基于功率灵敏度和经济补偿最小化的线路过负荷紧急控制方法

为避免切除因潮流转移导致过载的线路,提出一种基于功率灵敏度和经济补偿最小化的线路过负荷紧急控制方法。利用功率灵敏度矩阵反映各节点注入功率变量对线路功率变量的影响,以经济补偿最小化为目标,利用非线性优化得到满足线路过负荷消除约束、节点可调量约束、系统功率平衡约束及正常线路冗余量约束的紧急控制方法。所提方法可计算平衡机对电网各线路功率的灵敏度,令平衡机参与到紧急控制中,提高了电网保持稳定运行的能力;同时,其以经济补偿最小为目标,实用价值更高。将局部灵敏度计算法和稀疏向量技术结合,有效减少了计算量和内存量。在IEEE 39节点系统中对所提方法的正确性和优越性进行了验证。     

基于潮流熵测度的连锁故障脆弱线路评估及其在四川主干电网中的应用

运用熵的基本原理,结合电网扰动下线路潮流转移和分布特性,提出线路潮流转移熵和线路潮流分布熵的概念。针对不同运行状态下电网脆弱环节的转移特点和过负荷与故障断线扰动下线路潮流熵的变化特点,考虑电网实时运行风险,提出基于潮流熵的脆弱评估模型。IEEE　30 节点系统仿真结果验证了所提方法的可靠性和全面性。丰大和枯大方式下四川主干网应用表明,潮流分布熵越大、潮流转移熵越小的线路过负荷冲击脆弱度越大;潮流负载较重、运行故障率高、潮流转移熵较小的线路故障断线风险脆弱度高;丰大、枯大期电网的脆弱环节发生转移;基于潮流熵的电网综合脆弱线路与电网实际薄弱环节相吻合。     

基于直流潮流和虚拟母线的多控制节点防连锁过载跳闸策略

为消除因潮流转移导致的线路连锁过载,提出一种基于直流潮流和虚拟母线的多控制节点防连锁过载跳闸策略。利用直流潮流模型中的GSDF和GGDF计算平衡机的灵敏度,将平衡机参与到紧急控制中,并根据GSDF和GGDF的应用特点,对不同类型的控制节点组选择不同的灵敏度参数。利用图论将电网拓扑图划分为多个广义潮流转移区域,证明区域外节点和区域连接割点对区域内线路有相同的GSDF,将区域外节点与其相应的区域连接割点等效为虚拟母线,使计算范围从全网简化到过载线路所属的广义潮流转移区域。当利用综合灵敏度选择的控制节点组会使部分过载线路过载程度加重时,采用多控制节点法可有效避免过载线路功率增加。利用反向等量调整法和往返功率预测法,并考虑正常线路冗余量约束计算功率调整量,有效避免了潮流校验,提高了紧急控制速度。在IEEE39节点系统中对该方法的可靠性和优越性进行了验证。     

基于功率灵敏度的线路过载划区域紧急控制策略

为避免切除因潮流转移导致过载的线路,提出一种基于功率灵敏度的线路过载划区域紧急控制策略。以电流相关度系数矩阵为基础,推导出线路功率变量与节点注入功率变量之间的功率灵敏度矩阵,令平衡机参与到紧急控制中,同时将复杂的矢量运算简化为实数运算。根据电网拓扑结构划分广义潮流转移区域,证明区域外节点和区域连接割点对区域内线路有极其接近的功率灵敏度,使计算范围从全网简化到过载线路所属的广义潮流转移区域。将局部灵敏度计算法和稀疏矢量技术结合,大幅度减少了计算量和内存量。利用综合灵敏度选择控制节点组,采用反向等量调整法,并结合正常线路冗余量约束计算功率调整量,有效避免了潮流校验,提高了紧急控制速度。在IEEE39和IEEE118节点系统中验证了该方法的正确性和优越性。     

综合考虑电压等级和运行状态的电网脆弱线路辨识

为了对电网脆弱性进行一个合理的评估,在考虑电网实时运行状态情况下,引入衡量潮流分布不均衡程度的潮流熵的概念,提出将线路潮流熵变化作为脆弱线路辨识的一个指标。基于复杂网络理论,考虑电网拓扑结构特点,建立节点重要度指标,并结合线路所在电压等级和地理位置,提出脆弱度修正因子。通过综合潮流熵变化、节点电压偏移、节点重要度和修正因子提出城市电网脆弱线路辨识的方法。以某城市电网2011年夏大运行方式为例进行线路脆弱性分析,并进行了时域仿真验证,仿真结果表明该方法能够较好地辨识城市电网中的脆弱线路,与电网实际运行情况相符,特别是能够辨识出承担功率不多但重要的联络线路。通过对 IEEE-39节点系统脆弱线路的辨识也说明了所提方法的合理性和通用性。     

基于潮流追踪和功率灵敏度的线路过载紧急控制策略

为快速消除线路过载避免发生连锁故障,提出一种基于潮流追踪和功率灵敏度的线路过载紧急控制策略。首先用潮流追踪法确定控制节点组,并结合发电机的调节速率计算出控制节点组的调整量。然后用功率灵敏度法判断控制节点组的功率调整方向。最后采用反向等量调整法对控制节点组进行相应的控制,通过IEEE39、IEEE118节点系统验证了潮流追踪和功率灵敏度组合方法的优越性和有效性。     

考虑电压等级和运行状态的电网脆弱线路辨识

城市电网中存在的某些脆弱环节对城市电网大规模停电和系统失稳的发生有重要的影响。考虑电网实时运行状态,引入衡量潮流分布不均衡程度的潮流熵概念,提出将线路潮流熵变化作为脆弱线路辨识的一个指标。基于复杂网络理论,考虑电网拓扑结构特点,建立节点重要度指标;并结合线路所在电压等级和地理位置,提出脆弱度修正因子。通过综合潮流熵变化、节点电压偏移、节点重要度和修正因子提出城市电网脆弱线路辨识的方法。以长沙城市电网2011年夏大运行方式为例进行线路脆弱性分析,并进行时域仿真验证。仿真结果表明,所提方法能较好地辨识城市电网中的脆弱线路,并与电网实际运行情况相吻合,特别是能够辨识出承担功率不多但是重要的联络线路。通过对IEEE 39节点系统脆弱线路的辨识,证明了所提方法的合理性和通用性。     

基于改进节点电气介数的电网关键节点辨识

为提高电力系统运行安全水平,提出一种基于改进节点电气介数的电网关键节点辨识方法。以线路功率变量与节点注入功率变量之间的功率灵敏度矩阵为基础,结合节点类型的不同,计算改进节点电气介数识别电网的关键节点。综合考虑节点移除造成的负荷损失和节点受到注入功率扰动时的电网加权潮流分布熵,定义节点重要性指标衡量节点在负荷供电和功率传输中的作用,对关键节点识别结果进行检验。改进节点电气介数计算简单,克服了以往方法中假设节点间功率按最短路径传输的不足,同时考虑了线路中潮流的方向性。在IEEE39节点系统中对该方法进行验证,结果表明利用改进节点电气介数可有效识别电网负荷供电和功率传输中的关键节点。     

基于灵敏度分析的线路热稳定控制方法研究

针对电力系统在运行过程中出现的线路热稳定问题,提出一种基于灵敏度分析的线路热稳定控制方法,该方法不同于现有电网通常所采取的限制系统运行方式和直接切机的控制方法,通过分析线路有功功率对发电机节点有功功率出力的灵敏度,按照灵敏度大小确定发电机的调整顺序,以实现线路过载控制时的调整量最小和调整设备最优的目标,从而减小采取安全稳定控制措施时对系统运行造成的影响。     

基于功率介数的电网关键环节辨识

综合功率输送关系、电网拓扑结构和系统运行状态,提出了功率介数的概念。根据网络连通性及功率输送分配关系,分别定义了线路功率介数和节点功率介数。通过关键线路断线或过负荷的连锁攻击进行有效性校验。以IEEE 39节点系统作为测试算例,计算线路的功率介数和节点功率介数并进行排序,按照排序结果对这些元件进行攻击,验证了这些高功率介数元件确为网络中的脆弱环节。分别以网络效能函数和潮流熵进行静态攻击稳定性校验,校验结果表明电气元件的功率介数越高对电网运行的影响就越大。     

基于虚拟控制单元与启发式搜索的线路过载紧急控制策略

为了快速消除由潮流转移引起的线路过载,给出了基于虚拟控制单元与启发式搜索的紧急控制策略。首先,引入虚拟控制单元的概念:节点的出力调整量等于最大线路过载量时,能够完全消除线路过载的控制单元。然后,给出了最优可控单元的双层搜索策略:第一层,通过设置合理的阈值,筛选减载能力较强的控制节点对构成优先控制单元集;第二层,综合考虑控制单元的减载效果和消除过载能力,给出了基于虚拟控制单元的启发式搜索步骤,得到优先控制单元集中的最优可控单元。若所选的阈值范围内无法找到可控单元,则适当扩大第一层搜索范围,依次类推,直至得到满足要求的控制单元。考虑正常线路冗余量约束来计算调整量,避免了潮流校验。经过一次调整后,依据灵敏度关系修正线路潮流与节点的最大可调整出力,提高控制速度。IEEE 30节点系统的仿真验证了所提算法的有效性。     

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。     

基于自组织临界理论的电网脆弱线路辨识

为了辨识引发电力系统连锁故障的脆弱线路,从事故发展的角度出发,基于自组织临界理论的幂律特性构建了电网脆弱线路辨识模型。线路因保护的隐藏故障或过载而退出运行后,利用孤岛搜索辨识引发系统解列的关键线路,并对其处理以便重新潮流计算。综合改进的潮流分布熵、灵敏度分析理论及OPF模型对负荷水平和发电机出力进行调整,构成电网停电模拟模型。通过大量的仿真与统计,利用系统负荷损失量的幂律或幂律尾特性判断系统是否达到临界状态,同时,系统负荷损失量的数学期望越高,该自组织临界状态越危险,致使连锁故障的风险越高。以IEEE 39节点系统为仿真算例,验证了方法的正确性和有效性。     

基于正负综合灵敏度的输电断面双层优化潮流控制策略

过载线路故障跳闸会使潮流转移到关联输电断面内其他线路上,造成连锁跳闸事故。快速制定合理有效的潮流控制策略,消除线路过载,是防止发生连锁跳闸事故的关键。针对灵敏度分析方法精度不高和直接优化类方法计算量过大等缺陷,文中提出基于正负综合灵敏度的输电断面双层优化潮流控制策略。考虑节点对过载和重载线路潮流的整体调节作用,提出正负综合灵敏度指标,然后通过双层优化方法快速制定潮流控制策略。为防止搜索空间过大导致计算量激增,建立第一层调度节点多目标筛选优化模型,优选参与调整的调度节点。在此基础上构建第二层潮流调控优化模型,得到调度节点的精确出力调整量,从而实现对输电断面潮流越限的精准调度。利用IEEE 39节点系统和某省级电网的仿真分析验证了所提方法的快速性和准确性。     

一种基于深度强化学习算法的电网有功安全校正方法

电力系统有功安全校正对于保障电网安全运行具有重要意义。传统有功安全校正方法无法综合考虑系统潮流分布状态和机组的调整性能，求解效率低、涉及调整的机组多，存在调整反复的现象，在实际应用中具有一定困难。因此，采用深度强化学习算法，提出一种基于深度Q网络(Deep Q Network, DQN)的有功安全校正策略。首先，建立系统有功安全校正模型。其次，采用卷积神经网络(Convolutional Neural Networks, CNN)挖掘电网运行状态深层特征。进一步利用DQN算法通过“状态-动作”机制，以“奖励”为媒介，构建电网运行状态与最优调整机组组合的映射模型，确定调整机组。最后，根据过载线路对调整机组的灵敏度，计算得到调整量。IEEE39节点系统的验证结果表明，所提出的有功安全校正策略在处理多线路过载时可综合考虑系统潮流分布的总体状况和机组调节性能，高效地消除线路过载。     

计及潮流转移特性的直流潮流控制器优化配置

直流电网的潮流可控支路数遵循N−1原则,在线路上安装直流潮流控制器可提升直流电网的潮流控制自由度。现有关于直流潮流控制器配置的研究都只关注其稳态特性,考虑到直流系统发生断线故障可能导致线路过载,从潮流转移的角度提出一种新的直流潮流控制器配置方法。建立安装直流潮流控制器后的直流电网数学模型,应用灵敏度分析结合潮流分布情况确定直流潮流控制器安装位置,提出直流系统潮流转移熵,结合直流系统加权潮流熵对直流潮流控制器进行优化。仿真结果显示,在不同运行方式下,采用所提方法进行优化不仅能改善潮流分布,还能优化直流线路的潮流转移特性,且N−1故障后重载线路的平均负载率明显降低,验证了所提方法的有效性。     

电压型直流潮流控制器优化配置方法

直流潮流控制器可提高线路潮流的可控性,针对多点电压下垂控制的直流电网,提出了一种电压型直流潮流控制器的优化配置及变比计算方法。建立了含潮流控制器的直流电网数学模型,采用灵敏度方法研究控制器对网络潮流分布的影响,从整个电网的角度得到直流潮流控制器最佳配置位置。针对加权潮流熵无法突出反映线路过负荷的情况,提出直流电网改进加权潮流熵,并将其作为目标函数,对系统潮流进行优化控制,由此得到对应的直流潮流控制器变比。以海上六端直流电网模型为例,验证了所提方法的有效性。     

输电断面的有功安全预防-校正负荷调整算法

当输电断面支路出现重载时,应启动预防控制措施,避免线路过载;当切除过载线路可能引发输电断面连锁跳闸时,应启动过载校正措施,消除支路过负荷;必须切负荷时,应尽量减少切负荷量。采用原-对偶内点法求解非线性规划模型,获得消除支路过负荷的控制方案。为了将有功校正算法应用于机组调整能力有限的地区电网,将有功校正的主要调整对象扩展到负荷节点。依据负荷节点对降低越限支路和重载支路潮流的综合作用提出综合灵敏度概念,并根据该概念确定加减负荷节点。利用反向配对技术,模拟负荷在送电端或受电端内的相邻节点间转移,达到消除支路过负荷的目的。针对某地区电网进行仿真计算,表明所提出控制算法的有效性。