柔性直流电网潮流转移特性及安全运行影响分析

直流电网潮流大范围转移可能导致换流站运行于安全边界之外,进而引发直流系统连锁故障.为厘清不同情况下直流系统潮流分布转移特性及其对安全运行的影响,首先在主从控制、下垂控制方式下分别对故障线路切除和换流站注入功率改变后潮流转移特性进行了理论分析,并得出了不同运行方式下潮流转移定量计算方法.然后基于PQ功率域分析了复杂直流电...     

基于线路功率组成的关键输电断面快速搜索

提出一种基于线路功率组成快速识别与过载支路相关的关键输电断面的方法,为避免发生连锁过载的快速控制算法提供基础。首先根据当前潮流采用基于图论的输电线路功率组成的快速分析方法,计算出每条线路上各发电机与各负荷间实际输送的功率;然后采用基于离差平方和法的聚类分析对线路进行分类,得到各条线路按照与过载线路功率组成相似程度的排序。线路过载后,依序比较回路中线路与过载线路的潮流方向,以判定其是否属于过载线路的并行输电断面。最后通过计算过载线路切除后引起其潮流增加的有功潮流分布系数,判定过载线路的并行输电断面的范围。采用标准IEEE14节点系统进行仿真计算,结果验证了该算法的有效性和可行性。     

考虑线路故障的随机潮流

该文给出了一种考虑线路随机故障的随机潮流算法。文中将线路随机故障等效为线路端节点注入功率的扰动，将负荷波动和发电机故障都当作节点注入功率的变化，以线性化的潮流方程计算它们引起节点电压和支路功率的变化量。为减小线性化引起的误差，对系统影响较大的离散扰动以确定性潮流计算系统状态的变化。在求节点电压和支路功率分布的各阶半不变量时对连续正态分布和离散分布2部分分别计算。用Von Mises提出的方法由各阶矩求离散分布，与正态分布卷积后获得电压和支路功率的分布函数。对RTS24节点系统的算例分析了线路故障对随机潮流结果的影响。测试表明，文中的随机潮流算法和蒙特卡罗法计算结果是一致的，计算速度则要快得多。对某实际系统的测试则给出了随机潮流应用的可能性。     

UPFC在线路故障下对系统影响分析

UPFC作为FACTS设备中功能最强大的一员,既可以控制电压,又可以控制线路潮流功率,并且具有阻尼系统振荡的功能。首先利用Pscad软件包建立了UPFC的动态模型,并分别考虑在系统线路三相故障时未安装UPFC和加入UPFC的情况。研究表明UPFC可以有效减小故障后的电压跌落的幅值,对故障后线路功率具有快速恢复特性。     

基于负序分量的分布集中式广域后备保护研究

提出了一种基于负序分量的分布集中式广域后备保护方法。文章利用系统故障时线路负序电压的分布特点,通过对各母线负序电压的排序,确定由疑似故障母线和线路组成的疑似故障区,并采用分层搜索方法,首先对准疑似故障母线及线路关联IED处对应的负序功率方向进行判别,直至判定并切除故障母线或线路。该方法仅需将定义的准疑似故障区域的信息上传至决策中心,系统计算量和通信量大为减少,从而加快了故障元件的识别速度。算例仿真结果表明,该方法在高阻接地、潮流转移过负荷及转换性故障运行情况下均能良好动作,验证了此方法的有效性以及适用性。     

基于潮流介数的电力系统关键线路辨识

提出线路潮流介数并将其应用于电力系统关键线路的辨识。该方法基于系统当前运行方式和潮流分布,克服了以往(加权)介数指标假设节点间功率按最短路径传输和忽略线路潮流具有方向性的弊端,能有效反映和量化线路在发电机到负荷功率传输中发挥的作用,同时考虑了发电机和负荷间最大可用传输功率对线路关键性的影响,其物理背景更加符合电力系统实际。同时,在反映关键线路故障对电力系统状态造成影响方面,提出采用层次分析法分析关键线路故障对系统线路过负荷、节点电压越限和暂态稳定性等方面造成的综合影响,验证利用潮流介数指标辨识出关键线路的相对重要程度。CEPRI 36节点数据和甘肃电网实际运行数据的仿真结果表明,所提关键线路辨识方法能够更好地反映线路在整个电网中的重要程度,验证了潮流介数在电力系统关键线路识别中的正确性和有效性。     

基于模量网络分析的接地极线路故障定位新算法

针对直流接地极线路发生远距离、高阻接地故障时,现有故障定位算法精度低的问题,提出了一种基于模量网络分析的接地极线路故障定位新算法。基于线路的分布参数模型,建立了故障后接地极线路故障模量网络,在此基础上利用接地极线路量测端的电压、电流量计算沿线的电压、电流分布,进而得到故障点处的测量阻抗,根据故障点处测量阻抗虚部最小的特点进行故障定位。大量仿真结果表明,该算法可实现接地极线路全长范围内的准确定位,且不受故障位置和分布电容的影响,具有较高的故障定位精度。     

基于保护关联域的防连锁跳闸策略

由潮流转移引起的连锁跳闸事件是引发大停电事故的重要因素之一。根据潮流转移发生后线路测量阻抗的变化,提出基于保护关联域的防连锁跳闸策略。该策略通过区域信息快速搜索过负荷线路,并在后备保护动作延时之内快速完成过负荷线路上后备保护的重新整定,即防止了过负荷线路上的后备保护误动切除无故障线路,又使后备保护具有切除被保护线路上可能出现的短路故障的能力。以新英格兰10机39节点系统为样例,采用 BPA 仿真验证了该方案的有效性。     

输电线路单相接地故障定位方法研究

随着国家大力推进智能电网建设,输配电系统也逐步实现了自动化,对智能电网的稳定性、安全性、可靠性提出了更高的要求。为此提出了一种输电线路单相接地故障定位方法,基于瞬态行波分量构建输电线路的分布参数模型,根据单端线路和双端线路中波速和线路阻抗提取出故障情况下的行波特征参数,计算出零序电流补偿系数及故障位置的电压相对值,从而确定故障位置的电气参数;测量得到单端线路和双端线路的行波距离,利用瞬态电流功率比参数得到比例因子,从而确定故障位置。测试结果表明,所提方法提高了故障定位的精确度,具备推广应用的价值。     

输电线路的潮流介数及其在关键线路识别中的应用

根据输电线路在电网发电负荷节点对间的功率传输中被利用的程度,同时考虑发电容量和负荷水平的影响,提出输电线路的潮流介数指标,并以此作为辨识关键输电线路的判据。该判据能够适应电网不同运行方式下潮流分布的特点,量化了输电线路在全网功率传输中的作用和贡献,其物理背景更加符合电力系统实际。甘肃电网的实际算例表明,电网中输电线路的潮流介数具有显著的异质性特点,少数的几条输电线路在电网的功率交换中起到关键作用;基于潮流介数的相继故障方式下的负荷损失明显高于已有电气介数指标和随机故障方式;以潮流介数指标识别出的关键输电线路以及电网不同运行方式对潮流介数的影响结果,非常符合甘肃电网的实际运行特点;从而证明了利用潮流介数辨识关键输电线路的有效性。     

基于树型结构的配电网故障处理新算法

配电网故障后,为快速恢复非故障失电区的供电,提出了一种基于树型结构的配电网故障恢复算法。该算法根据配电网闭环设计、开环运行的特点,用树型结构表示配电网,并对其分层,减少了启发式搜索的搜索空间,降低了求解的复杂度。同时将求解问题分为离线计算和在线计算2部分,把与故障模式无关的计算转移到离线方式下进行,减少了在线计算的工作量,提高了搜索速度。某配电网的算例结果表明该算法可快速有效地得到若干个供电恢复方案,具有可行性。     

抗体克隆算法在配电网络重构中的应用

在人工免疫系统的克隆选择原理基础上,提出了一种抗体克隆算法。该算法先克隆亲和度高的抗体,然后利用小范围变异和大范围变异操作,从而寻找全局最优解。小范围变异能在较优解的基础上找到更优的解,增加找到全局最优解的机会。大范围变异能够防止抗体种群过早饱和,确保抗体种群的多样性。该算法应用于配电网络季节性产生的过负荷以及故障后恢复供电产生的过负荷,通过优化开关操作使得配电网络达到负荷均衡。算例表明本算法具有很高的搜索效率和寻优性能,可有效地应用于以负荷均衡为目标的配电网络重构。     

含多端柔性多状态开关的主动配电网动态潮流

多端柔性多状态开关(flexible distribution switch,FDS)的接入从根本上影响了配电网的网架结构和运行方式,使得配电网的潮流分布和动态特性发生改变。对此,首先基于FDS的拓扑结构及其控制策略确定其工作外特性,建立含FDS主动配电网动态潮流运行模型;同时,定义负荷安全裕度、功率增量配比和潮流均衡度,作为描述潮流转移分布特征的指标;再将原模型转化为混合整数二阶锥规划模型,并调用优化求解器获取最优解;最后,依托实际工程运行数据开展仿真测试,结果表明:FDS参与配电网协调运行可改善电压均衡并降低网损,所述潮流指标可有效评估潮流分配特性,算法高效且寻优稳定。     

配电网潮流计算中简单编号方法

在配电网潮流计算中当前的一些编码处理方法比较复杂，不适用网络的改变，不利于程序的实现，针对这些编号处理的不足，结合配电网络的辐射状结构及当前配电网潮流计算广泛采用的算法，提出了一种简单、实用的编号处理方法：通过纪录每个节点的后续节点而得到整个网络的结构，采用这种方法可以实现对网络节点和支路的任意编号，并且便于网络的修改，程序实现容易。     

计及改进加权潮流熵的城市负荷恢复研究

随着空调以及电动汽车在我国城市电力负荷中所占比例不断增大,在城市电网故障后的恢复过程中,此类负荷产生的影响会越来越大,因此建立了考虑环境温度和停电时长影响的温控类冷负荷启动变化曲线,并根据不同的停电时间、环境温度以及停电时长对负荷恢复过程进行了多场景模拟;在负荷恢复策略中,通过网络凝聚度和节点负荷量对负荷节点的重要性进行评价,考虑负荷恢复的优先级;为了提升负荷恢复过程中潮流分布的合理性,尽量减少恢复过程中重载线路出现的概率,提出改进的加权潮流熵并将其作为负荷恢复的目标函数之一。通过IEEE30节点系统的算例,验证了所提模型和策略可以实现城市电网故障后负荷的安全高效恢复,从而使得电力系统恢复预案的制定更适应城市电网的负荷变化。     

基于相变储能系统主动响应能力挖掘的配电网经济调度

为了解决配电网面临的供电电压不合格和潮流分布欠优等问题,提出基于相变储能系统(PCMTESS)需求响应的配电网经济调度策略。介绍PCMTESS的构造和工作机理,分析热力侧的能耗规律,建立计及热耗散的热力侧和计及无功调节能力的电力侧封装模型。在此基础上,考虑潮流分布约束和分布式新能源出力特性,以配电网的购电成本最小化为目标,在综合考虑光伏、风机、负荷不确定性的条件下,建立统一的配电网调度模型。提出主、子问题交互迭代的求解策略,实现优化模型的高效求解。基于IEEE 41节点配电网的仿真结果表明,所提PCMTESS在维持室温舒适的前提下,能够优化配电网的潮流分布和改善电网的电能质量;所提调度模型为配电网的安全经济调度和综合能源消纳问题的解决提供了一个崭新的视角。     

考虑配电网电能质量改善的分布式光伏优化调度方法

针对配电网中存在的电压越限、谐波畸变、三相不平衡等问题,从综合改善多电能质量问题的角度出发,研究了一种配电网分布式光伏优化调度模型及其求解方法。首先,分析了分布式光伏并网逆变器进行无功功率、谐波电流及不平衡功率补偿的控制方案;在此基础上,以可调度分布式光伏的三相功率及谐波电流输出为控制变量,基于配电网三相基波及谐波潮流方程,建立了最小化网络损耗、不平衡电压以及谐波电压的最优潮流模型;然后,提出了一种潮流计算与优化计算交替迭代的两阶段优化求解算法,对非凸非线性的最优潮流模型进行变量削减,并将其转换为凸二次约束二次规划模型从而实现高效求解;最后,通过一个162节点三相配电网进行算例分析,结果表明,根据最优潮流模型结果对分布式光伏进行调度后,配电网谐波畸变、三相不平衡以及电压越限问题得到了有效改善,且两阶段优化求解算法的计算效率也满足配电网调度时间要求,验证了所提分布式光伏优化调度方法在改善配电网电能质量方面的有效性。     

考虑配电网电能质量改善的分布式光伏优化调度方法

针对配电网中存在的电压越限、谐波畸变、三相不平衡等问题,从综合改善多电能质量问题的角度出发,研究了一种配电网分布式光伏优化调度模型及其求解方法。首先,分析了分布式光伏并网逆变器进行无功功率、谐波电流及不平衡功率补偿的控制方案;在此基础上,以可调度分布式光伏的三相功率及谐波电流输出为控制变量,基于配电网三相基波及谐波潮流方程,建立了最小化网络损耗、不平衡电压以及谐波电压的最优潮流模型;然后,提出了一种潮流计算与优化计算交替迭代的两阶段优化求解算法,对非凸非线性的最优潮流模型进行变量削减,并将其转换为凸二次约束二次规划模型从而实现高效求解;最后,通过一个162节点三相配电网进行算例分析,结果表明,根据最优潮流模型结果对分布式光伏进行调度后,配电网谐波畸变、三相不平衡以及电压越限问题得到了有效改善,且两阶段优化求解算法的计算效率也满足配电网调度时间要求,验证了所提分布式光伏优化调度方法在改善配电网电能质量方面的有效性。     

基于功率分布特性法分析和控制区间联络线功率振荡

针对故障后区间联络线功率振荡的问题,结合动态稳定分析理论提出采用电网支路功率分布特性法分析发电机状态量对联络线功率振荡的影响,并制定相应的控制措施。根据故障后系统的网络情况,分析各电源出力对联络线支路传输功率的影响程度。运用矩阵束分析法对故障后联络线功率进行模态分析,识别系统主要互联振荡模式幅值,并基于上述分析提出根据联络线支路功率综合贡献因子调整故障后各区域发电机出力的方法抑制互联区域振荡。采用CEPRI 8机36节点系统对该方法的有效性进行了仿真验证。仿真结果表明,所述控制方法显著地提升了系统阻尼,能够抑制故障后系统的区间功率振荡。     

考虑风电非线性相关性的配电网概率潮流研究

风电之间具有非线性相关的特性,研究其对配电网概率潮流的影响,对提高系统的安全性、可靠性和经济性具有重要意义。提出一种考虑风电之间非线性相关性的配电网概率潮流计算方法,该方法基于经验Copula函数生成风电功率样本,与常规的基于高斯分布、t-分布等概率分布函数的方法相比,基于经验分布函数可以较好地反映风电功率的随机特性。建立含风电的配电网潮流模型,介绍PQ节点、PV节点以及PQ(U)节点的处理方法,并采用前推回代法进行解算。最后,将所提方法应用于纯辐射型配网和弱环型配网概率潮流计算中,对比分析不考虑风电相关性、考虑线性相关性以及考虑非线性相关性的结果。对比结果表明,考虑非线性相关性的结果与实际情况更为接近,可为电力系统运行调度提供更为准确的参考信息。