基于输电线路脆弱性评估的连锁故障预防控制

针对电力系统中线路故障可能引起的连锁反应故障,提出一种基于线路脆弱性评估的连锁反应故障预防控制方法。考虑系统低电压、频率的变化以及潮流转移的严重度函数,以故障发生的可能性和严重性的乘积作为风险指标对事故链及输电线路进行风险评估,通过线路和事故链的风险指标对各输电线路进行脆弱性评估,以此来量化线路故障后对周围电网的影响以及发生连锁反应故障的风险。并基于优化潮流和原对偶内点算法建立了线路脆弱性的预防控制模型,通过对系统控制变量的优化,有效减小了线路脆弱性大小及发生连锁反应故障的风险,提高了系统运行的安全性。通过在IEEE14节点系统仿真验证了该方法的有效性。     

考虑电网运行状态不确定性的最优潮流研究

在面向实时态的优化控制中,最优潮流(optimal power flow,OPF)是重要手段.已有最优潮流研究往往假设系统当前的运行状态已知,而实际上系统的真实运行状态无法确知.基于不准确的电网运行状态进行最优潮流控制,其控制结果不满足经济上的最优性要求,甚至给电网带来安全性问题.为解决此问题,建立了考虑状态不确定性的最优潮流的随机规划模型,并采用场景分析的方法将其转化为确定性的优化模型,求解该模型,可得到可控资源的调整量,该调整量面向所有可能的运行状态均满足安全性和经济性的要求.针对标准系统进行了算例测试,证明了所提方法的有效性.     

考虑UPFC控制模式的N-1安全约束最优潮流及应用

统一潮流控制器(UPFC)能有效解决电网潮流分布不均引起的一系列问题,近年来受到广泛关注。为进一步挖掘UPFC控制潜力、提高电网运行的安全性,提出了一种考虑UPFC控制模式的N-1安全约束最优潮流模型。首先,建立了考虑UPFC双回线结构的等效功率注入模型;其次,结合中国苏州南部500 kV实际电网算例,分析了UPFC控制模式对静态安全性的影响,指出了在潮流优化过程中考虑UPFC控制模式的必要性;最终,构建以静态安全裕度为目标的优化模型,并在优化的过程中充分计及UPFC控制模式对系统N-1故障后潮流分布的影响,实现系统运行参数与UPFC控制模式的共同择优。基于苏州南部电网的仿真算例表明,所提的潮流优化方法能够充分挖掘UPFC的静态控制潜力,显著提高系统的静态安全水平。     

输电系统N-k故障运行风险分析

随着电网的发展与扩大,N-k故障日益成为造成大规模停电事故的主要原因之一。为研究电网中N-k故障的风险,首先建立考虑多种因素的输电线路可靠性模型和考虑隐性故障的保护系统运行可靠性模型;然后针对传统的系统可靠性评估方法的不足,提出了考虑N-k故障的输电系统风险评估方法,实现系统实时运行情况有效地计算出N-k故障的路径;基于保护元件的隐性故障分析,结合风险理论,建立符合市场要求下的输电系统N-k故障运行风险模型,该模型能有效地结合电网的运行安全性和经济性。最后基于IEEE-RTS79可靠性测试系统进行算例仿真,结果表明,保护配置的方案、输电线率所处运行环境和线路容量都会对N-k故障风险产生相应的影响,基于可靠性理论可以很好地评估输电系统N-k故障运行风险。     

考虑输电线路动态增容的增强型安全约束最优潮流

在复杂内外部风险的影响下,输变电设备的随机故障已成为影响电网安全运行的重要因素。针对现有安全约束最优潮流存在的灵活性或安全性不足的问题,提出了一种增强型安全约束最优潮流(ESCOPF)模型,采用输电线路动态增容技术,保证电网在预想事故发生后至校正控制生效前的运行安全性。并给出了一种基于Benders分解的求解算法,将原问题分解为预防控制主问题、动态增容校验子问题和校正控制可行性校验子问题。通过不断向主问题返回Benders割修正机组发电计划,最终得到满足所有子问题校验的最优发电计划。算例分析结果表明,ESCOPF模型能够充分利用线路输电能力,扩大电网安全运行范围,从而提升系统运行的经济性。     

考虑柔性交流输电系统设备控制的校正型安全约束最优潮流

为提升安全约束最优潮流调度的经济性与安全性,提出一种基于直流潮流的考虑柔性交流输电系统(FACTS)设备控制的校正型安全约束最优潮流模型。在线路故障发生后,通过FACTS设备校正措施,将线路潮流控制在其容许范围内。由于所提模型为大规模的非凸、非线性优化问题,难以直接求解,因此先采用大M法,将原非线性优化模型转换为混合整数线性规化模型,并采用Benders分解算法将转换后的模型分解为基态最优潮流主问题与N-1故障校验子问题。通过固定整数变量的方法,将非凸的混合整数优化子问题转换为线性规划子问题,从而能向主问题返回对应的Benders割。6节点系统与IEEE RTS-79节点系统算例验证了所提模型与算法的有效性。结果表明,考虑FACTS设备校正控制的安全约束最优潮流能有效提升调度运行的经济性。     

基于模块化多电平直流输电技术的电磁环网潮流优化控制

随着城市电网的快速发展,区域负荷的不断增加,原有220kV主干网架已经无法满足大型城市的供电需求。而新建的500kV主干输电网其网架结构仍较为薄弱,无法保证供电的安全性和可靠性,因而500/220kV网架合环运行情况不断涌现。但电磁环网合环运行极大的增加了系统的短路电流,而且由于无功环流的存在降低了电网运行的经济性与安全性。针对这些问题,本文采用柔性直流输电技术通过其对功率的灵活控制特性来达到对电磁环网的潮流优化控制目的。其中,基于柔性直流系统的外部功率特性,建立了双端换流站功率注入模型;而后,把电磁环网的潮流优化控制问题转化为计及交流系统和直流系统的等式及不等式约束,并以最小有功功率损耗为目标函数的最优潮流模型求解;最后,采用遗传灾变算法对模型进行求解。算例表明,柔性直流系统能够良好的改善电磁环网系统的潮流分布,有效的降低了系统的有功功率损耗,使系统满足运行的安全性及经济性要求。     

协调运行经济性与安全性的电力系统连锁故障风险控制方法

连锁故障对电力系统的危害巨大,因此有必要在连锁故障模拟和风险评估的基础上,实现对连锁故障风险的有效控制。本文提出了一种基于连锁故障模拟和风险评估结果的风险控制方法。首先通过对风险展开式进行近似线性化,求得连锁故障风险的梯度;然后利用风险梯度建立了协调控制优化模型,通过求解得到全系统发电出力调整和切负荷策略,在有效降低风险的前提下最小化控制成本,实现运行经济性与安全性的协调。为了克服线性化带来的较大误差,进一步提出了风险协调控制优化多步迭代方法。4节点测试系统和宁夏电网算例结果验证了所提方法的正确性和计算效率。本文所提方法能够用于离线预想故障分析,并具有在线分析和辅助决策的潜力。     

考虑运行风险的主动配电网分布式电源多目标优化配置

考虑配电网运行中的不确定性,文章通过改进蒙特卡洛法生成大量预想事故集,利用潮流计算和拓扑分析得到接入分布式电源后系统运的行风险。提出一种考虑主动配电网运行风险的分布式电源多目标优化配置模型,将主动配电网运行带来的运行风险RL与分布式电源运行成本CDG作为目标函数,采用改进的粒子群算法对多目标优化模型进行求解,获得分布式电源安装位置和安装容量以及运行风险与运行成本之间的权衡关系。仿真算例表明,所提出的考虑主动配电网运行风险的分布式电源多目标优化配置方法,与单一只考虑经济性或者可靠性的优化模型相比更加合理,适用于分布式电源的优化选址和定容,验证了该模型的可行性。     

考虑输电线路负载率约束和全规划周期柔性成本评估的电网规划方法

针对现有电网规划方法对未来不确定因素适应性较差的缺点,从加强系统自身鲁棒性的角度出发,通过对线路负载率约束进行柔性化表示,控制系统中最重载线路的负载率,从而在规划过程中保留部分系统潮流输送能力,为系统预留一定的运行安全裕度和对不确定因素的适应能力。同时,通过对电网投资成本、运行成本和可靠性收益在电网全规划周期内的成本评估,提出兼顾系统经济性、安全性和可靠性的电网规划模型,并用蚁群算法求解。Garver 6节点测试系统的算例表明,提出的电网规划方法有效可行,有利于提高线路负载率分布的均匀程度,降低系统进入自组织临界状态和发生大规模连锁故障的风险,同时也是对整个电网规划周期内系统资源的综合优化。     

基于攻击图的电网信息物理融合系统风险定量评估

由于信息和通信技术的广泛应用,现代电网已成为一个实时感知、动态控制与信息服务的多维异构复杂系统,即电网信息物理融合系统(电网CPS)。信息系统与电力系统的深度融合使得电网面临更多的网络威胁。在此背景下,本文提出了虚假数据注入攻击下的电网信息物理融合系统风险定量评估方法。针对攻击建立了数据流传递的电力信息安全模型,将攻击分为两个过程:首先选择变电站注入虚假数据,然后基于通信拓扑图构建了流传递路径,采用攻击图量化攻击源信息传递模型,并基于故障下最优负荷削减策略对电力系统潜在后果进行了定量评估。最后通过算例研究,确定考虑网络攻击因素下系统的薄弱节点,验证了所提方法的可行性和有效性。     

光伏并网下配电网单向功率潮流安全监测方法

针对传统的光伏并网下配电网单向功率潮流安全监测方法监测时间过长这一问题,研究了一种新的光伏并网下配电网单向功率潮流安全监测方法。通过建立太阳辐射模型并结合光伏出力计算出光伏并网下的配电网中是否存在威胁因子,利用潮流分析法分析配电网单向功率潮流安全监测的威胁因子威胁程度,建立威胁分析体系,当威胁因子威胁程度极高,配电网会立刻发出报警,并将监测结果记录下来。通过对比实验验证监测方法有效性,结果表明,给出的光伏并网下配电网单向功率潮流安全监测方法能够在短时间内精准地监测出配电网内部的危险因子,且稳定性强。     

支撑城市电网分区互联的柔性直流优化控制技术

针对城市电网分层分区网架供电能力不足、负载不均衡、安全可靠性差等问题,提出一种支撑城市电网分区互联的柔性直流优化控制策略。首先,针对城市电网安全经济运行需求建立了稳态和暂态优化控制目标;其次,建立了计及负载均衡和网络损耗的综合评价指标,采用逐步逼近法快速求解柔性直流最优功率,以实现稳态下城市电网潮流最优控制;设计了基于换流站功率裕度的多端柔性直流自适应下垂控制策略,合理分配故障后各分区紧急功率支援,同时减小直流电压偏差。以郑州城市电网实际算例仿真验证了所提方法的有效性和工程实用性。     

基于功率传输转移分布因子的简化电网潮流计算方法

为了减少大型电力系统的潮流计算时间,研究简化电网的潮流计算方法具有重要意义。现有方法将传统Ward等值技术用于电网简化后,简化电网却产生与原始电网不同的潮流结果。针对这种情况,提出了一种改进的简化电网的直流潮流计算方法。在已有研究的基础上,给出了基于功率转移分布因子的直流潮流算法以及使用Ward技术对电网的简化方法。结合上述两部分,给出了基于功率转移分布因子的简化电网潮流计算方法。通过仿真算例表明,所得的结果具有较高的精度,可用于简化大型电网的潮流计算、潮流预报等应用中。     

基于风险的电网调度操作最佳供电路径生成策略

为保证电网调度操作票系统生成票样的合理性,针对调度操作票生成涉及的负荷转移问题,提出了一种基于风险的调度操作最佳供电路径的生成机制。采用深度优先搜索策略对电网拓扑结构进行负荷转移路径的搜索,并结合启发式剪枝技术,按照电网经济性和安全性的原则及时淘汰无效转移路径,形成可行供电方案。根据考虑了电网连锁故障的静态安全风险评估综合指标,在搜索到的可行供电方案中决策出最佳供电路径方案。算例分析证明了所提方法的合理性。     

基于源网协同的风电并网系统双层优化调度

在风电渗透率较高时,多点接入的风电出力波动就会在整个电网中形成扰动,威胁电网的安全稳定运行.针对风电的多点扰动带来的潮流全局窜动和局部涌动,以常规机组出力、储能系统（ESS）充放电功率和可控串联补偿装置（TCSC）为调控手段,建立了含风电场的源网协同双层调度模型.上、下层模型分别以全网潮流均衡度和关键断面潮流均衡度为优化目标,采用多精英保留策略的遗传算法对所建模型交替迭代求解.含风电场的IEEE39节点系统算例验证了调度方法的可行性和有效性.     

基于解列信息触发的孤立电网紧急控制方法研究

跨大区电网互联、大容量直流输电及第三道防线动作的延时和不确定性对紧急控制技术提出了更高要求。缺乏快速主动控制措施是导致电网联络线解列后大量潮流跨网转移和孤网内安全稳定形势恶化演化,继而引发系统相继解列和最终崩溃的关键原因。在分析总结导致电网解列的因素和解列后孤网面临的主要安全稳定问题基础上,提出了“离线-在线”相协调的包括控制主站、控制信息子站和执行站三层结构控制的基于解列信息触发的孤立电网紧急控制方案。通过离线基于性价比、在线基于量化的交直流控制措施的控制性能指标完成策略的搜索和优化制定,确保电网紧急状态解列后具有快速主动有序的控制措施。仿真验证了方案的可行性。     

数据驱动的电力网络分析与优化研究综述

数据驱动的电力网络分析与优化近年来受到广泛关注。首先,对比了电力网络分析与优化中数据驱动及基于物理模型方法的思维模式,阐述了数据驱动方法和基于模型方法的区别与联系。进一步,对于电力网络分析与优化研究对象的分类,分别从拓扑辨识、参数—拓扑联合辨识、系统矩阵辨识、潮流计算及最优潮流计算等多个方面总结了现有数据驱动电力网络分析与优化的研究进展,总结了现有研究中采用的数据驱动方法。最后,提出了数据驱动电力网络分析与优化所面临的挑战,展望了该领域未来可能的研究方向。     

基于电网安全稳定运行前提下的梯级水电站优化调度新探讨

优先和大力发展水电是调整能源结构和可持续性发展的重要措施之一,梯级水电站由于其经济效益显著受到极大的关注。随着水力资源的不断开发,电网结构日益复杂,水电关系必将越来越密切,就梯级水电站的优化调度问题,立足于电网稳定安全,提出了先电网优化再水库调度优化的调度方式。基于四川南充电网梯级水电站,通过PSASP系统进行了不同电网运行方式下的潮流计算,较好地验证了这一方案的提出。     

融入金融输电权思想的新型远期合约

当电力市场发展到输电系统全面开放以后,输电网问题越来越成为电力市场中保障电力系统安全稳定运行的关键因素。利用金融输电权FTR(Financial Transmission Rights)思想可有效规避输电阻塞给电力市场各发电商带来的风险,但这种交易在线路出现反向潮流时可能会给该线路阻塞费用的承担者尤其是发电商带来一定的利益损失。文中将FTR思想引入到以往远期合约中,提出了一种新型的远期合约形式,并针对如何解决反向潮流存在的问题给出明确方案,这样即可以达到规避现货市场电价风险的目的,又可以实现规避输电阻塞风险。