基于静态和动态安全风险的输电规划(一)确定性的注入功率

按照概率性的N-1准则，采用考虑动态及静态安全风险的输电规划模型，提出“先放松约束，再逐条扩展线路”的优化策略。基于扩展等面积准则（EEAC）稳定性量化理论，评估规划方案的安全风险，根据失稳模式来指导线路的扩展。通过各个优化子问题之间的迭代，克服了多目标优化的困难，同时大大减少了计算量。仿真验证了该模型的合理性和求解方法的有效性。     

计及短路电流限制的输电网双层扩展规划模型

在传统输电网规划中考虑限流措施的优化配置,建立计及短路电流限制的输电网双层扩展规划模型。上层规划模型以输电线路投资和限流电抗器配置投资总成本最小为目标,下层规划模型在上层规划模型得出的线路方案下以限流电抗器优化配置投资最小为目标,上下层交互影响作用,最终由上层规划模型给出满足短路电流水平要求的总体规划方案,包括输电线路建设方案和限流电抗器配置方案。将遗传算法和粒子群算法相结合求解所建立的输电网双层扩展规划模型,并通过18节点算例及其扩展算例验证了该模型和算法的有效性。     

网源协调驱动下考虑网络转供能力的配电系统多目标双层近期规划

提高供电能力和对分布式电源(DG)的接纳是未来环网状配电网扩展规划的新目标。为此,通过引入安全距离这一配电网N-1安全评价指标,提出了一种考虑N-1安全和DG与网架协调的配电网多目标双层优化规划模型。该模型以改造线路、新增负荷接入位置和DG安装位置及容量为决策变量,计及了系统故障负荷的转供和不可控DG出力及负荷波动带来的不确定性。根据模型的特点,利用多场景技术将随机性问题转化为确定性问题,并采用正态边界交点和动态小生境差分进化算法组成的混合策略对模型加以求解。通过算例对比分析了是否考虑N-1安全和网源协调对规划结果的影响,仿真结果表明,所提规划模型能够在提高DG渗透率的同时,挖掘配电网的供电潜力和推迟线路改造;所得规划方案实现了配电网经济效益和安全水平的综合优化,更适用于负荷增长平缓和占地通道资源紧张的城市建成区配电网近期扩展规划。     

考虑极端场景的输电-通信网络协同鲁棒扩展规划方法

为了在满足经济性前提下,尽可能降低极端场景下电力和通信网络故障耦合引起的大面积停电风险,考虑双网结构融合和功能耦合特征,提出了信息物理协同双层(主层、子层)鲁棒扩展规划模型。首先,以投资经济性和极端场景下失负荷损失成本最小为目标,建立双网线路和通信业务路由协同优化的主层模型;其次,在子层模型中,计及线路结构耦合引起的共因失效模式,构建了电力/通信线路多重故障集,并考虑通信失效对电力系统应急调度的影响,基于max-min准则建立最恶劣极端场景最小失负荷损失成本计算模型;随后,采用列和约束生成算法实现两层模型解耦求解;最后,基于IEEE 14 节点信息物理系统进行仿真分析,结果表明,提出的协同规划模型能以经济合理的投资优化双网结构,降低通信系统故障级联影响,提高耦合系统面对极端场景的抵抗力。     

考虑极端场景的输电-通信网络协同鲁棒扩展规划方法

为了在满足经济性前提下,尽可能降低极端场景下电力和通信网络故障耦合引起的大面积停电风险,考虑双网结构融合和功能耦合特征,提出了信息物理协同双层(主层、子层)鲁棒扩展规划模型。首先,以投资经济性和极端场景下失负荷损失成本最小为目标,建立双网线路和通信业务路由协同优化的主层模型;其次,在子层模型中,计及线路结构耦合引起的共因失效模式,构建了电力/通信线路多重故障集,并考虑通信失效对电力系统应急调度的影响,基于max-min准则建立最恶劣极端场景最小失负荷损失成本计算模型;随后,采用列和约束生成算法实现两层模型解耦求解;最后,基于IEEE 14 节点信息物理系统进行仿真分析,结果表明,提出的协同规划模型能以经济合理的投资优化双网结构,降低通信系统故障级联影响,提高耦合系统面对极端场景的抵抗力。     

基于改进蚁群算法的"N-1"安全输电网优化规划

满足N-1安全准则的输电网络扩展规划是一个复杂的非线性组合优化问题。蚁群算法是一种解决组合最优化问题的高效的启发式方法，但容易出现停滞和陷入局部最优。为此，结合满足N-1安全准则的输电网络规划问题的特点，用罚函数方法建立了网络扩展规划性能指标。通过改变蚁群算法中信息增量的选择方法，有效地减小了算法的全局搜索能力和计算效率之间的矛盾。该方法不需初始可行解，在提高计算效率的同时加大了找到全局最优解的概率。通过对IEEE-6节点和IEEE-24节点两个算例的测试，验证了这种方法能有效地解决直接求解满足N-1安全检验的输电网最优扩展规划问题。     

考虑网架对短路电流适应性的输电网扩展规划

随着社会经济的发展,全社会的用电量越来越大,这需要更大更坚强的电网来支撑。输电网的扩展规划是电网发展的决策性工作,关系到整个系统运行的灵活性和费用的经济性。然而,随着建设规模的扩大,输电网中迅速增大的短路电流水平严重地危及着电网的安全稳定。从经济性的角度建立了输电网扩展规划的优化模型,并在规划中考虑了线路的开断对网络阻抗的修正,更精确地计算了短路电流。选取Garver-6节点系统作为算例,基于遗传算法实现了扩展规划的程序流程,验证了优化模型的可行性,证明了在考虑网架结构对短路电流的适应性后,可以找到适应度更好、更经济的规划方案。     

基于静态和动态安全风险的输电规划:（二）计及注入功率的不确定性

与传统电力工业环境相比,市场环境下的输电规划面临的电源建设和需求变化因素更不确定.为了使未来的输电网具有更好的适应性,提出的输电规划模型不仅同时计及了系统静态和动态的安全风险,还考虑了注入功率的不确定性.对该模型给出了基于蒙特卡罗仿真和"先放松约束,再逐条扩展线路"的求解方法,仿真结果验证了其可行性.     

计及静态安全风险的输电网短期综合扩展规划

为兼顾输电规划的经济性与可靠性,建立了计及静态安全风险的输电网短期有功和无功综合扩展规划的数学模型,模型中将线路与无功补偿设备投资的年值费用、年运行费用及年风险费用总和作为目标函数,计及了预想事故发生的概率和交流潮流约束。为了基于交流潮流模型进行静态安全风险评估,提出了一种基于有功静态安全域和电压灵敏度循环迭代的2阶段削负荷方法。首先确定最优校正性控制下的负荷削减量,进而用损失电量的社会产值来衡量风险费用。为应对模型求解计算上的复杂性,给出了一个2阶段寻优算法,该法不仅降低了原问题的求解难度,而且最终可获得若干数目的满意解,辅助规划人员决策。通过巴西南部46节点系统算例验证了模型的合理性和算法的有效性。     

考虑线路可变损耗和收益风险的峰谷分时电价模型对电网规划的影响

近些年随着峰谷分时电价在多个省份的实施,改变了原有的用户负荷特性,使峰、谷负荷差值逐渐缩小,对电网规划中的负荷预测产生了影响。因此,从峰谷分时电价对电网规划的影响出发,分析了峰谷分时电价对电网规划的影响,制定了考虑该影响的规划方案。其次,对峰谷分时电价模型进行优化,分析了线路可变损耗和收益风险对峰谷分时电价的影响,得到了负荷方差越小,线路可变损耗和收益风险越小的结论。优化后的模型考虑了线路可变损耗和收益风险对电网规划经济性和适用性的影响,对电网规划中的变电站容量规划和投资进行修正优化,使得电网规划中的容量规划和投资更加经济,合理。同时得到了最大负荷转移率是联系峰谷分时电价和电网规划的桥梁,传递着峰谷分时电价对电网规划的影响这一结论。最后,通过仿真分析,量化了峰谷分时电价对电网规划的影响程度,验证了文中采用的优化模型具有更好的适用性和准确性。     

改进严重度模型下计及二次系统影响的电网风险评估

提出一种改进严重度模型下计及二次系统影响的电力系统风险评估方法。首先,分析了继电保护隐性故障、自动重合闸成功率以及自动切负荷装置对风险评估的影响,并建立相应的风险评估模型;其次,在基于效应理论的严重度模型中引入重要程度因子,提出改进严重度模型的风险指标量化方法。对改进IEEE-RTS79 节点测试系统进行风险评估,验证了所提模型及方法的合理性与有效性,结果表明,相比于传统风险评估方法,本文所提评估方法更合理、更符合系统实际;通过评估结果辨识电力系统中薄弱环节,为电力系统运维检修和风险管控提供参考和依据。 #$NL关键词：二次系统;隐性故障;改进严重度;风险评估;风险管控#$NL中图分类号：TM715     

Gini Coefficient for Voltage Security Assessment of Multi-stage Transmission Expansion Planning

Due to the voltage security uncertainty caused by construction sequence in multi-stage transmission expansion planning (MTEP) in bulk power grids, it is necessary to appropriately arrange the construction sequence of the MTEP schemes to reduce voltage security risk. The Gini coefficient is widely used to weigh the gap of residents' income distribution. In this paper, the voltage security Gini coefficient is defined as the voltage security risk index of the MTEP scheme, and is presented to quantitatively evaluate the entire voltage security of one MTEP scheme. Voltage security evaluation model of the MTEP is established based on voltage security Gini coefficient. Compared to the stabilization cost, the proposed model directly reflects the voltage security of the MTEP scheme, and the local optimum is avoided. The presented method is applied on the IEEE 118-bus 54-generator test system. Results show the validity and effectiveness of the proposed model.     

多直流馈入受端系统负荷恢复分布鲁棒优化

在含风电的多直流馈入受端系统中,直流系统和风电提供功率支撑可以加快负荷恢复,但不可避免的风电和负荷不确定性问题会给恢复安全带来挑战。为此,提出了一种可以充分利用现有数据降低不确定性风险的恢复决策方法。该方法首先分析直流系统的功率调控特性,建立多回直流功率调控约束模型。其次,构建基于Wasserstein距离的风电出力和负荷模糊集来描述源荷双侧的不确定性。然后,定义恢复风险指标描述不确定性导致的安全越限风险,建立两阶段分布鲁棒优化模型,最小化最恶劣概率分布下的恢复风险。最后,利用对偶理论和big-M方法,将该模型转化为混合整数线性规划问题求解。该方法可充分利用已有数据,提供鲁棒性灵活可调的最优负荷恢复方案,能够平衡恢复过程中的经济性与安全性。算例分析结果表明,所提出的方法可以有力保障各直流传输功率的协调优化和负荷的安全有序接入,消除不确定性带来的运行风险。     

基于短期覆冰预测的电网覆冰灾害风险评估方法

冰雪灾害会严重影响电力系统的安全稳定运行。为准确评估覆冰情况下电网所面临的风险,提出了基于短期覆冰预测的电网覆冰灾害风险评估方法。该方法根据覆冰预测系统预测得到未来数天内的输电线路覆冰厚度,根据时变结构可靠性理论建立了输电线路时变失效率模型,建立了考虑融冰装置的输电线路修复时间模型与融冰装置使用间隔时间的模型;针对传统序贯蒙特卡洛法难以反映覆冰线路时变失效率的问题,提出一种可考虑时变失效率的序贯蒙特卡洛模拟法,并将其用于覆冰灾害下的风险评估。以IEEE RTS-79系统为研究对象,验证了所提模型与方法的有效性;分析了覆冰预测间隔时间和融冰装置数量对电网风险的影响,并给出了相关建议。     

采用条件风险方法的含风电系统安全经济调度

针对风电等新能源发电和负荷的随机性,引入条件风险方法,构建了电力系统条件风险调度模型。为了量化随机性因素所引起的不确定性,以电网安全条件风险价值(conditional value-at-risk,CVaR)作为电网安全指标,取代一般调度模型中的安全约束。由于含随机性变量概率密度的函数积分计算困难,因此将电网安全CVaR函数进行变换和离散化处理,并采用蒙特卡罗模拟和解析法相结合的方法进行计算。含风电随机出力的系统算例表明,采用条件风险约束的电力系统安全调度模型可在不同的电网安全CVaR值、不同的置信水平下,获取相应的侧重经济性或安全性的系统最优调度结果。     

A Risk-Load Relationship-Based Method for Power System Static Security Grading

Probabilistic risk indices can quantify system risk level but cannot help operators judge system security grade qualitatively. This paper proposes a risk-load relationship–based method for power system static security grading, which can establish the relationship between risk index and security grade and help operators to judge system security grade based on probabilistic risk index. In the proposed method, system risk under other operational modes is converted into the security grade under basic operational mode. Thus, when operational mode changes, the security grade change can reflect the degree of system security change and act as a decision support tool for operators. The effectiveness of the proposed method is verified by Roy Billinton Test System (RBTS) and reliability test system.     

协调运行经济性与安全性的电力系统连锁故障风险控制方法

连锁故障对电力系统的危害巨大,因此有必要在连锁故障模拟和风险评估的基础上,实现对连锁故障风险的有效控制。本文提出了一种基于连锁故障模拟和风险评估结果的风险控制方法。首先通过对风险展开式进行近似线性化,求得连锁故障风险的梯度;然后利用风险梯度建立了协调控制优化模型,通过求解得到全系统发电出力调整和切负荷策略,在有效降低风险的前提下最小化控制成本,实现运行经济性与安全性的协调。为了克服线性化带来的较大误差,进一步提出了风险协调控制优化多步迭代方法。4节点测试系统和宁夏电网算例结果验证了所提方法的正确性和计算效率。本文所提方法能够用于离线预想故障分析,并具有在线分析和辅助决策的潜力。     

基于商用密码的新能源集控系统内生安全研究

新能源集控系统跨地域部署,点多面广,面临来自网络空间的不确定性动态攻击风险。利用模糊层次分析法分析新能源集控系统的安全风险。针对非法遥控、非法访问等高危安全风险,从内生安全角度研究系统安全防护方法,提出国产密码技术与DL/T 476—2012规约深度融合方法,用于远程数据通信,并对数据验签、解密失败行为进行安全审计,根据审计结果屏蔽恶意攻击。在数据加密过程中,提出基于Linux随机数生成器(LRNG)的“一次一密”SM4秘钥生成方案,降低了秘钥泄漏风险。编写的程序搭建实验环境对所提方法进行验证,验证结果表明所提方法是可行有效的。     

考虑不确定性物理边界的灵活爬坡备用分布鲁棒经济调度

面对新能源不确定性的影响,需要充分挖掘电力系统的灵活调节能力。为此,提出了一种基于数据驱动分布鲁棒机会约束的灵活爬坡备用经济调度模型。考虑新能源不确定性功率波动的物理边界,利用Wasserstein距离构建模糊集,从而建立更加准确的不确定性模型。采用联合机会约束控制第二阶段安全越限风险,在保证安全鲁棒性的同时,避免过于保守的决策结果。基于仿射决策规则和条件风险价值理论,将两阶段分布鲁棒问题近似为线性模型,从而实现高效求解。以改进的IEEE 9节点系统为算例验证所提方法的有效性,探究了训练样本量对结果的影响,并将所提方法与鲁棒优化方法和随机优化方法进行对比。