大规模风电并网电力系统运行风险评估与分析

提出了一种考虑风电功率误差分布的电力系统改进风险评估方法,较传统评估方法更加精细地计算了系统运行风险。采用t-location scale(TLS)分布描述风电功率预测误差分布,与传统正态分布相比,可以更准确地描述风电预测误差分布情况。采用最优交流潮流模型计算最小切负荷量、节点电压和线路有功功率,与传统直流潮流模型相比,可以得到更准确的切负荷量和线路有功功率信息。计算了系统切负荷风险指标、电压越限风险指标、线路有功功率越限风险指标、电压崩溃风险指标,并引入了综合风险指标,结合风险等级的评判方法,更加全面合理地评估了系统运行的风险。此外,讨论和分析了不同风电接入节点、不同接入容量以及不同替换容量对系统运行风险的影响。从系统运行风险的角度,为电力系统规划风电接入容量和节点提供参考。最后,以IEEE RTS-79系统为例,对所提的方法和模型进行了分析和验证。     

采用内点法的多目标低电压风险优化

随着现代电力系统的飞速发展与日趋复杂,一次故障或者扰动有可能给系统带来极大的风险。仅仅对当前潮流断面进行风险评估已无法满足安全性的要求。文中将风险理论与优化方法相结合,在以发电费用最小的最优潮流基础上,考虑对事故后低电压风险的优化控制,建立了一个多目标的优化模型,用以协调故障后系统运行的安全性与经济性;采用矢量化原对偶内点算法对该模型进行求解;选取河南某市电网作为算例,进行低电压风险优化控制的测试,分析了该电网故障后的电压安全性与运行经济性。算例测试结果与该电网运行情况相符,验证了算法的正确性与计算效率。     

考虑实时和潜在因素的城市配电网风险评估模型和方法

为了对城市配电网的风险水平进行准确评估,建立了配电网风险评估模型,并提出一种风险评估方法。从运行风险和网架风险两个方面建立配电网的风险评估模型,运行风险反映了配电网当前运行状态下的风险,网架风险反映了网架结构方面存在的潜在风险。通过建立相应的配电网风险指标体系,并结合风险量化值的计算及风险等级的划分确定配电网综合风险水平,在计算风险量化值的过程中采用变权重和对数合成相结合的方式。算例表明所提出的城市配电网风险评估模型和评估方法能够有效地评估配电网的风险。目前,该风险评估模型及方法已在某供电局得到了初步应用。     

基于"增量法"下的电网投资风险评估模型

研究了电网投资中的影响供电企业效益的风险变量,根据变量物理意义构造概率分布函数,改变了传统的电网改造技术经济评价方法中把售电量、售电电价、购电电价、供电可靠率、线损率等因素作为固定值处理的做法.在此基础上,提出了一种市场环境下的电网投资改造项目的风险评价方法,利用"增量法"建立风险评价模型,计算出计及各类风险因素的项目净现值的期望值和方差,量化电网投资风险.最后通过案例分析表明,该评估模型能较好处理评估中的各类不确定因素,定量评估项目风险,是一种行之有效的、适合电网投资改造项目风险评估的方法.     

基于潮流转移和追踪的含风电电力系统运行风险评估

为实现含风电电力系统运行风险快速评估,提出了一种基于潮流转移和追踪的风险快速评估方法。首先,考虑风电出力波动与时间和风速的相关性,基于Markov理论建立了风速相依的风电出力波动模型;其次,为提高系统状态分析效率,通过推导节点转移分布因子和适用于多支路开断的支路开断分布因子来实现快速潮流计算,避免了潮流迭代计算;然后,建立了基于潮流追踪的负荷削减模型,采用潮流追踪理论筛选出最有效的控制节点集合,将全系统范围内寻优转化为局部范围内寻优,在改进潮流计算算法和负荷削减模型2个方面实现了运行风险快速评估;最后,通过IEEE-RTS79系统的仿真分析,验证了所提模型的准确性和有效性,进一步计算切负荷风险指标和线路越限风险指标以分析不同风速条件对系统运行风险评估的影响,为含风电电力系统运行风险评估提供参考。     

考虑风电出力不确定性的电力系统运行风险评估

采用Beta分布对风电短期预测值给定后的风电场实际出力的条件概率进行建模,结合系统中元件和负荷等的概率模型,给出了运行风险评估中应该考虑的各种不确定性模型。通过切负荷和低电压严重度函数计算了系统的EDNS和低电压风险值,最后,通过对修改的IEEE-RTS79系统进行仿真。     

基于输电断面识别的电力系统连锁故障风险评估模型

提出了一种改进的电力系统连锁故障风险评估模型。该模型综合考虑了线路故障概率的泊松分布特性以及实时潮流大小的影响,给出了线路停运概率的直线分段拟合计算方法。通过分析连锁故障对供电方和用电方的双重影响,采用母线低电压、潮流相对转移量、系统相对失负荷量作为连锁故障的后果评估函数。所提算法在连锁故障的某一环节选定后,利用有功增加因子先识别剩余网络中相对于该故障环节的输电断面,再在输电断面所含支路中选择下一故障环节,避免了全网遍历搜索。最后对IEEE 39节点系统进行了仿真分析,证明了该方法的有效性。     

基于输电线路脆弱性评估的连锁故障预防控制

针对电力系统中线路故障可能引起的连锁反应故障,提出一种基于线路脆弱性评估的连锁反应故障预防控制方法。考虑系统低电压、频率的变化以及潮流转移的严重度函数,以故障发生的可能性和严重性的乘积作为风险指标对事故链及输电线路进行风险评估,通过线路和事故链的风险指标对各输电线路进行脆弱性评估,以此来量化线路故障后对周围电网的影响以及发生连锁反应故障的风险。并基于优化潮流和原对偶内点算法建立了线路脆弱性的预防控制模型,通过对系统控制变量的优化,有效减小了线路脆弱性大小及发生连锁反应故障的风险,提高了系统运行的安全性。通过在IEEE14节点系统仿真验证了该方法的有效性。     

基于贝叶斯网络计及元件联合故障的电力系统可靠性评估

基于贝叶斯网络,将系统元件的联合故障模型引入到网络建模过程中,建立了计及元件故障间联合概率分布的贝叶斯网络模型。采用贝叶斯推理得到系统各元件故障状态及其概率分布,并将其应用到电力系统可靠性评估中,改进了以往贝叶斯网络可靠性评估方法未考虑对系统可靠性指标影响较大的元件故障间关联的不足。在求解故障后潮流时,采用最优潮流(OPF)算法来计算优化后切负荷量,提高了计算的准确度,进一步算得指标,评估得到系统可靠性水平。IEEE-RTS24测试系统算例分析,验证了方法的正确性和有效性。     

基于快速随机潮流的电力系统安全风险评估

电力系统中各种不确定性因素为安全风险评估工作带来困难,随机潮流计算可以计及这些不确定性因素。提出一种基于快速随机潮流的电力系统安全风险评估方法,通过考虑风电时序特性的短期风电功率预测方法构造风电出力多场景;在快速解耦潮流模型的基础上,考虑电力系统功频静态特性,采用以半不变量为基础的改进Von Mises方法获得各状态变量的概率分布函数。除节点电压和支路功率外,可以得到系统频率的概率分布等统计信息,通过各状态变量越限概率和产生后果的严重程度等风险指标全面评估系统风险。IEEE 39节点系统的测试结果表明该方法的计算快速有效,具有在线应用前景。     

输电系统风险评估中的分层分级负荷削减模型

负荷削减计算是输电系统风险评估中的关键步骤。为解决目前负荷削减模型还存在的没有考虑无功潮流和节点电压约束、无法考虑负荷类型削减优先级对风险指标的影响等不足,提出了一种分层分级最优负荷削减模型。按负荷类型重要度从高到低依次分层削减负荷,兼顾就近和最优原则,将参与负荷削减的节点限制在一定分级范围内,减小计算规模。IEEE-RTS6算例表明,所提出的模型在保证准确性的前提下,相比传统方法能够极大减少重要负荷的削减次数和电力不足期望,更符合系统实际运行要求,并一定程度上减少计算时间。     

基于CVaR分析的新能源配电网电压风险评估模型

针对风光等分布式新能源大规模接入给配电网带来反向潮流而造成的电压波动大、局部区域电压偏高的问题,在传统配电网运行风险评估理论的基础上,结合分布式电源、电动汽车和负荷概率模型,采用严重度函数描述了电压偏高、偏低的风险,构建节点电压偏高、偏低的严重性函数。将传统风险评估理论的事故风险评估替换为基于条件风险价值(CVaR)模型,提出了考虑电动汽车和负荷不确定性的事故冲击和损失计算方法,建立了电压波动的CVaR风险指标,提出了分布式电源发电功率、电动汽车充放电功率的特殊函数的估计方法。以IEEE33系统为计算实例,计算了正常运行和预期故障线路2种情况下的电压波动的CVaR风险值,验证了该方法的可行性和适用性。     

基于风险的低压切负荷量的确定方法

针对低压减载方案中切负荷量的问题,利用马尔可夫方法,计算出低压减载方案各种动作情况的概率。在此基础上,结合电压崩溃的风险理论,以在预想事故下所切负荷量为变量,构造方案引入所带来的电压崩溃风险的函数,再以该风险量最小为标准,确定切除负荷量的多少。与传统方法不同,该方法综合分析了各种意外事件、考虑了低压减载方案本身的可靠性。计算处理的信息更丰富,结果更准确。IEEE 14节点的算例表明了该方法计算的有效性。该方案为低压减载方案的设计提供了参考。     

发输电系统可靠性评估的启发式就近负荷削减模型

为提高发输电系统可靠性评估的计算效率,提出了一种启发式就近负荷削减模型,其基本思想是:按照就近原则在故障元件附近的一定区域内通过潮流追踪搜寻能有效缓解系统故障情况的负荷削减节点集。该模型避免了在整个系统范围内进行全局优化以求取最优负荷削减量,因此具有较高的计算效率。通过对RBTS和IEEE-RTS79可靠性测试系统的计算分析表明,该模型能在保持较高精度的前提下大幅度提高计算速度,为缓解发输电系统可靠性评估的计算瓶颈提供了良好的解决方案。     

计及特高压输电线路影响的自组织临界电网风险评估方法

基于自组织临界性理论,在快过程分析中考虑电压控制,通过潮流优化计算和序贯蒙特卡洛模拟,对含特高压输电线路电网的连锁故障情况进行了较为全面的仿真分析。应用相关风险指标对停电风险进行了量化评估。根据系统自组织临界平衡过程,推导出在支路潮流与容量增长平衡建立时日均故障线路数与电网负荷增加率、支路恢复系数以及支路总数的关系,然后通过算例分析说明对电网应用自组织临界性理论进行风险评估的结果与负荷发展水平密切相关。最后应用改进后的自组织临界方法对含特高压输电线路的某区域电网进行停电风险评估,验证了研究工作的有效性。     

电网一次设备状态检修风险评估方法改进

电网一次设备风险评估结论是状态检修辅助决策中的一个重要依据。传统风险评估方法对电气元件在电网中的位置重要性(系统枢纽变电站、地区重要变电站和一般变电站)进行粗略分类定级,没有基于电网潮流的定量计算分析,也未考虑元件检修对电网造成的损失影响,对电力系统元件检修决策难以定量指导。在弥补传统风险评估方法不足的基础上,提出了基于电网安全分析的电网一次设备风险定量评估方法,该方法主要对元件故障后电网稳定情况、减供负荷值等指标进行分析,根据各指标值对电网不同运行方式下一次设备故障的风险损失进行计算,风险损失以货币形式给出。该方法根据设备运行与检修存在风险的比值结果,指导设备状态检修工作。通过实例计算,结果表明改进算法能够更准确地反映设备在电网中的运行状态,弥补了传统评估方法的不足。     

基于估测惯量计算的低频减载方法

新能源发电接入系统的控制方式的不同会给系统的惯量带来不同的影响,研究了基于估测惯量系统功率缺额实时计算方法。首先分析了现有低频减载装置计算系统功率缺额算法的不足。针对这些不足,研究了电压偏移对系统有功缺额的影响,并给出了量化算法;根据扰动后负荷的响应信息,提出了实时辨识系统惯量的方法,由此得到基于估测惯量的系统功率缺额实时计算方法,进而得到最优的自适应切负荷方案。在IEEE 39节点系统下进行孤岛系统的仿真,验证了研究得出的电压偏移对系统有功缺额的影响,以及系统惯量的实时辨识、系统功率缺额实时计算的准确性和有效性。与传统的分轮次动作的低频减载方案相比,所提方案的负荷减载量以及动态频率偏移相对更小,频率恢复稳定能力更强。     

发输电组合系统可靠性评估中的最优负荷削减模型分析

介绍了基于直流潮流的负荷削减线性规划模型和基于交流潮流的负荷削减非线性规划模型的基本原理,对它们各自的优缺点进行了分析,并使用它们对 RBTS(RoyBillinton Test System)可靠性测试系统进行了评估.计算结果表明,直流潮流的负荷削减线性规划模型由于忽略了节点电压约束的影响,存在较大的模型误差,要得到精确的可靠性指标,应该使用基于交流潮流的负荷削减非线性规划模型.     

暂态稳定分析中低压切负荷对仿真结果的影响

负荷模型对电力系统仿真的结果有重要影响,随着系统中电压敏感负荷的增多,短暂低电压发生时负荷的切除对系统仿真结果的影响不可忽略。东北某变电站记录的大扰动实验时的实测数据表明,系统在低电压发生时存在负荷切除现象。10机39节点系统的仿真说明,切负荷现象对系统仿真结果影响巨大。在分析实测数据和原来综合负荷模型的基础上,通过增加有关低压切负荷因子,成功地模拟了电力系统在低压暂态过程中的掉负荷现象,所提出的新模型为研究电网大电压扰动下的动态稳定提供了借鉴。     

基于改进功率介数的电网风险评估

针对国务院599号令《电力安全事故应急处置和调查处理条例》以及《中国南方电网有限责任公司电力事故(事件)调查规程》中强调电网发生事故后对用户侧产生的影响,提出考虑发电机和负荷的社会属性的改进功率介数。利用改进功率介数衡量线路和节点的重要度,并将改进功率介数引入到电网故障后果指标,克服传统风险评估方法对发电机和负荷社会属性及潮流流动影响考虑不足的缺陷。故障后果指标选取了考虑电网一次系统权重和二次系统权重的网络效率、电网的加权潮流熵、电压偏移严重程度以及负荷损失严重程度。针对上述故障后果指标,提出采用直觉模糊层次分析法,同时考虑决策过程中隶属度、非隶属度、犹豫度三方面信息,更为客观地评价电网故障后果的严重度。采用非序贯蒙特卡洛法计算故障概率,最终得到电网故障风险。算例结果表明,所提出的基于改进功率介数的电网风险评估方法可以在强调负荷社会属性的情况下更好评价电网风险。