一种基于贪心算法的紧急控制策略优化搜索方法

间歇式能源接入、全国电网互联、在线运行保护与控制需求等多重因素对电网紧急控制策略搜索提出了新的要求。为此提出了一种基于贪心算法的紧急控制策略优化搜索方法。该方法选择预想故障集中某一失稳算例进行时域仿真,再根据EEAC量化理论计算每个紧急控制措施性能指标,基于性能指标计算出紧急控制空间中各紧急控制措施性价比,其关键在于计算出采取紧急控制措施前后系统暂态稳定裕度的变化量。然后采用贪心算法在候选紧急控制空间搜索出紧急控制策略。最后通过简单电力系统和实际电网两个算例验证了该方法的正确性。     

关于暂态稳定控制决策优化方法的思考

从优化问题的诸要素出发，分析暂态稳定预防控制和紧急控制的特点，评述其决策优化的现状和困难。这些要素包括系统方程、目标函数、约束条件、控制变量、寻优策略、决策时机和控制时机等。稳定分析需要将当前定性和离线的方法改进为定量和在线的方法，而稳定控制则需要从无自适应、无优化和无协调的概念发展到自适应的优化协调控制。EEAC(扩展等面积准则)或其他将会出现的量化方法所提供的稳定裕度指标，为安全性和经济性的协调、为预防控制和紧急控制的协调奠定基础。“在线预决策，实时匹配”是市场环境中大型电力系统暂态稳定预防控制和紧急控制的发展方向。利用稳定裕度对控制变量的灵敏度信息来指导搜索，同时利用启发式知识来避免局部最优解，构成由启发式和解析式相结合的搜索方法。     

用于在线系统的安控策略优化搜索方法

在线系统的实际应用改变了传统电力系统“离线预决策,在线匹配”的紧急控制方案潜在的控制措施过量或措施失配问题.安控策略的优化搜索是在线系统稳控计算的重要内容.提出一种基于EEAC量化分析理论和二分法搜索技术的安控策略搜索方法,其核心是基于EEAC理论并行计算计及控制空间中候选措施后,系统当前工况下的安全稳定裕度,并据此计算各措施的性能代价比.采用二分法技术搜索针对该工况的最优控制策略.基于该方法的安控策略搜索已在多个电网在线系统中得到实际应用,实例表明,该方法可极大缩短安控策略搜索耗时,提高在线系统运行效率.     

基于支持向量机的电力系统紧急控制实时决策方法

电力系统紧急控制是故障消除后保持系统稳定性、防止事故扩大的重要手段。相比于目前电网普遍使用的离线决策,实时紧急控制决策能够提供更准确有效的控制措施。但实时决策对计算速度的要求极高,传统方法无法胜任。基于支持向量机技术,该文研究了电力系统紧急控制实时决策方法,关键在于利用支持向量机从大量的仿真数据中挖掘系统稳定规则,并用于构造可以实时求取的稳定性约束,由此将大量的仿真搜索从实时阶段转移到离线阶段。该文首先建立紧急控制决策的优化模型;然后利用灵敏度方法将模型中的稳定性约束线性化;接着通过改造支持向量机的分类表达式将其用于拟合,提出能够实时求取的稳定裕度指标,实现灵敏度求解;最后在IEEE39节点系统中进行算例仿真,仿真结果显示:所提出的稳定性指标能够准确反映系统的稳定裕度,同时针对不同的失稳状况该文提出的决策方法能有效恢复系统稳定性。     

交直流电力系统暂态安全稳定在线紧急控制策略并行算法

针对在线策略优化约束和控制措施考虑不足以及计算速度无法满足在线要求等问题,基于参与因子、综合电气距离、无功电压灵敏度及安全稳定裕度,提出了直流系统功率紧急调制、切机、切负荷和局部电网解列的量化控制性能指标和两阶段在线策略优化集群计算方法。在各阶段计算中,依据控制措施性能指标进行措施组合,形成计算任务,按控制代价对计算任务排序形成调度队列,提交集群系统进行并行计算。首先计算暂态功角稳定紧急控制策略,实现直流紧急调制与切机和匹配切负荷的协调;然后,在暂态功角稳定策略的基础上,进行暂态电压和频率安全稳定策略的计算,实现暂态功角稳定控制与暂态电压和频率安全稳定控制的协调。仿真实例验证了算法的有效性。     

基于动态安全域的电力系统暂态稳定预防控制、紧急控制及其协调

针对预防控制和紧急控制之间的互补性特点,建立了预防控制和紧急控制协调控制优化问题的数学模型,并在基于扩展等面积准则的动态安全域的基础上,提出了预防控制措施和紧急控制措施搜索算法以及协调控制的优化策略.在进行预防控制措施搜索时,利用适应度函数解决了失稳模式冲突所带来的初始可行解难以求解的问题,全面反映了不同故障不同失稳模式的动态安全域交集的分布.提出的紧急控制措施搜索算法根据切机搜索过程中失稳模式的改变情况来改变最优切机点,避免了切机负效应的影响.最后在8机32节点的系统上进行的算例验证了所提方法的正确性.     

在线预决策的暂态稳定控制系统

描述了电力自动化研究院开发的,集非自治非线性多刚体系系统运动稳定性的定量分析技术、面向对象的分布式并行处理平台和区域稳定控制装置为一体的在线预决策的暂态稳定控制系统。该系统在线跟踪系统工况,用ＥＥＡＣ提供的受控电力系统的稳定裕度指标,快速搜索对应于给定故障集的、满足一定系统稳定裕度值的、控制代价为最小的控制策略,定期刷新控制执行装置中的控制策略表,从而对电网发展变化、运行方式改变具有很强的自适应能     

电力系统切机/切负荷紧急控制方案的研究

提出了一种电力系统紧急控制中寻找切机／切负荷方案的新方法，该方法将非线性系统稳定域边界理论与稳定控制措施结合起来，通过控制措施所引起的系统平衡点的位移在稳定域边莽外法向量方向上的投影来表征控制措施的有效性。在此基础上，运用线性化方法使控制方案的非线性搜索过程线性化，从而在保证结果准确性的前提下，使计算量大大下降。仿真结果表明，该方法对于在线构造对策表、形成紧急控制方案具有实际的应用意义。     

基于支持向量机的电力系统临界割集暂态稳定可用传输容量快速预测

传统的稳定裕度在转化为电力系统控制措施时比较困难,针对这一不足,提出了基于临界割集暂态稳定可用传输容量(TATC)的暂态稳定裕度表征方法。在此基础上,为了实现TATC的在线快速计算,进一步提出了基于支持向量机(SVM)的TATC快速预测模型。IEEE10机39节点仿真结果表明,相对于临界切除时间,TATC能够从控制的角度对系统的暂态稳定裕度进行更加细致的划分,便于电网运行人员根据TATC结果快速制定出有针对性的预防控制和紧急控制措施。同时,所提TATC预测模型,在200个样本规模下的预测准确率在97%以上,并且随着样本规模的增加,模型预测准确率有着进一步的提升空间,具有良好的在线应用前景。     

综合多类型措施的频率紧急协调优化控制研究

随着电网精益化运行要求的提高,直流紧急功率支援、发电出力快速升降、负荷控制等连续调节型控制技术在当今电网运行控制中得到越来越多的关注。针对我国新能源及跨区特高压直流规模不断扩大形势下电网面临的频率突出问题,分析了故障后暂态频率安全特性及控制需求,计及各类控制措施响应特性、控制代价及暂态频率安全裕度量化指标,制定了多类型控制措施的协调配合原则和思路,提出了一种综合多类型措施的频率紧急协调优化控制决策方法。在保证电网频率安全的前提下,通过协调连续和离散控制措施,降低电网故障后频率控制代价,适应了现代电网精益化频率稳定控制要求。基于实际规划特高压直流送端电网,仿真验证了所提方法的可行性。     

直流换相安全性与混联系统同步稳定性的量化分析与协调控制

定量地分析电力系统工况与故障场景对直流换相安全性及系统同步稳定性的影响,提出设备保护与系统保护之间协调优化的思路。基于反映直流换相安全性的量化指标及反映电力系统同步稳定性的扩展等面积准则（EEAC）裕度指标,揭示了两者之间复杂的相关性。根据各控制措施对于提升换相安全性及同步稳定性的性能代价比,协调优化控制策略,以最小的控制代价同时保证直流换相安全与系统同步稳定。通过对交直流互联的同步系统以及直流互联的异步系统的仿真,验证该换相安全裕度的合理性,以及协调优化策略的有效性。     

直流调制对南方电网交直流混联输电系统暂态稳定裕度的影响

交直流混联输电系统中,直流系统的控制及调制措施对系统的暂态稳定具有重要影响。以南方电网2005年丰大运行方式下,贵广直流单极运行、天广直流双极运行为例,当北通道交流输电系统发生扰动时,研究了直流系统在一定的控制方式下,调制增益的变化对系统暂态稳定裕度及直流系统的影响;分别取北通道功率变化率及南通道功率变化率为调制信号对系统暂态稳定裕度及直流系统的影响;考察了直流系统运行在不同控制方式下时,大方式调制和双侧频率调制等措施对混联系统暂态稳定裕度、送端电网机组及直流系统的影响,研究结果对实际电网运行中直流调制措施的制定具有一定的参考价值。     

天津电网电压稳定裕度分析研究

采用中国电科院开发的电压稳定分析软件PSD-VSAP,对天津电网电压稳定裕度进行全面深入分析,并针对无功补偿变化、运行方式变化、网络结构变化对电压稳定裕度的影响进行了敏感性分析,对天津电网静态电压稳定性进行了全面评估。结果表明,天津电网电压稳定裕度较大,但由于天津电网为受端电网,建议应保证负荷侧无功补偿装置的投入,减少地区间无功流动以及对外部地区无功资源的依赖,同时要严格关注送受断面的运行潮流,以防止在大的扰动情况下发生电压失稳现象。     

LCC-HVDC系统直流控制回路小干扰稳定性分析

文中针对整流侧采用定直流电流控制策略、逆变侧采用定直流电压控制策略的电网换相换流器高压直流输电系统,基于状态空间模型的Laplace变换建立了线性化直流控制回路的传递函数模型;采用增益裕度、相位裕度和灵敏度函数最大峰值指标,定量评估了直流控制回路带宽、逆变侧锁相环带宽和逆变侧交流电网强度对各直流控制回路小干扰稳定性的影响;揭示了不同系统参数下各直流控制回路稳定裕度的具体变化规律.仿真结果验证了线性化传递函数模型及理论分析结果的正确性.     

电力系统静态安全分析中的校正控制算法

系统运行过程中,以消除运行约束越限为目标的校正控制策略可能导致系统的静态电压稳定裕度不满足要求。提出一种直接消除系统运行约束越限,间接提高静态电压稳定裕度的校正控制算法。该方法首先消除系统运行约束越限现象,然后通过潮流方程的切向量识别系统的薄弱节点,并利用电压幅值优化来间接地提高系统的静态电压稳定裕度。IEEE24节点和我国西北682节点系统的仿真算例表明,方法简单有效,计算速度快。     

计及统一潮流控制器的静态电压稳定裕度计算

基于自适应遗传算法,构造计及以统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller,UPFC)的静态电压稳定裕度计算模型,以静态电压稳定裕度最大为目标函数,采用UPFC的功率注入模型,将其作用等效为一系列电压和功率的约束,直接运用至连续潮流法中,对含UPFC控制参数在内的控制变量进行编码,对每个个体采用连续潮流进行计算,在不断改变控制变量的条件下进行寻优计算.算例就系统装设UPFC前后的静态电压稳定裕度的大小进行了比较,并给出了含UPFC参数的控制变量的最优解,结果表明该方法有效且可行.     

基于不同等值机的暂态稳定分析与控制(英文)

定义了单一等值机的能量型稳定裕度。在不平衡稳定点将机组动态地分为受扰严重和受扰不严重的机组,研究比较了单机无穷大母线(one machine infinite bus,OMIB)等值机和2个等值机组的暂态稳定裕度、紧急控制算法和预防控制算法。发现单等值机组的稳定裕度、紧急控制和预防控制需要调节的机械功率和OMIB等值机完全相等。更好地理解了基于不同等值机暂态稳定的一致性以及等值机组机械功率的调节对暂态稳定的影响。通过具体的算例验证了该理论的正确性,为OMIB等值的暂态稳定分析和控制,特别是预防控制提供了理论基础。     

电压稳定性分析与探讨

电力系统无法满足无功需求时会导致电压失去稳定性。利用PU曲线来分析功率裕度,运用功率裕度算法,结合暂态分析开展电压稳定性预测和分析,采取切负荷等一些措施,可防止电压失稳引起的系统崩溃。     

含暂态能量裕度约束最优潮流问题的线性规划解法

提出了计及暂态稳定约束最优潮流问题的线性规划模型。利用暂态能量裕度的解析灵敏度分析方法表达暂态稳定裕度增量与控制变量增量之间的线性关系,以此显式描述暂态稳定性约束,并加入到常规线性化最优潮流的不等式约束中。并采用单纯形法求解。对WSCC3机9节点系统的优化计算结果表明,该模型能较好地保证系统的暂态稳定性,有效地解决系统运行的经济性和安全性的结合问题。     

动态电压振荡型失稳边界分析与算法研究

提出了全参数空间下的最近动态电压振荡型失稳边界的计算方法。在每次迭代中,采用逐步增长负荷的迭代方式找到振荡型失稳边界,求取失稳边界的超平面法向量。将该法向量作为新的负荷增长方式寻找下一步失稳边界,最终找到系统发生电压振荡型失稳的最近边界及其对应的最危险负荷增长方向。相对于摄动方法而言,该方法将各种因素对于电压稳定域的影响考虑在内,且不需要求取控制参数的海森矩阵,具有计算速度快、精度高的特点。选取系统有功负荷作为控制参数,研究了负荷的不同增长方式对系统振荡失稳边界的影响,并根据超平面的法向量求解出系统发生振荡型失稳的最近边界以及所对应的最危险的负荷增长方向。提出2类电压稳定指标,所提指标有助于综合评估系统动态电压稳定裕度。采用3节点和IEEE 14节点仿真系统对算法的有效性进行了验证。