考虑同调约束的电力系统主动解列断面的搜索方法

电力系统主动解列是避免发生大停电事故和系统崩溃的有效保护措施,需要及时、准确地确定解列方案。文中提出一种考虑发电机同调约束的最佳解列断面的搜索方法。首先基于故障后广域测量系统(WAMS)提供的实时动态响应信息,利用改进拉普拉斯特征映射算法在线识别同调机群,利用发电机同调虚拟节点聚合同调机群,减小解列断面的搜索空间,然后利用加权拉普拉斯分群策略得到初始的解列断面。最后考虑断面有功功率的方向,利用启发式变邻域搜索算法确定最佳的解列断面,使得解列后各孤岛的净不平衡功率最小。文中方法能充分考虑不同故障模式所带来的同调行为的差异性,使得主动解列控制具有选择性和鲁棒性。通过新英格兰39节点系统验证了所述方法的有效性和适应性。     

应用临界失稳模式预测判断解列面的新方法

为故障后临界失稳的电力系统确定解列断面以平息系统振荡可以防止系统完全崩溃.文章首先在基于流形变换的方法预测电力系统临界失稳模式的基础上,用预测到的临界失稳模式对系统中的发电机进行分群;然后将系统接线图转化为节点带权的无向图,用图论的方法寻找应切除的支路集合,使得每个机群的不平衡功率最小,从而构成系统的解列面;最后采用新英格兰10机39节点系统作为算例,用预测到的临界失稳模式搜索、判断系统故障后的解列面.后续仿真表明,按上述方案解列系统能够尽快平息各机群的振荡.     

大电网解列决策空间筛选及快速搜索方法

解列是电力系统在受到大干扰、系统完整性无法保持的情况下将系统分解成几个孤岛的控制。如何高效寻找满足特定约束集的解列断面，是当前主动解列问题的研究热点。但是随系统规模的增大，现有基于图论模型的策略搜索算法，不同程度上存在维数灾困难。该文提出基于弱联接理论的决策空间预筛方法将有效降低预决策空间规模，再利用有序二元决策图将使求解大规模系统的解列策略(集)成为可能。对IEEE-68系统的测试结果显示，方法可在不损失可行解的前提下，极大程度上降低决策空间规模。     

电力系统主动解列断面搜索方法与孤岛调整策略

主动解列是一种基于电力系统实时动态信息的紧急控制手段。及时而恰当的主动解列可以阻隔故障传播,避免保护连锁动作可能导致的系统崩溃,有利于大扰动后电力系统的快速恢复。在此背景下,提出一种包括快速搜索解列断面和优化调整孤岛的系统主动解列方案。首先,对在机器学习领域发展起来的谱聚类算法进行改进,提出含约束谱聚类算法,以计及发电机组的同调约束,从而将解列断面搜索问题转化为广义特征值求解问题。为克服在含约束谱聚类算法中采用传统k-medoids算法存在的对初始中心点敏感、搜索效率低的缺点,提出改进k-medoids算法并将其与约束谱聚类算法相结合,以求取最优解列断面。然后,对于解列后每个不满足安全约束的孤岛,优化调整其发电机组出力,必要时也可削减一些负荷,以维持每个孤岛的安全运行。最后,以IEEE 118节点系统和实际电网为例,说明所提方法的可行性和有效性。     

一种电力系统失步解列面的实时搜索方法

为故障后失去稳定的电力系统确定解列断面以平息系统振荡可以防止系统完全崩溃,如何快速寻找不同失稳模式下的解列面成为解列控制的关键问题之一。提出电力系统失步解列面实时搜索方法,该方法的优化目标为解列后各孤岛内发电机和负荷不平衡尽可能小。方法包含3个阶段:基于潮流追踪的系统分区、基于发电机分群信息的解列面初步确定和基于初步解列断面的解列断面改善。算法具有时间复杂度小、计算速度快的特点。基于C++语言编制实时搜索程序,对IEEE118节点系统进行解列面搜索仿真计算,仿真算例验证了方法的有效性和快速性。     

电网自适应解列方案中孤岛静态工作点校验方法

解列控制是电力系统第三道防线的重要手段。本文遵循自适应解列中的"搜索+检验"决策思路,针对待检验孤岛灵活多变,孤岛运行工况变化大,潮流计算初值难以给定的困难,基于LM算法设计了一种解列后孤岛静态工作点验证新方法,提高了验证方法的快速性和准确性。本文从满足同步约束和功率平衡约束的已知解列断面出发,首先探究如何快速地形成孤岛潮流模型,然后引入自适应LM算法进行孤岛潮流计算,判断解列后的孤岛是否存在静态工作点;并针对不存在静态工作点的孤岛,提出了相应的孤岛潮流调整辅助信息。最后,采用实际算例介绍了本文方法的基本过程,验证了方法的可行性。     

电力系统主动解列控制方法的研究

解列是电力系统在受到大的干扰,系统完整性无法保持的情况下将系统分解成几个孤岛的控制。以在线计算、全局控制、协调动作为特点的主动解列控制是一个重要的研究方向。文中分析了主动解列控制需要回答的关键问题,介绍了一种以“搜索加校验”为基本思路的主动解列策略求解方案,提出了合理解列策略的评价指标,最后指出了在主动解列研究中应当首先开展工作的几个方向。     

基于广域量测的云南小水电群振荡解列原理及判据

如何迅速找到振荡源或最大参与振荡的机群并迅速解列,是解决电网低频振荡问题的关键所在。文章从云南电网振荡特性出发,采用基于功率振荡幅值和基于PRONY分析的解列原理判断系统是否处于振荡,根据机电波传播理论推导出判断云南振荡源的方法。该方法利用广域量测信息,能在线判别电网振荡源和给出解列振荡源措施。RTDS试验证实所提出的方法是正确有效的。     

基于投影寻踪最佳方向的同调机群识别方法

提出一种基于投影寻踪最佳投影方向的电力系统机群同调识别新方法。引入投影寻踪方法对广域量测时间序列建模,将其投影到低维子空间中,通过优化算法寻找并提取反映机组同调特征的关键投影方向向量,用于判断机组的同调性。所提方法计算简单,易于实现,基于实测数据进行分群,可避免模型参数对分群的影响,实现同调机群在线辨识。研究结果表明,电力系统在振荡过程的同调机群构成与系统功率振荡模式间存在对应关系,通过对典型两区域互联交直流系统和南方电网的仿真分析,验证了所提方法的有效性和可行性。     

新型电力系统失步广域控制技术研发

针对传统解列控制技术在解决复杂失步振荡问题时的局限性,研究了基于广域测量系统监测大电网失步过程的方法,开发了失步断面拓扑分析算法、基于Prony和聚类分析的机群振荡模式在线辨识方法、基于电网稳定特性的功角失稳预测方法,提出了失步广域控制策略,在此基础上开发了失步广域控制系统。介绍了失步广域控制系统的结构,分析了广域紧急控制系统的延时要求。基于实时仿真技术构建了失步控制的测试系统,以四川电网为例模拟各种电网故障,对系统进行了闭环控制测试。试验证明所开发的失步广域控制系统能够准确定位失步断面,快速预测电网失步机群,及时完成断面级解列控制,控制效果满足大电网断面级失步控制要求。     

电力系统主动解列仿真平台的研究

解列是电力系统在受到大的干扰,系统完整性无法保持的情况下将系统分解成几个孤岛的控制。作为一个复杂的综合决策问题,对电力系统解列控制的研究还很不充分。为了深入完整地研究解列控制,该文专门构建了一个仿真平台。该平台能够对解列控制的各个过程进行仿真,同时对各过程的决策算法保留了较好的兼容性。对IEEE-68节点系统的仿真证明了该仿真平台的有效性。仿真结果揭示了一些新的现象,同时为下一步的研究指明了方向。     

Feasible method for making controlled intentional islanding of microgrids based on the modified shuffled frog leap algorithm

Intentional islanding is a feasible solution to improve the reliability of the smart distribution system with distributed generations (DGs) when the electrical connections between the smart distribution system and upstream network are lost. In this paper, a heuristic method is proposed for the intentional islanding of microgrids. In this method, some practical and important factors such as reduction of problem solution space; load controllability; load priority; bus voltage; line capacity constraints; and the ability to construct larger islands by the combination of islands are taken into account. The proposed method is a two-stage method. In the first stage, the intentional islanding problem is relaxed and in the second stage, the feasibility of the solution is verified. In the first stage, the intentional islanding problem is assumed as a series of tree knapsack problems (TKPs) and solved by the modified shuffled frog leap algorithm (SFLA). In the second stage, the power flow calculation is carried out to check the feasibility of the islands and essential modifications are provided. The proposed method is applied to IEEE 69-bus test system with 6 DGs. The results are compared with other methods and the effects of different methods on the system reliability indices are discussed. These comparisons indicate that the proposed method is feasible and valid.     

主动配电网孤岛划分的混合整数规划模型

无功平衡是制约孤岛可行性和安全性的重要因素,而作为主动配电网主要无功电源的分布式电源自身功率特性常常被忽视,使孤岛功率平衡难以满足。为调和模型求解速度与准确度的矛盾,构建了一种主动配电网孤岛划分的混合整数规划模型。该模型基于解析几何模型线性化DG的P-Q功率极限,有效计及了双馈风力发电机、同步发电机和逆变型发电机的功率特性;通过双线性模型线性化含电压功率乘积项的基尔霍夫电流方程;分离约束模型解决孤岛网络拓扑变化和负荷切除的问题;采用特殊排序集合2线性化平方项。通过算例验证了所提模型,结果表明:所提模型求解准确度高、适应性好,DG运行点满足功率特性,符合工程实际;合理化分段数取值是保证孤岛方案可行性和模型求解准确度的关键,推荐取分段数大于等于12,但其与求解CPU时间无单调关系。     

A topology analysis and genetic algorithm combined approach for power network intentional islanding

Intentional islanding is to determine proper network splitting strategy while ensuring local power balance and transmission capacity constraints when islanding operation is unavoidable. The intentional islanding problem is very complicated in general because a combinatorial exploitation of strategy space is required. This paper apply a topology analysis and genetic algorithm combined approach for determining proper splitting strategies of large-scale power networks. Topology analysis is used to simplify the original power network into a simple equivalent network so that the splitting strategy space world be dramatically reduced; while the genetic algorithm incorporated with the breadth-first search (BFS) is employed to determine the final proper splitting strategy in the simplified power network. Two additional applications, mimicking weak connections between islands and obtaining specific pre-defined islands, of the proposed method are introduced. Simulation results on several test system show that the proposed approach can quickly provide proper splitting strategies and is effective for larger-scale power systems.     

互联电网失步解列过程中的暂态动能变化规律研究

新能源高占比系统已成为我国电网未来发展的必然趋势。新能源出力的不确定性,使得振荡中心漂移风险增大,现有失步解列技术面临严峻挑战。受扰系统在故障清除后其机组间的动态行为可以划分为群间相对运动和群内相对运动,在此基础上通过选取不同的参考坐标系构造了群间暂态能量和群内暂态能量函数。分析计算发现,在解列时刻系统的暂态能量动能具有群间暂态动能突变为0,群内暂态动能保持不变的规律。依据这一规律,指出解列过程中群间暂态动能的突变是使系统解列后的暂态稳定性能够得到较大改善的重要原因之一。从能量的角度分析了在非振荡中心处解列与在振荡中心处解列之间的联系。通过IEEE 39节点系统及我国某区域电网模型对以上结论进行了验证。     

基于贪心算法的自适应解列断面自动搜索方法：(二)指标评分方法与算法实现

给出了孤岛生成过程中,各节点在并入不同孤岛时对各解列指标满足程度的评分方法,并在引入指标权重的基础上提出了考虑多指标的综合评分方法。结合节点的综合评分,详细介绍了基于贪心算法的解列策略自动搜索实现过程。广东电网的算例验证了解列断面自动搜索算法的有效性。与传统方法相比,所提方法可实现断面自动搜索,搜索过程无需人工干预。     

考虑柔性直流落点约束的最优主动解列断面搜索算法

当电力系统遭受严重扰动后,主动解列策略是防止灾害性大停电事故积极而有效的手段,其核心内容是搜索最优解列断面,通常理解为是一种含约束的组合优化问题。提出了一种基于谱聚类的考虑柔性直流落点约束的最优主动解列断面搜索算法,该方法通过谱聚类算法将电力系统的最优解列断面搜索问题映射为图的分割问题进行求解,直接求取最优解且计算速度较快;以最小有功潮流冲击为目标函数,最小化解列后系统潮流的改变提高了孤岛系统的暂态稳定性;考虑了基于电压源换流器的高压直流输电(VSC-HVDC)的终端落点作为约束条件,将VSC-HVDC的终端置于不同孤岛内可实现孤岛间功率的交换,降低了系统整体恢复稳定的成本。最后通过IEEE 10机39节点系统以及厦门系统实际算例的仿真验证,证明了该方法的有效性和快速性。     

Power generation confirmation of induction motors and influence on islanding detection devices

Photovoltaic generation systems must have protection devices and islanding detection devices if they are connected to utility lines of the electric power company. This is regulated in national technological requirement guidelines and the electric equipment technology standards. Islanding detection devices are installed to detect blackouts due to events such as ground faults and short circuits in utility lines. When an islanding detection device detects a power blackout, the photovoltaic generation system must be stopped immediately. It is known that islanding detection devices cannot detect islanding if induction motors are present among the loads. We investigated the influence of induction motors on islanding detection devices and found that when the frequency decreases after a utility line failure, induction motors change over to generator mode, thus compensating the active power imbalance and suppressing voltage variation. In addition, if the postfault frequency is adjusted by PLL control so as to maintain a fixed power factor, induction motors suppress this frequency change, thus extending islanding operation. It is clear from the above results that induction motors are more likely to produce islanding phenomena than static loads. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 171(4): 8–18, 2010; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20962