一种新的考虑多个预想事故暂态稳定约束的最优化潮流模型

提出了以整个系统总期望成本为目标函数的最优化潮流模型。期望成本中包括系统正常运行时的煤耗成本和故障发生后所需付出的紧急控制措施的代价。模型中计入了预想事故的发生概率,将多个预想事故分为两个集合。一个集合的预想事故作为强制约束进行最优潮流计算,得出正常运行时的成本;另一个集合中的预想事故采用基于动态安全域的最优紧急控制模型,求取最优紧急控制措施代价。然后将这两部分成本按照其发生概率计入目标函数。10机39节点算例表明,该模型所得结果较传统的考虑多个暂态稳定约束的最优化潮流模型总成本减少了12%。     

考虑暂态稳定约束最优潮流的算例分析

提出了一种考虑暂态稳定约束最优潮流的改进方法。将差分化后暂态过程中有限维约束转化为暂态过程末端时刻的一维不等式约束，较好地改善了考虑暂态稳定约束后优化规模庞大、计算负担重的状况，提高了同时考虑多个预想事故情况下的计算效率。在此基础上，探讨了暂态稳定计算的替代判据及其鲁棒性。在10机39节点系统上的测试结果证实了所提出的方法的意义。     

基于最优潮流法含暂态稳定约束的最大传输容量计算

以终端时刻的最大相对功角作为暂态稳定约束条件,根据最优控制原理,提出了以联立求解动态方程和协状态方程来计算暂态稳定约束对所有控制量梯度的方法,有效提高了计算速度。并以此简化暂态稳定约束,形成了一个精简的基于最优潮流法的TTC模型,并采用逐步二次规划算法来求解此模型。由于显著降低了暂态稳定约束的维数,因此该模型能够适用于较大规模的电力系统,并能有效处理多预想事故。采用IEEE39节点系统对该算法进行了仿真计算,结果表明,在考虑暂态稳定约束的条件下,通过该算法所求得的TTC能够维持系统的稳定性,从而验证了该算     

基于最优潮流法含暂态稳定约束的最大传输容量计算

以终端时刻的最大相对功角作为暂态稳定约束条件,根据最优控制原理,提出了以联立求解动态方程和协状态方程来计算暂态稳定约束对所有控制量梯度的方法,有效提高了计算速度.并以此简化暂态稳定约束,形成了一个精简的基于最优潮流法的TTC模型,并采用逐步二次规划算法来求解此模型.由于显著降低了暂态稳定约束的维数,因此该模型能够适用于较大规模的电力系统,并能有效处理多预想事故.采用IEEE39节点系统对该算法进行了仿真计算,结果表明,在考虑暂态稳定约束的条件下,通过该算法所求得的TTC能够维持系统的稳定性,从而验证了该算法的正确性和有效性.     

基于暂态稳定裕度指标的最优潮流求解

基于一种新型暂态稳定裕度指标，提出了求解含暂态稳定约束的最优潮流（SCOPF）新方法。该方法利用暂态稳定裕度指标及其灵敏度组成的不等式代替暂态稳定约束，将针对预想故障的优化潮流问题转化为常规非线性规划问题。所用的暂态稳定裕度指标基于故障后电力系统稳定域边界隐式方程，可由稳定域二次近似获得其近似估计。所提出的SCOPF求解方法易于实现，可处理多个预想故障，算法具有良好的收敛性和合理的计算时间。在新英格兰10机39节点系统中进行的仿真验证了该方法的有效性。     

含VSC-HVDC的暂态稳定约束最优潮流

提出运用轨迹灵敏度法将含电压源换流器的高压直流(voltage source converter-high voltage direct current, VSC-HVDC)输电的暂态稳定约束最优潮流问题转化为含VSC-HVDC 最优潮流和含 VSC-HVDC 暂态稳定2个子问题,避免直接求解混杂系统暂态稳定约束最优潮流所带来的困难。根据暂态稳定计算结果,求出连续系统状态量相对于发电机机械输入功率的轨迹灵敏度,据此求取最领先机和最落后机之间转移的有功功率,修改最优潮流有功出力的上下限,从而实现2个子问题的交替求解。在求得的转移功率满足系统暂态稳定约束后,通过二分法求得系统的最优转移功率。以IEEE39节点系统为算例,验证了轨迹灵敏度法对于求解含VSC-HVDC的暂态稳定约束最优潮流的有效性和合理性,算法实现简单,可处理多个预想故障。     

基于非线性内点法的安全约束最优潮流:(一）理论分析

提出了一种考虑多预想事故的安全约束最优潮流内点算法.分析了多预想事故下安全约束最优潮流模型的构建及控制变量的划分.直接应用一类基于扰动KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件的非线性路径跟踪内点理论来设计这一大规模非线性规划问题的解法.对算法核心--简约KKT系统进行了深入的结构分析,导出一种由4×4块元素构成,按预想事故分块对角排列,类似节点导纳矩阵结构的修正系统稀疏结构.简约系统的维数仅取决于等式潮流方程的个数,每次迭代的计算规模稍大于同时求解基态和c个起作用预想事故牛顿潮流迭代的8倍.     

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。     

基于非线性内点法的安全约束最优潮流:（二）算法实现

提出一种考虑多预想事故的安全约束最优潮流内点算法实施方案.讨论了预想事故集中,起作用预想事故的监视与强制策略及不可行预想事故的辨识.根据简约KKT(Karush-Kuhn-Tucker)系统的带边列分块对角特殊结构,推导了内点安全约束最优潮流的一种分解协调实施算法.为保证预想事故扫描对安全约束最优潮流的支撑,提出了一种能量管理系统中安全约束最优潮流和静态安全分析模块间的衔接和交互方案.算法在IEEE 14节点等4个系统上,对全部非解列型开断事故进行了大量的计算,结果表明,算法有效、可靠.安全约束最优潮流解与经典最优潮流解在安全性和经济性上的比较则显示了将静态安全约束引入经典最优潮流的必要性.     

多预想故障暂态稳定约束最优潮流

基于传统最优潮流模型，利用隐式梯形积分规则，将电力系统中所有发电机转子摇摆方程差分化为等式约束、将发电机转子相对摇摆角稳定极限作为不等式约束。并将二者作为暂态稳定条件加入最优潮流的等式及不等式方程组中，建立了暂态稳定安全的最优潮流模型，并结合现代内点理论对其求解。在此基础上，提出以大积分步长计算结果作故障预选和同调识别的新方法。利用Maflab进行的仿真计算显示：以该模型和内点理论结合所得的新算法收敛性良好，故障预选和同调识别结果准确可靠，能迅速地得到满足多个电力系统预想故障暂态稳定条件和目标值最优的系统稳定运行状态。     

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。     

Coordinated preventive control of transient stability with multi-contingency in power systems using trajectory sensitivities

In this paper, the challenging multi-contingency transient stability constrained optimal power flow problem is partitioned into two sub-problems, namely optimal power flow (OPF) and transient stability control, solved in turn with conventional well trusted power system analysis tools instead of tackling it directly using a complicated integrated approach. Preventive multi-contingency transient stability control is carried out with generation rescheduling based on trajectory sensitivities using results obtained from a conventional transient stability simulation. A new iterative approach is proposed to optimally redistribute the generation from the critical machines to noncritical machines with the help of conventional OPF. Results on the New England 10-machine 39-bus systems demonstrate that the proposed method is capable of handling multiple contingencies and complex power system models effectively with solution quantity and time comparable with conventional integrated approaches.     

An optimal pricing scheme in electricity markets by parallelizing security constrained optimal power flow based market-clearing model

To improve economic efficiency of electricity markets, the market-clearing model must be designed to give transparent information for pricing system security and to quantify the correlation between the market operations and the power systems operations, which is an immensely provocative and challenging issue in electricity markets. This paper sets out to propose a novel approach to pricing the system security by parallelizing the security constrained optimal power flow (SCOPF) based market-clearing model, while providing market solutions as a function of complying with the required voltage security margin and N-1 contingency criteria. The proposed SCOPF based market-clearing framework also takes into consideration the bilateral transaction information and, at the same time, optimal pricing expressions through computing locational marginal prices (LMPs) and nodal congestion prices (NCPs) for ensuring voltage security are derived. The results from a 129-bus model of the Italian HV transmission system turn out to be the validity of the proposed market-clearing model for managing and pricing the system security.     

多预想事故静态电压稳定约束阻塞管理及成本分摊

提出一种适用于日前电力市场,综合考虑系统正常状态当前运行点支路电流、节电电压约束以及多预想事故状态条件下的静态电压稳定约束的阻塞管理方法,并进一步提出一种基于模态有功参与因子的静态电压稳定约束阻塞成本分摊算法。通过对IEEE 30 节点系统的仿真实例说明,该方法能够有效地处理多预想事故静态电压稳定约束,阻塞成本的分摊完全符合基于责任的分摊原则,不但可以公平地分摊阻塞成本,而且向市场各方提供的经济信号也有利于系统的安全稳定运行。     

结合轨迹灵敏度和微分进化技术的暂态稳定约束最优潮流计算

分析了求解多故障暂态稳定约束最优潮流的轨迹灵敏度法存在的问题,提出了相应的改进方案。利用轨迹灵敏度法的快速收敛特性和微分进化算法的全局搜索能力,借助用轨迹灵敏度法求解暂态稳定约束最优潮流问题过程中产生的多个逼近全局最优点的稳定和不稳定点来构成微分进化算法的初始种群,将两者结合起来构造成求解多故障TSCOPF的混合算法。在3机和10机试验系统上的计算表明,所构建的混合算法收敛性快且全局搜索能力强。     

含暂态能量裕度约束多故障最优潮流计算

借助暂态能量裕度对发电机有功和无功出力的解析灵敏度，将暂态能量裕度约束直接加入最优潮流模型中，建立含暂态能量裕度约束多故障最优潮流逐次线性规划模型，采用单纯形法求解，取得了较好的效果。此外，还提出了根据大步长单故障最优潮流近似计算获得的暂态能量裕度进行故障扫描方法，并寻找到同一失稳模式下影响系统稳定的关键故障，验证了满足关键故障稳定性要求的最优潮流解可以同时满足同失稳模式下的其它故障的稳定约束。新英格兰10机39节点系统的最优潮流及暂态稳定计算验证了所提方法的有效性。所有优化结果均用一个在电力系统中广泛使用的暂态稳定仿真程序进行了验证。     

安全约束最优潮流的实用模型及故障态约束缩减方法

针对大型电力系统安全约束最优潮流(SCOPF)问题具有的计算规模庞大、求解困难的特点,提出了基于潮流转移关系的SCOPF实用模型及故障态约束缩减方法。首先通过预想故障分析建立故障前后的有功潮流转移关系,将故障态支路有功潮流描述为基态支路有功潮流的函数,从而将故障态支路有功潮流约束描述为基态支路有功潮流的线性不等式约束;然后通过对并联线路或并列主变压器进行分组,利用组内支路的有功潮流分布关系减少需监视的支路规模;最后利用设备短时通流能力明显大于其长期通流能力的特征对故障态支路潮流约束进行过滤,以尽可能减小SCOPF问题的计算规模。IEEE 14节点测试系统和华东电网的仿真分析验证了所提模型及约束缩减方法的正确性和有效性。     

抑制大规模连锁脱网的风电汇集区域电压预防控制策略

风电场连锁脱网事故给风电并网带来了新的挑战。传统无功优化虽能得到较好的优化控制量,但当风电场N-1脱网,并且在风电场慢无功补偿设备未能快速动作的情况下,系统潮流重新进行分布,从而导致节点电压不能满足安全约束条件。因此,文中建立了带风电场安全约束条件的无功优化模型,以最大化风电安全接纳量和最小化系统网损为目标,保证系统电压在正常情况下和N-1脱网后均能满足安全性要求。其次,采用Benders分解算法求解该优化模型,将优化模型分为主问题和若干子问题,通过主、子问题的交互迭代得到最优解。采用某风电基地9个风电场的实际算例对所提方法进行验证和分析,与传统无功优化的对比结果表明安全约束无功优化能保证系统正常和故障下的电压安全性,是抑制风电场连锁脱网的一种有效预防控制措施。此外,详细分析了风电场容量、风电机组无功调节容量与最大风电接纳量间的关系,为风电场运行调度提供支持。