恢复电源的情况,首先提出电源系统互补联合运行判据,将具有互补特性的电源进行联合运行;然后提出一种结合Floyd算法与 Prim 算法、考虑电源最短路径的孤岛划分方法;在此基础上,设计了考虑多源孤岛互补特性的故障恢复流程。算例结果表明,所提出的考虑多源孤岛互补特性的供电故障恢复方法,可以有效减小间歇性电源的出力波动对孤岛恢复容量的影响,能够恢复更多负荷,提升恢复效果。     

多直流馈入受端电网严重故障后的主动解列策略

随着特高压交直流互联电网的快速发展,极大地增强了大范围资源优化配置能力,但在极端故障情况下,电网存在全网性暂态失稳的风险。为了最大限度地保障电网失稳场景下局部重要负荷分区不间断供电,主动解列是一种有效的控制措施。针对多直流馈入的受端电网,分析了交直流故障下全网性的暂态失稳场景,并由失稳特点提出主动解列的应对策略,从判据设置、解列断面的选择原则及追加紧急控制等方面对主动解列策略进行阐述,并通过实际电网仿真算例验证了所提策略的有效性。