基于深度学习的多输入特征融合的暂态电压稳定性评估方法

暂态电压稳定性评估是电力系统稳定性评估中的难点和重点。提出一种基于深度学习、考虑多输入特征集的暂态电压稳定性评估方法,首先建立包含故障前、故障发生时刻、故障切除时刻的多输入故障集;然后基于深度学习建立卷积神经网络并离线训练PMU数据,最终达到快速准确评估暂态电压稳定性的目的。仿真结果表明,提出的评估方法与现有的神经网络、最小二乘支持向量机方法相比,在准确率、评估速度2方面有着较大提升。     

计及动作安全裕度的节点电压脆弱性评估

针对电力系统安全问题,定义了节点动作安全裕度指标,结合传统节点电压脆弱性评估指标,对预想事故下的节点电压脆弱性进行分析,建立了计及动作安全裕度的节点电压脆弱性评估指标。通过对IEEE14、IEEE30母线系统的仿真,结果表明节点事故动作安全裕度的引入部分改变了传统节点电压脆弱度的排序,与传统节点电压脆弱性评估结果相比,更全面考虑了事故发生概率以及事故保护作用和故障操作对节点脆弱性的影响,提高了不同事故下节点电压脆弱性的评估精度,验证了该方法的和合理性与有效性。     

计及动作安全裕度的节点电压脆弱性评估

针对电力系统安全问题,定义了节点动作安全裕度指标,结合传统节点电压脆弱性评估指标,对预想事故下的节点电压脆弱性进行分析,建立了计及动作安全裕度的节点电压脆弱性评估指标.通过对IEEE14、IEEE30母线系统的仿真,结果表明节点事故动作安全裕度的引入部分改变了传统节点电压脆弱度的排序,与传统节点电压脆弱性评估结果相比,更全面考虑了事故发生概率以及事故保护作用和故障操作对节点脆弱性的影响,提高了不同事故下节点电压脆弱性的评估精度,验证了该方法的和合理性与有效性.     

面向暂态电压稳定评估的卷积神经网络输入特征构建方法

以卷积神经网络(CNN)为代表的深度学习算法在电力系统暂态电压稳定评估中开始得到应用,但其输入特征的构建方法及合理性验证未得到充分的研究。面对交直流系统暂态电压稳定评估,提出了一种适用于CNN的输入特征构建方法。首先,基于双阶段分区来降低输入特征的维度和冗余度,即先依据系统拓扑关系和地理位置约束给出初始分区结果,再以节点的暂态电压特征相似性进行聚类,得到降低维度和冗余度后的最佳分区方案;然后,在分区结果的基础上,考察影响交直流系统暂态电压稳定的关键因素,构建兼顾稳态特征量和多维度故障信息的输入特征;最后,将所构建的输入特征应用于CNN暂态电压评估模型,并采用实际电网数据进行验证。仿真结果表明,所提方法较传统特征选择方法具有更高的准确性。     

隐含层对人工神经元网络电压安全评估的影响

电力系统电压安全评估对电力系统运行与控制的安全性、稳定性是极其重要的。隐含层对 人工神经元网络(ANN)训练的速度、精度和收敛性有很大的影响。该文利用ANN对某一实 际电力系统进行电压安全评估，并讨论了隐含层数和隐含节点数对神经元网络的影响。     

结合图嵌入算法的电力系统多任务暂态稳定评估

电力系统功角稳定与电压稳定是电力系统安全稳定运行的基础,稳定性分析是制定稳定控制策略的依据之一。考虑电网拓扑对电力系统暂态稳定性的影响,利用Node2vec图嵌入算法将电网拓扑映射为低维稠密矩阵,获得电力系统的空间拓扑特征向量,并将其与电气量测数据相组合形成重构数据集,作为评估模型的输入。考虑到电力系统多种稳定性问题往往交织在一起,首先,提出了基于多任务学习的暂态稳定评估模型,并实现了电力系统功角稳定性和电压稳定性的同步评估;然后根据评估结果,确定电力系统失稳区域并实现可视化;最后,采用新英格兰10机39节点测试系统验证了评估模型的有效性。     

基于输入-状态稳定性理论的双馈风机稳定性分析

近年来风电机组装机容量增长迅速,评估其对故障后电力系统的电压稳定性的影响具有重要意义。本文基于与输入—状态稳定（Input-to-State Stability, ISS）理论等价形式的积分—积分估计提出一种稳定性量化评估方法,对含双馈型风机的电力系统稳定性进行量化分析。该方法的优势是既能考虑外部扰动的幅值信息,又能包含其随时间波动的信息。本文首先基于子系统的量化评估结果,根据小增益定理,提出系统层面的稳定性量化评估准则;然后,利用所提出的量化稳定性评估方法对含双馈型风机的电力系统进行量化稳定性评估;最后,建立含双馈型风机的电力系统仿真模型,通过时域仿真验证了量化稳定性分析方法的有效性。     

大规模电力系统静态电压安全评估

静态电压安全评估对于保障正常输电、负荷稳定运行具有重要意义。随着全国互联电网的发展,电力系统变得规模庞大且结构复杂,针对全网故障的裕度评估工作往往十分繁重。在综合考虑效率和准确性的基础上,提出了一种静态电压安全评估方法。该方法以电压水平为约束条件,定义了电压安全裕度,利用基于二分法搜索算法的故障筛选得到严重故障集以减少计算成本,然后采用动态潮流模型和算法计算各故障限制下的有功功率裕度指标,再对其中裕度较低的故障进行更为详细的时域仿真分析验证。基于南方电网开展了计算分析,结合时域仿真结果,探讨了相关动态潮流模型的影响。结果表明,所提出方法既避免了大量仿真计算,又给出了严重故障详细信息,可有效应用于实际电网安全运行分析。     

考虑信息设备故障的分布式电压控制系统风险评估

随着主动配电网的持续发展,电力系统对信息系统的依赖越来越严重,信息设备的随机故障给配电网电压控制带来巨大挑战。为评估信息设备故障对配电网分布式电压控制的影响,首先分析了配电网分布式电压控制系统的组成、控制机理及一致性算法的原理;其次建立了光伏出力运行场景模型和信息设备故障场景模型;然后提出了分布式电压控制下计及信息设备故障影响的电压评估方法,建立了评估指标并给出计算方法;最后通过算例仿真,对比分析了不同类型、位置的信息设备故障对电压的影响,并计算电压风险,结果表明枢纽代理节点故障带来的电压风险最为严重,应根据源荷不平衡程度进行通信网配置。     

基于深度学习的电力系统暂态功角与暂态电压稳定裕度一体化评估

随着面向高比例可再生能源新型电力系统的转型,系统运行特性日趋复杂。暂态功角稳定(transientangle stability,TAS)与暂态电压稳定(transientvoltagestability,TVS)问题相互耦合且频发,为系统安全稳定评估带来严峻挑战。研究首先采用变步长二分法通过调用PSASP从时间维度上构建了暂态电压与暂态功角的稳定边界。研究了不同故障位置、感应电动机占比、负荷率对稳定边界的影响并依托边界确定主导失稳模式。其次提出一种基于注意力机制与一维卷积神经网络融合的电力系统功角稳定及电压稳定裕度评估的新方法。该方法直接面向测量数据,将节点稳态与暂态运行的电压幅值、有功功率、无功功率数据作为输入特征,节省了数据处理时间。通过一维卷积神经网络构建输入特征与极限切除时间的映射,利用注意力机制进一步提高了模型预测效果。通过新英格兰IEEE39节点系统进行分析验证,结果表明该方法可以实现暂态安全裕度的快速评估且具有较高的预测精度。     

暂态电压安全预防控制优化的轨迹灵敏度法

建立电力系统暂态电压安全分析的微分代数方程组模型,并提出求解其预防控制优化问题的暂态电压安全约束最优潮流模型。在该模型中,暂态电压安全约束包括防止系统发生暂态电压失稳和暂态电压延时恢复2个方面;目标函数为系统运行费用最小;控制变量为发电机的有功输出、无功输出、有载调压变压器变比和并联电容器组投入电纳。基于轨迹灵敏度法,得到暂态电压安全约束函数与控制变量之间的近似线性增量关系,从而将优化控制模型转化为非线性规划模型。引入二次罚函数处理变压器变比和并联电容器组电纳等离散控制变量,并采用非线性原对偶内点法求得优化模型的解。对IEEE39节点系统的分析计算验证了所提出的优化模型和算法的正确性和有效性。     

暂态电压稳定性及电压跌落可接受性

阐述了暂态电压稳定,暂态电压跌落可接受和暂态功角稳定三者之间的关系,把电力系统同时保持暂态电压稳定和暂态电压跌落可接受称之为暂态电压安全,把电力系统同时保持暂态功能稳定和暂态电压安全称之为暂态安全。     

考虑静态电压安全的输电阻塞管理

在电力系统中,输电网络是电力市场的基础和载体,过负荷或违反静态电压安全指标是输电阻塞的主要表现.阻塞将降低电力市场的公平有序竞争,削弱输电系统稳定性,降低电能质量,增加能量成本.因此,研究由于违反静态电压安全标准引起的系统阻塞问题,对于保证电力市场的正常运行和提高电力系统的效率具有重要的现实意义.考虑有载调压变压器以及可投切电容器组在保证系统安全性方面的重要作用,本文把这两个控制方法引入阻塞管理的优化策略中,与发电机组再调度一起,共同优化以处理由于系统静态电压安全引起的阻塞问题.     

Power system voltage stability and security assessment

The purpose of this investigation is to review the recent research progress in voltage stability and security assessment of power systems. This paper presents the fundamental concepts of voltage stability, gives a short recall of the classical voltage theory and different criteria currently available for predicting voltage collapse problems in power systems, which have been associated with multiple power flow solutions, bifurcation, dynamics of tap changers, stochastic loads, singular values, etc. The various methods for studying voltage collapse are compared. The application of expert system techniques to assist in the decision-making process of the reactive power/voltage control problem of power systems and future research directions towards voltage stability and security assessment will also be proposed in this paper.     

Cost-based reactive power pricing with voltage security consideration in restructured power systems

In the restructuring power industry, voltage security has become a challenging problem since power systems tend to operate closer to security boundaries and as a consequence, the voltage instability, which is caused by insufficient reactive power supply, poses a serious threat to system security and reliability. Establishing an equitable and effective reactive power market with consideration of the voltage security problem is very important to provide a reliable restructured power system. Therefore, this paper proposes a cost-based reactive power pricing, which can integrate the reactive power cost minimization and the voltage security problem into the optimal power flow (OPF) problem, and the sequential quadratic programming (SQP) is employed to solve the optimization problem. The effectiveness of the proposed method is verified using a modified IEEE 14-bus system. A study on the effects of the voltage stability margin (VSM) requirement under normal condition and contingencies on the reactive power cost is also presented.     

基于风险理论和模糊推理的电压脆弱性评估

该文分析了在电力市场环境下传统的电力系统电压安全评估方法存在的缺陷，论述了实行电压脆弱性评估的必要性，应用了电压脆弱性概念：该概念综合反映了电压的安全水平以及系统运行条件变化对其的影响：并用电压风险指标和风险指标变化率分别表示电压的安全水平以及系统运行条件变化对其的影响；采用模糊推理方法，结合运行人员的经验，由电压风险指标和风险指标变化率推理出电压的脆弱度，为运行人员决策提供了有力支持。基于该方法编写了电压脆弱性评估软件，新英格兰39节点算例证明了该方法的有效性以及软件的实用性。     

Conceptual designs of AI-based systems for local prediction ofvoltage collapse

Vulnerability of modern power systems to locally initiated voltage collapse gives rise to a need for methods to measure local voltage security and to predict voltage instability. The paper presents a novel architecture based on a suite of AI technologies and three-dimensional PQV surfaces which provides prediction of local voltage collapse and indices of system voltage security. Robustness and adaptation are demonstrated on difficult and realistic power system simulation models     

基于轨迹灵敏度的紧急切负荷优化算法

超/特高压直流远距离、大容量输电使受端电网发生大功率缺额的概率增加。为防御失去大电源导致的电网安全稳定破坏,提出了一种兼顾暂态安全性和经济性的紧急切负荷优化模型,并设计了高效求解方法。优化模型以总切负荷代价最小为目标,计及暂态电压安全、暂态频率安全和切负荷量约束。暂态安全性均基于时域轨迹严格评估,是带时域参数约束的大规模非线性规划问题。分析了问题最优解的特征,针对带时域参量约束的非线性规划无法直接求解的问题,利用轨迹灵敏度将安全约束线性化,将问题转化为线性规划求解,并通过逐次迭代保证解的一致性。以实际省级电网为例进行仿真分析,验证了算法的有效性。     

An approach for real power scheduling to improve system stability margins under normal and network contingencies

In the present day power system planning and operation, considerable interest is being shown in system security and stability analysis. Pattern of load sharing/generation scheduling that results in heavy flows tend to incur greater losses, threaten stability, security and ultimately making certain generation patterns undesirable. Generation schedules mainly based on economic criteria may lead to lower reserve margins and therefore diminished reliability is a serious concern for the systems. With increased loading of existing power transmission systems, the problem of voltage stability and voltage collapse has also become a major concern in power system planning and operation. While the voltage stability is more dependent on the reactive power sources/voltage profile in the system, it is also a function of real power flows. In this paper, network sensitivity between load voltages and source voltages to compute voltage stability index (L), is used as the basis to evaluate desirable load sharing for improving stability margins. The proposed method has been tested on typical sample systems and also on a practical 24-bus equivalent power system, and results are presented to illustrate the proposed approach.     

基于风险的电力系统低电压安全预警

分析了电力市场环境下传统的电力系统电压安全评估方法的缺点,提出了基于风险的电力系统低电压安全预警。该方法充分考虑了事故发生的可能性和事故发生对系统电压造成的后果,综合得出了系统的低电压风险值,根据该风险值对系统的电压安全情况进行了分级预警。IEEE30节点的仿真算例说明了该方法的有效性。