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。     

基于拓扑连通性约束遗传算法的主动解列断面搜索

随着大规模新能源互联电网的发展,电力系统发生连锁故障的风险越来越高,适当的主动解列可以阻止故障的传播。为解决主动解列断面求解过程中的系统拓扑连通性和计算复杂度高的问题,提出了一种含拓扑连通性约束遗传算法的主动解列断面搜索方法。该方法首先构建了解列断面搜索的数学模型,然后基于图论知识提出了一种系统拓扑连通性约束,并加入到遗传算法中。同时提出了一种系统拓扑简化和预处理方法。最后将简化后的系统拓扑和数据输入到含拓扑连通性约束的遗传算法中进行主动解列断面的求解。IEEE 118节点系统算例表明,所提算法能够保证求解出的主动解列断面具有拓扑连通性且有功功率基本平衡,系统拓扑简化和预处理方法能够有效提高算法的运行效率。     

一种考虑风电场并网的大电网快速主动解列策略

针对高风电渗透率电力系统的快速主动解列问题,提出了一种两阶段高风电渗透率下大电网全时段快速主动解列策略。在第一阶段,通过修正系统的收缩导纳矩阵将风功率进行等值,离线计算出电机耦合程度的分类结果并对其功角拉普拉斯矩阵进行在线修正,进而在线获得当前的同调分群结果;在第二阶段,以图论为基础,通过约束谱聚类算法将解列断面搜索问题转换为广义特征值求解问题,并运用改进k-means算法快速求取实时的最优解列断面。最后通过IEEE 118节点系统仿真,验证了所提策略的正确性、有效性和快速性。     

采用“分区+搜索”模式的大电网最优解列断面搜索方法*

针对大电网受到大扰动失稳后失步崩溃前应及时进行解列的问题,提出一种"分区+搜索"模式的最优解列断面搜索方法。该方法首先选择扰动前后各节点电压幅值和相角的变化量作为特征量,采用模糊C均值聚类算法将电网结构分为稳定区域、扰动区域和解列区域。然后以最小潮流冲击为目标函数,采用Edmonds-Karp算法和Dijkstra算法在解列区域求解出最优解列断面。该方法不需要对电网结构进行化简计算,且计算复杂度较低,可以在线获得最优解列断面。通过对IEEE 118节点系统和某实际大电网系统进行仿真计算,并与现有方法进行对比,证明了该方法的有效性和快速性。     

考虑柔性直流落点约束的最优主动解列断面搜索算法

当电力系统遭受严重扰动后,主动解列策略是防止灾害性大停电事故积极而有效的手段,其核心内容是搜索最优解列断面,通常理解为是一种含约束的组合优化问题。提出了一种基于谱聚类的考虑柔性直流落点约束的最优主动解列断面搜索算法,该方法通过谱聚类算法将电力系统的最优解列断面搜索问题映射为图的分割问题进行求解,直接求取最优解且计算速度较快;以最小有功潮流冲击为目标函数,最小化解列后系统潮流的改变提高了孤岛系统的暂态稳定性;考虑了基于电压源换流器的高压直流输电(VSC-HVDC)的终端落点作为约束条件,将VSC-HVDC的终端置于不同孤岛内可实现孤岛间功率的交换,降低了系统整体恢复稳定的成本。最后通过IEEE 10机39节点系统以及厦门系统实际算例的仿真验证,证明了该方法的有效性和快速性。     

带连通性约束的蚁群优化算法主动解列断面求解策略

传统解列算法在实际系统断面搜索过程中面临两个难题:一是求解复杂度很高,属于NP难题;二是求解过程未考虑连通性,可能出现孤立发电机节点。因此,该文提出了一种带连通性约束的蚁群优化算法主动解列断面求解策略。该策略首先构建了主动解列的数学模型,然后将上述模型映射到具有单目标函数多约束条件的蚁群算法中,最后在充分保证连通性约束的基础上对该模型进行优化求解,获取具有最佳目标函数的解列断面。IEEE-118节点系统和某实际电网的仿真结果验证了文中所提方法的有效性与快速性。     

大电网互联格局下的解列断面双阶段搜索方法

针对大区互联电网受扰失稳后应及时进行解列的问题,提出了一种解列断面双阶段搜索方法。首先,基于有功对相角的灵敏度计算各母线节点之间的电气距离,利用K-medoids算法对互联电网进行预分区,再将子区域进行聚合,得到互联电网的初始简化结构图;然后,构建主动解列断面搜索的数学模型,设置有功不平衡功率最小的目标函数及约束条件;最后,利用改进的蚁群算法求解最优解列断面。结果表明所提出的双阶段解列断面搜索方法在不丢失可行解的情况下可将IEEE 118节点算例和某实际大电网算例分别简化为20节点与310节点的系统,并在不平衡功率分别为1.01 MW和189.1 MW搜索到了解列断面,总过程耗时分别为0.21 s与4.35 s,满足了解列搜索过程所要求的快速性与有效性。     

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。     

基于改进LFM算法的主动解列断面搜索方法

针对传统解列断面算法复杂度高的问题,提出一种基于改进LFM算法的解列断面搜索方式。首先,基于节点间电气联系和能量转移分布熵完成电网加权复杂网络建模;其次,基于主动解列断面约束条件,对LFM算法做适应性改良;最后,通过改进LFM算法得到解列断面,并在IEEE39节点系统中验证了算法有效性。仿真结果表明,改进LFM算法可充分考虑传统解列断面的约束条件,在算法具有较低复杂度的同时对系统运行状态更强的适应性。     

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。     

划分函数的递推性质

引入了上划分集 ,得到了上划分函数q(n ,m)的若干定理 ,证明了划分函数 p(n)与上划分函数 q(n ,m)之间联系的两个重要结论 ,给出了直观计算 q(n ,m)的一个表格     

基于动态分区的电网状态估计方法

针对传统固定分区方法无法反映电网运行拓扑结构发生的变化,导致其计算效率不高,提出一种新的动态分区方法,基于电网运行物理拓扑结构,逐一搜索出所有辐射状网络分区、仅存在唯一电气连接线路的分区和仅存在唯一电气连接节点的分区,并在此基础上提出一种基于边界节点状态量灵敏度协调的整体状态估计方法。通过两个算例验证该方法能够快速响应电网拓扑变化,降低某区域中量测数据误差对其他区域状态估计结果的影响,提高了电网状态估计的整体准确率。     

750/330 kV受端电网合理分区规模研究

随着330 kV受端电网主变台数增加,电网联系日益紧密,西北电网330 kV母线短路电流水平逐年增高,电网分区运行成为限制电网短路电流的重要措施。通过总结分析陕甘青地区典型的750/330 kV受端电网结构特点,考虑主变台数、主变容量及站间距离长度等因素,构建了单站独立供电、两站分区或三站链式分区的受端电网分区等值模型。通过分析典型分区模型短路电流水平及分区内主变负载率情况,确定了分区内主变台数的上下限,提出750/330 kV受端电网合理分区规模为2~3座750 kV变电站和约4~6台主变带一片330 kV电网。最后通过青海实际750/330 kV电网验证了所提750/330 kV受端电网分区规模的有效性。     

电网在线暂态电压安全分析的降维方法

近年来,随着中国可再生能源的发展以及交直流混联电网的形成,电力系统暂态电压安全问题越来越突出。对于大电网进行在线暂态电压安全分析十分必要,但因存在维数灾问题导致其在线应用困难。关键挑战在于需要处理高维电压时序轨迹(时间维)、大量预想故障(故障维),以及众多节点和无功设备(空间维)。传统的无功电压分区方法无法应对以上挑战。为此,提出了一种面向暂态电压安全分析的降维方法,包括基于高维电压时序轨迹的暂态电压安全性量化评估方法、面向大量预想故障的代表性严重故障筛选方法,以及故障相依的动态电压分区方法。这3种关键方法分别从时间、故障和空间维度对原问题进行降维。基于IEEE 39节点系统和实际电网模型的仿真验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于分区等值模型的500 kV受端电网分区供电理论

随着电网联系越来越紧密,电磁环网带来的短路电流超标问题凸显。合理的电网结构是限制电网短路电流的基础,通过分析总结我国受端电网的典型分区结构,基于电路等值理论构建了单站供电、两站手拉手、三站链式或环网等受端电网典型分区供电模型。对不同分区模型不同位置故障时的短路电流进行理论计算,并通过与实际电网短路电流计算结果进行比较验证了等值模型和计算方法的正确性。兼顾供电可靠性和短路电流水平,并考虑分区内电源接入和站间线路长度,提出500 kV受端电网分区以2~3站的4~6台主变压器为宜,该原则下若分区内仍存在短路电流超标问题则进一步采取线路串抗的限流措施。     

一种考虑发电机同调分群的大电网快速主动解列策略

针对当前主动解列研究中的快速性难题,提出一种考虑发电机同调分群的大电网快速解列策略。该方法在构建大电网图论模型基础上,第一步采用SW(Stoer-Wagner)算法求解发电机动态连接图的最小割,获得发电机分群结果;第二步以最小潮流冲击为目标函数,通过改进的Dinic最大流算法快速搜索最优解列断面。这两个步骤的解列策略,无需对全网进行化简,能够在线获得全局最优解列断面。通过对IEEE 118节点系统和华中电网系统的仿真计算,验证了该方法的正确性、有效性和快速性。     

用工控PC实现对SOVEMA穿壁焊机轴控系统的改造

SOVEMA(索维玛)公司生产的穿壁焊机是中国蓄电池行业大量引进的产品,但其轴控系统故障相对较多,特别是老机型。通过对其总体控制系统的研究,特别是对其上位计算机和PLC之间接口信号的深入研究,找到用工控PC取代原设备的上位计算机控制系统的入口,开发了原设备功能相同的核心控制软件,并将原设备的英文显示界面改造为中文界面,实现了对SOVEMA穿壁焊机轴控系统的改造。本改造项目已成功应用于湖北骆驼蓄电池股份有限公司襄樊分公司等。     

母线槽CAD系统中自动分段的研究与应用

本文介绍了母线槽施工计算机辅助设计软件ＪＤＭ－ＣＡＤ中自动分段的实现原理和过程。自动分段功能采用了参数设计法,用户通过改变分段参数对分段结果进行控制,具有操作简单、准确率高、适用性广等优点。     

穿壁焊原理与工艺探讨

从热量、质量平衡两方面分析穿壁焊原理 ,通过焊接的过程及焊点形成机理分析了影响穿壁焊的工艺因素 ,提出穿壁焊机调整方法。     

基于可控主导节点的电压分区及电压校正的研究

在实际电网中,传统的电压分区往往会使区域中的主导节点电压处于不可控的状态.针对这种情况,文章提出了基于可控主导节点的电压分区及电压校正方法:在电压分区中,将区域划分和主导节点的可控能力相结合,并在电压分区中采用可控主导节点和区域划分间的递归迭代,以行政划分作为迭代初始值,提高了区域划分的计算速度和分区的准确性;在电压校正中,考虑了区域联络线节点的电压变化,并以此作为反馈添加到传统的二级电压控制中.文中的电压分区及电压校正方法在福建电网自动电压控制中的应用效果证明了其正确性、可靠性及实用性.