基于开断灵敏度的静态安全分析辅助决策

详细阐述了静态安全分析辅助决策的快速计算方法。在常规灵敏度算法的基础上,提出了计算支路开断分布因子的方法,并利用基态潮流方式下的灵敏度及开断分布因子,快速计算设备开断以后的节点注入功率对支路功率的开断灵敏度。依据开断灵敏度等量配对法原理,按照每台发电机对越限支路灵敏度和最大缓解量进行排序,形成辅助决策表。辅助决策过程只是在原有网络分析基础上增加了少量的计算,计算过程能够满足在线应用要求,实际系统的验算结果证明了方法的正确性。     

多支路开断潮流转移识别及防连锁过载策略研究

为有效防止发生连锁跳闸,基于直流潮流补偿原理推导了用于快速预估多支路开断后潮流分布的支路开断分布因子(LTDF)的计算方法,结合改进的严重度函数,给出了用于评价支路受潮流转移影响程度的过载严重度指标和关键支路集的概念及其求解过程,对单支路或多支路开断同样适用。在此基础上研究了减载优化模型和基于广义灵敏度和关键支路集的减载策略,采用该策略对New-England 10机39节点系统进行算例分析,结果表明;该方法可有效预估多支路开断后潮流,能在准确识别潮流转移的基础上以最小的调整量快速消除过载,并确保其余支路不过载。     

基于多支路开断和关键支路集的快速潮流转移识别

为快速识别实时潮流转移,基于直流潮流-补偿原理推导了用于快速预估多支路开断后潮流分布的支路开断分布因子(Line Tripping Distribution Factors,LTDF)的计算方法,结合改进的严重度函数,给出了用于评价支路受潮流转移影响程度的过载严重度指标和关键支路集的概念及其求解过程,对单支路或多支路开断同样适用,为后续减载控制策略缩小了分析范围。对New-England 10机39节点系统的算例分析表明,该方法可准确预估开断后潮流,快速有效识别受潮流转移影响严重支路,克服了以往仅用分布因子去评价支路受潮流转移影响程度的不确切性和漏选重要支路的不足,具备合理性、可行性及快速性。     

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。     

基于电压为线性函数的开断潮流计算及开断函数选择

为进行快速开断潮流计算,可将电力系统节点电压展开为关于开断支路导纳的泰勒级数,若采用简单的线性开断函数,由于节点电压与支路导纳之间有很强的非线性关系,电压泰勒级数收敛非常缓慢。通过严格的数学推理,提出一种使节点电压与开断支路导纳呈线性关系的开断函数,并证明该开断函数的存在性及唯一性。由线性电压函数可快速精确地计算开断系统的潮流。对IEEE 14节点系统的仿真结果验证了所提方法的正确性。     

基于直流灵敏度法的节点间可用输电能力计算

设计了基于直流潮流的灵敏度算法,并建立了数学模型;给出了几种灵敏度系数的定义及计算公式,如功率传榆分布系数(PTDF),支路开断分布系数(LODF)和支路开断传榆分布系数(OTDF).文中推导了无开断下、单一支路开断下以厦单一发电机开断下节点间可用输电能力的计算公式,给出了计算流程,利用IEEE与节点例题对该算法进行测试,得到无开断和单一支路开断下的ATC值以及相关的功率分布系数值.本文的研究开发为电网可用输电能力(ATC)的实际应用提供了理论和技术基础.     

多支路开断潮流自转移和互转移识别算法研究

针对多支路开断的潮流转移问题,给了一种分析潮流自转移和互转移的多支路开断识别新算法。当电力系统发生多支路同时开断时,分析潮流转移的折返过程,利用改进Floyd算法通过路径搜索确定潮流转移线路集合。利用直流潮流方法推导了多支路开断的支路开断分布因子,计算潮流转移危险指数识别出存在过载风险的支路构成关键支路集。文中在最短路径搜索、广义潮流转移严重区的确定方面作了重要改进,适应于多支路开断潮流转移的有效识别。IEEE 39节点算例验证了该算法对多支路开断潮流转移识别的有效性。     

线路开断下牛顿潮流的补偿算法

利用补偿算法处理ＰＱ解耦潮流中的线路开断问题,获得了很大成功,原则上,补偿算法也能适用牛顿潮流解,但其具体实施方法迄今未见报导,文章提出了将补偿法用于线路开断下ＮＲ潮流的实施方案,并与重新形成线路开断后雅可比矩阵的牛顿银法在ＩＥＥＥ１４,３０以有５７节点算例系统上进行了数值试验和比较,结果说明了文章所述算法的正确性和可用性。     

基于线性化潮流的安全约束机组组合方法

在安全约束机组组合(security-constrained unit commitment, SCUC)问题中,通常需要考虑N-1条件下的网络安全约束。由于支路开断分布系数(line outage distribution factor, LODF)良好的计算效率,学者常将其应用于N-1故障分析中。但是利用LODF并不能计算故障后的电压与无功分布。因此文中基于一种线性化潮流模型推导了与其对应的改进支路开断分布系数,并将该系数应用于SCUC中。算例结果表明,所提出的模型较传统基于LODF的模型能提供更加安全的发电计划。而对于绝大多数(95%以上)的N-1故障,得到的发电计划能在使用交流潮流进行安全校验时保证可行性。     

两种静态N-1灵敏度分析法对比

在电力系统静态安全分析中.静态N-1支路开断模拟的主要分析方法有直流潮流法、补偿法以及灵敏度分析法等.对基于复合函数偏导数和潮流方程泰勒级数展开式求取开断支路两端母线等效注入功率的2种支路开断灵敏度分析方法,从算法精度以及算法复杂度等方面进行了对比分析.以华北某一局部电网为例,用2种灵敏度分析法分别对所有线路进行N-1开断校核计算.计算结果表明.2种算法均具有较高的计算精度,且计算速度能满足在线静态安全分析的要求.     

关于短期及超短期风电功率预测的评述

讨论风电功率预测及其误差对电力系统的影响,从信息流观点解读风电功率预测过程,归纳影响风电功率预测精度的因素,并对风电功率预测的研究现状加以归类与梳理。在此基础上,讨论对风电功率预测结果评价指标的要求,提出误差评估指标应该反映整个时间窗口内的预报质量,并展望风电功率预测可能的突破。     

基于交流潮流的连锁故障建模与鲁棒性评估

连锁故障是历次大停电事故的主要诱因之一,而脆弱线路对连锁故障演化路径的发展又起着极其关键的作用。为在连锁故障中识别电网潜在脆弱线路,基于复杂网络理论和电力系统实际特性,以线路视在功率值为线路流量,提出一种交流潮流连锁故障模型。在此基础上,从网络局部、全局和潮流功能特性三个方面分别提出电气入度中心性、电气出度中心性、电气介数中心性和加权电网潮流转移熵四个指标来辨识脆弱线路。最后通过6个IEEE标准测试系统对电网鲁棒性进行评估,结果表明基于电气入度中心性指标的蓄意攻击策略对电网连锁故障后造成的损害最大且随网络规模增加电网鲁棒性逐步提升。     

基于改进渗流理论的信息物理融合电力系统连锁故障模型

基于改进渗流理论,提出了考虑物理层电网潮流分析与信息层延时的信息物理融合电力系统连锁故障模型。将连锁故障的动态发展描述为故障在信息层、物理层交替传播扩大的多阶段过程,在分析故障在物理层传播的阶段中考虑物理层电网潮流,在脆弱度指标中综合拓扑完整度、信息层延时增量及物理层实际运行指标。对信息层、物理层不同对应依靠策略及节点攻击策略的连锁故障建模仿真表明拓扑中心度对应依靠策略呈现较低的脆弱度;物理层分区设立分布式控制中心与集中式控制中心的结构相比,能提高连锁故障发展中信息层的运行实时性。同时,节点蓄意攻击相比于随机攻击能造成发展更迅速,影响范围更广的连锁故障。     

一种求解交直流互联电网分布式最优潮流的同步ADMM方法

对于具有多个调度中心的大规模多区域交直流互联电网,对最优潮流计算进行分布式求解更符合信息的保密性和安全性需求。通过将联络线复制同时放到相邻分区中和引入边界变量一致性约束的方法建立交直流互联电网分布式最优潮流模型,并提出了一种完全分布式的不需要任何协调中心的同步交替方向乘子法(Synchronous Alternating Direction Method of Multipliers,SADMM)求解最优潮流模型。对于交直流系统直流部分的网络分区,提出将换流站保留在各自区域中只将中间直流线路复制的直流联络线处理方法。SADMM通过对高斯赛德尔型ADMM(GS-ADMM)进行改进,将当前迭代得到的相邻区域边界节点电压值的加权平均作为下一次迭代的固定参考值,实现不同区域间的并行同步计算。并根据优化问题的特点,确定算法中惩罚因子的合理取值,以加快算法的收敛性。以某一实际大规模交直流互联电网和两个修改的IEEE交直流系统为例,通过与集中式最优潮流计算比较,验证了所提算法的正确有效性。     

连锁过载识别方法的比较

通过合理的近似假设，对追加电流源补偿法做了进一步改进。与牛拉法的潮流计算结果比较可知，两种方法的误差水平相当。由于两种方法应用的都是叠加原理，而连锁过载识别是一个连续的分析过程，因此在第一次开断时，潮流计算的误差很小，但随着故障阶数的升高误差会迅速增大。仿真分析可以看出，故障阶数应控制在三阶以内，重负荷情况下，误差对开断顺序的影响较大，这也是两种方法应用的局限性。通过对数据进行误差分析可知，误差主要体现在无功功率方面。     

计及线路动态电热特性的交直流混联电网过载控制策略

交直流混联电网中大容量直流闭锁或交流线路因故障切除会引发潮流大幅度转移,增加电网连锁故障风险,需及时采取安全控制措施阻断事故的扩大。为此提出一种交直流混联电网过载控制策略,该策略充分挖掘输电线路耐受过负荷的能力,引入导线动态电热特征量作为线路安全约束,协调健全直流输送功率调节、机组有功调整以及切负荷等多种手段,实现与时间关联的潮流动态优化控制。控制模型以总控制代价最小为目标函数,经过变量的优化筛选在较短时间内得到安全且经济的过载控制方案,可有效地避免混联电网连锁跳闸事故发生。最后,基于改进的IEEE39节点交直流混联系统,与采取不同线路安全约束条件、不同优化变量的控制方法相对比,验证了所提过载控制策略的有效性及优越性。     

考虑总体误差下降指标的电网参数辨识方法

电网参数错误是影响状态估计结果准确性的重要因素。文中以加权最小二乘状态估计为基础,分析了不良数据及错误参数集合对总体误差的影响,提出了基于总体误差下降指标的逐次型参数错误与不良数据辨识方法。该方法在辨识单个不良数据或参数错误时与正则化拉格朗日乘子法等价,并具备同时辨识多个不良数据及参数错误的能力。通过IEEE 14节点测试系统的仿真结果验证了所述方法的准确性与优越性。     

基于广义多项式混沌法的电力系统随机潮流

近年来,随着风、光电源的大量接入,系统运行的不确定性增大,考虑了系统运行随机因素的随机潮流受到更广泛的关注。提出了一种基于广义多项式混沌法的电力系统随机潮流计算方法。该方法利用广义多项式混沌法的正交多项式逼近思想,将系统的随机性分离至正交多项式基,并利用直角坐标潮流方程的二次性避免非线性潮流方程展开的高阶截断误差,进而利用随机Galerkin法,将随机潮流方程转换为一组确定性方程,通过此方程的求解获得随机潮流状态变量的正交多项式逼近系数,由此系数可获得相关变量的期望和方差,并可结合蒙特卡洛仿真,获得变量的概率密度。IEEE 9节点系统的算例表明,该方法的计算误差大致随多项式逼近阶数的上升而指数下降,通常条件下三阶逼近即可获得较高的精度,具有比蒙特卡洛仿真法更高的计算效率。     

按时序特征优化模型后在线选配的超短期风电预测

讨论超短期风电功率预测(USTWPP)模型的适用性。提出的USTWPP方法,从历史数据的风电功率时间序列(WPTS)中筛选特征量,选择门限值,并将短窗口内的WPTS划分为不同形态的子集,以及一个囊括所有不具有排他性分类特征的"非形态子集"。然后在离线环境下,分别按对应的训练样本优化各子集专用的预测模型及参数。在线应用时,将当前时刻前一个短窗口的WPTS与各子集的分类判据比对,以归入上述子集之一,然后调用相应的预测模型完成USTWPP。最后,以实际算例验证了该方法的有效性。     

计及电缆热特性的电热耦合潮流计算

将交联聚乙烯绝缘电缆热平衡方程与电网潮流模型有机结合,构建计及电缆热特性的电热耦合潮流计算模型,实现将架空线路、电缆导体、金属护套以及外护套的温度纳入潮流计算状态量,并在牛顿法修正方程基础上结合高压电网及电缆热平衡方程特点提出该模型的快速解耦求解方法。作为电热协调理论研究的扩展,文中研究能够计算各种预想电网运行模式下架空线路及电缆温度轨迹,有利于在电网分析及调度决策中实现对电缆载荷能力的科学评价及高效利用。