微电网黑启动中考虑负荷恢复优化的分布式电源恢复方案

孤立微电网发生大面积停电后,微电网内部分布式电源(DG)恢复方案的制定对微电网黑启动的成功实施有重要作用。研究了DG启动顺序的优化及DG启动过程中负荷恢复的优化。根据DG特性评估了不同类型DG的黑启动能力,建立了以DG发电量最大和DG附近负荷重要度最大为目标的多目标优化模型。将DG恢复过程按时步划分后,采用多目标粒子群优化(MOPSO)算法对模型进行求解;然后选定最优的DG启动顺序,并为其搜索恢复路径。采用相同的时步划分方案,为DG启动过程中的负荷恢复建立了单目标优化模型,并利用改进的二进制粒子群优化(MBPSO)算法求解得到最优负荷恢复方案。算例分析结果验证了所提方案的有效性。     

考虑微网和HVDC特性的电网黑启动优化

通过对黑启动电源、恢复路径优化的电网黑启动方法能加快发生大停电电网的系统恢复。随着电力系统中微网和HVDC越来越多,交直流混联电网在电网黑启动过程中需充分考虑微网和HVDC的影响。分析了微网和HVDC的特性及其参与黑启动时的控制方法和可行性,以最大化恢复系统的恢复效率为目标构建了考虑微网和HVDC特性的电网网架重构优化模型,使用模拟退火遗传算法（SAGA）和Dijkstra算法对电网进行分区优化和恢复路径选优。最后,通过算例验证了方法的有效性。     

基于恢复路径转移系数的电网黑启动分区策略

在电网发生大停电之后对系统进行合理分区可以缩短系统的整体恢复时间,加快恢复进程。文中对黑启动分区进行了研究,提出了一种基于路径转移系数的分区优化方法。该方法考虑恢复过程中设备投运失败的可能性,在选择恢复路径的过程中建立了基于转移路径系数的评价函数,以此评价函数作为分区指标对系统进行分区。在考虑电力系统运行方式的基础上建立了分区的优化目标函数,并采用交叉粒子群优化算法实现分区恢复优化问题。本文以IEEE118节点系统为例验证了模型和算法的有效性。     

基于禁忌搜索算法的黑启动子系统划分

系统分区恢复可以大大提高恢复的效率,缩短电网的恢复时间,具备一定规模的电网都将子系统的合理划分作为制订黑启动预案的重要组成部分。在子系统划分的目标和原则的基础上,将节点到黑启动电源之间的恢复路径的重要指标整合为路径评价的权值,构成赋权网络,以该路径权值为基础构成禁忌搜索算法的目标函数,并给出了基于禁忌搜索算法的黑启动子系统划分的程序流程。深圳电网的实例证明该方法进行子系统划分是合理有效的。     

基于禁忌搜索算法的黑启动子系统划分

系统分区恢复可以大大提高恢复的效率,缩短电网的恢复时间,具备一定规模的电网都将子系统的合理划分作为制订黑启动预案的重要组成部分.在子系统划分的目标和原则的基础上,将节点到黑启动电源之间的恢复路径的重要指标整合为路径评价的权值,构成赋权网络,以该路径权值为基础构成禁忌搜索算法的目标函数,并给出了基于禁忌搜索算法的黑启动子系统划分的程序流程.深圳电网的实例证明该方法进行子系统划分是合理有效的.     

大停电后初期基于分布式电源的配电网局部自我恢复方案

分布式电源(distributed generation,DG)具有启动速度快、结构简单、反应灵活等特点,在配电网黑启动中发挥着重要作用。分析了在电网大面积停电情况下基于DG的配电网局部自我恢复方案。因DG的发电功率不能满足配电网中所有负荷的供电,首先在主网分区恢复方案下,根据DG的性能和重要负荷的分布对配电网进行划分;然后讨论了分区后DG启动顺序及恢复路径的优化,以保证能够在尽可能短的时间内恢复尽可能多的重要负荷。该方法以最小路径权值和最大重要负荷恢复量为目标,满足负荷的恢复量不超过DG发电量等约束条件,采用改进粒子群算法进行求解。算例结果验证了该方法的有效性。     

考虑源荷依赖度的含分布式电源配电网黑启动策略

针对传统配电网无法脱离主电网实现黑启动的问题,本文提出一种基于源荷依赖度累积恢复效率指标的含分布式电源配电网黑启动策略。该方法以黑启动电源为中心,通过最小路径进行系统电源聚类,形成区域黑启动电源。利用模糊层次分析法建立负荷与各区域电源的源荷依赖度模型,以源荷依赖度最大为目标将系统划分为以区域电源为中心的多个区域;建立区域内负荷与电源的源荷依赖度恢复效率模型,以负荷恢复过程中源荷依赖度累积恢复效率最高为目标,根据黑启动过程中系统动态变化自动优化负荷恢复顺序,使得更多重要负荷优先恢复。对含分布式电源IEEE69节点配电系统进行算例分析,结果验证了所提方案的有效性。     

电力系统扩展黑启动方案的研究

电力系统全停电后的黑启动恢复问题是系统安全防御的重要课题,科学合理的黑启动方案对于实现系统全停后的快速恢复具有重要意义。鉴于目前有些系统的黑启动电源有较大容量及较好的运行调节性能,提出一个黑启动电源同时启动多个被启动电厂的扩展黑启动策略。以黑启动形成的系统在一个时间段内机组发电量的加权和最大为优化目标,综合考虑被启动机组的启动约束及系统的运行约束,建立扩展黑启动方案优化模型,并将此优化问题转化为一个二维背包问题,结合最短路径法与回溯算法对扩展黑启动方案进行优化。最后,以新英格兰10机39节点系统和河北南网实际系统为算例验证所提方法的有效性。     

多直流馈入异步受端电网恢复的分区方法

针对异步联网时受端系统的恢复问题,提出一种综合考虑网络社团结构特性和交直流交互作用的系统恢复分区方法。首先,在分析交直流系统交互作用的基础上,将系统强度指标纳入分区原则和约束条件中,并优化得到多直流系统的最优传输功率,进而提出了适用于异步受端电网恢复的分区模型。然后,以支路对各直流落点短路容量的综合影响为权重定义了加权边介数,以黑启动电源个数和分区约束条件为判据自动确定分区数量,采用改进的GN分裂算法实现了多直流馈入受端电网恢复的合理分区,并基于分区结果计算出分区恢复时间和负荷恢复总量。最后,IEEE 39节点系统和中国南方某省局部电网的分区结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

计及线路风险的区域电网黑启动电源布点方案

近年来极端天气事件频繁发生,黑启动电源成为电网大停电后能否快速恢复的关键,对于缺乏抽水蓄能机组和水电机组的地区电网,文章提出有选择地对区域内的燃气-蒸汽联合循环机组进行黑启动改造,优化黑启动电源布点方案。文章结合极端天气对电网的影响,定义了线路恢复风险,建立了以最小化保底网架恢复时间和线路恢复风险为目标的黑启动电源布点双目标优化模型,在找出方案非劣解的基础上应用推广理想点法求得最终黑启动电源布点方案,并通过东莞地区电网的算例验证了该方法的有效性。     

基于目标级联分析的输配电网黑启动分布式协同优化方法

协调优化大停电后输、配电网的恢复进程,充分发挥分布式电源的黑启动价值,可加快系统恢复速度,减小停电损失。考虑完整时间尺度下的黑启动过程,文中提出了一种输配电网黑启动分布式协同优化方法。首先,以最小化停电损失为目标建立了输配全局电网黑启动优化模型,利用经济手段量化黑启动方案的恢复效果。然后,基于目标级联分析将其分解为输电网黑启动优化子问题和各配电网黑启动优化子问题,子问题建模采用混合整数二次规划模型,计及了黑启动各时步电网不同元件的恢复操作。输、配电网控制中心仅需交换各时步的边界功率等少量信息就可进行分布式协调,进而得到输配协同的黑启动方案。最后,输配全局电网算例分析表明所提方法可有效协调输、配电网的恢复资源与进程,减小停电损失。     

基于病毒进化改进NSGA-II算法的扩展黑启动多目标优化

为了保证黑启动小系统的安全恢复和合理兼顾多目标优化方法的快速搜索与局部搜索,提出基于病毒进化改进NSGA-II算法的综合功率支持和恢复安全裕度的扩展黑启动方案多目标优化方法。以初期阶段内发电量加权和最大化、电压稳定裕度最大化和维持节点电压在满意水平为目标建立多目标优化模型。在快速非支配排序遗传算法(NSGA-II)的染色体中引入生物病毒机制和病毒感染操作,利用病毒的横向感染对解空间进行局部搜索,避免强化全局寻优时的前沿退化。然后结合基于病毒进化改进NSGA-II算法与最短路径法对扩展黑启动方案求解出Pareto最优解集。以新英格兰10机39节点系统和河北南网实际系统为算例验证所提方法的有效性,该方法为决策者提供了更全局性的选择空间,从而保证扩展黑启动小系统安全可靠地恢复更多出力。     

充放储一体化电站的黑启动方案

停电事故后电力系统恢复过程主要包括网架修复和负荷恢复,合理的黑启动方案对加快电力系统的恢复有重要作用。当电网由于故障全停之后,孤岛运行的电动汽车充放储一体化电站作为电网中的一种分布式电源可以参与黑启动。介绍了一体化电站的结构和功率特性,分析了一体化电站作为黑启动电源与传统黑启动方式相比的优越性。基于黑启动的基本原理,建立了一体化电站满足潮流约束和系统安全约束的黑启动模型,制定了一体化电站参与黑启动的具体方案。将建立的模型应用于含有16座一体化电站的区域电网,采用遍历算法对问题进行求解,得到了区域电网的恢复过程,验证了所提出一体化电站黑启动方案的可行性。     

怒江电网黑启动网络重构及最优恢复路径选择研究

伴随电力系统规模的不断扩大,系统中的小片区故障将会对整个电网造成大面积停电,若故障切除不及时,会使整个电网处于崩溃的状态,因此,本文针对崩溃后的怒江电网,首先制定了适用于怒江电网黑启动的路径恢复原则,并在该恢复原则的基础上设计了一种基于广度优先算法和改进Prim算法的黑启动网架整体恢复策略,最后以怒江电网六库中心变片区作为算例形成四种最优恢复路径,为黑启动决策提供有效建议。     

基于电压源换流器HVDC联网的受端电网扩展黑启动方案

结合电压源换流器高压直流(VSC-HVDC)输电系统向受端无源电网供电时的稳态运行特点,提出基于VSC-HVDC联网的受端电网扩展黑启动的优化决策方法。在分析黑启动过程中VSC-HVDC逆变器采用定交流电压控制策略下运行特性的基础上,提出拟进相运行能力及其裕度两个指标来反映换流器吸收充电无功功率和抑制工频过电压的能力。进而考虑VSC-HVDC的影响,在扩展黑启动多目标优化模型中,引入反映系统整体无功功率水平的目标函数及VSCHVDC稳态运行的约束条件,通过快速非支配排序遗传算法(NSGA-II)和模糊熵权法得到最优扩展黑启动恢复方案。最后采用电磁暂态仿真软件(PSCAD/EMTDC)建模,并基于修改的新英格兰10机39节点系统仿真证明了VSC-HVDC在黑启动初期的优越性。     

基于半监督谱聚类的黑启动分区策略

采用并行恢复策略可以有效加快电力系统发生大停电事故后的恢复进程,而合理的分区策略是并行恢复的基础。现有分区方法多数存在对算法初值依赖性强、难以获得全局最优解等缺点,而半监督谱聚类具有能够识别任意形状的样本空间并能够收敛于全局最优解,且适用于分区问题的特点。在此背景下,提出了基于半监督谱聚类的黑启动分区策略。首先,给定节点间电气距离的倒数为相关线路的权重,在此基础上建立电力系统无向加权图,进而依据比例割集准则建立黑启动分区策略。该策略由2步构成:第一步建立待恢复机组的分组模型,其以给定时间段内最大化系统发电量和最小化恢复线路总电容为优化目标,从而保证机组的安全快速启动;第二步以得到的机组分组信息为基础,利用半监督谱聚类算法求解黑启动分区模型。为了克服传统k-means算法对初始聚类中心敏感的缺点,在利用半监督谱聚类算法对特征向量进行聚类的最后一步采用了k-means++算法对特征向量进行聚类。最后,以新英格兰10机39节点系统和IEEE 30节点系统为例说明了所发展的模型和方法的基本特征。     

考虑分布式电源出力随机性的多目标故障恢复

为充分利用分布式电源的出力,并谋求配电网故障恢复时的最优方案。文章充分考虑分布式电源出力的不确定性,建立了光伏发电机和风力发电机的机会约束模型。利用NSGA-Ⅱ算法进行多目标优化控制,并提出了主网进行故障恢复时的动态恢复方案。最后,在改进的IEEE33节点系统中进行了仿真。仿真结果表明应综合考虑失电负荷和有功网损的影响来制定故障恢复的决策。     

电力系统恢复过程中的工频过电压动态优化控制

合理的持续工频过电压控制策略是电力系统恢复方案的重要组成部分。针对当前持续工频过电压控制静态优化方法的局限性,以恢复序列为优化周期,以线路投运为分段标志,建立了电力系统恢复过程中的动态多目标工频过电压优化控制模型,实现一个恢复周期内的全过程优化。根据恢复过程需要,结合系统恢复方案,定义了恢复过程中的工频过电压优化控制的目标函数,综合考虑恢复序列的操作风险、电压控制方案的操作时间以及系统的电压偏差对电压控制方案的影响。利用改进的强度Pareto进化算法(SPEA2)求解模型的Pareto最优解,并采用字典序法选择出适应不同恢复场景的最优方案。以山东电网为例,分析和比较了不同恢复场景下动态优化和静态优化的仿真结果,表明所述模型能够适应电力系统恢复的要求。     

含多类型异质资源的微电网两阶段黑启动恢复优化方法研究

实现失电微电网的黑启动恢复,可以加快电力系统的恢复进程,有助于减少大停电事故造成的社会经济损失。为此,提出了一种考虑可调度机组、新能源以及储能等多类型异质资源的微电网两阶段黑启动恢复方法。首先,对多类型异质资源的恢复特性进行分析,确定其在黑启动恢复过程中的运行约束。其次,提出了一种改进的微电网节点重要度与线路权值评估方法,并以此构建了微电网黑启动恢复两阶段优化模型。第一阶段以最大化微电网的可用有功出力为目标优化微源的恢复方案,第二阶段以最大化负荷综合恢复量为目标优化负荷的恢复方案。最后,基于21节点系统进行了算例分析,结果表明所提模型能够提升微电网的黑启动恢复效率,有效降低停电事故造成的损失。     

智能电网建设中分布式电源的规划

研究了智能电网建设中分布式电源的规划问题,在分布式电源单个容量、个数和位置不确定的情况下,建立了多目标优化模型,并将多目标函数归一化,采用改进自适应遗传算法优化分布式电源的位置和容量,得到分布式电源接入后的最优规划方案。通过算例分析,验证了该方法的正确性和有效性。