云计算模式下的继电保护定值优化算法

由于电力系统网络规模的不断扩大,继电保护整定对计算机计算及存储能力的要求也随之升高。为此,将云计算引入到电力系统继电保护整定计算中来,论述了云计算在电力系统数据中心中的应用,并提出了基于云计算的整定计算平台架构;接着,对云计算模式下的继电保护定值优化方法进行研究,建立了继电保护定值优化模型,基于并行遗传算法对其进行优化;最后,通过算例分析证明了所提算法可以有效满足保护定值中的灵敏度和选择性要求,充分证明该方法的优越性与合理性。     

串联多端直流输电无功补偿及控制策略

多端直流输电属于直流输电的一种形式,能够实现多电源供电以及多落点受电,对于提高供电质量以及供电可靠性具有重要意义。但是基于晶闸管的传统换流技术在换流过程中需要消耗大量无功功率,加大了电能的损耗,不利于电能的充分利用,严重影响了多端直流输电的推广及应用,阻碍了我国电力事业的发展,针对这种状况必须通过无功补偿技术加强对线路耗能情况的控制。本文简要介绍了串联多端直流输电及其无功理论,对无功补偿的具体设置进行了分析,并提出了有效的串联多端直流输电无功补偿控制策略。     

考虑负荷特性的解列后受端电网频率控制策略

当大规模互联系统发生主动解列后,受端电网将出现有功功率不足、频率大幅下降的问题,需要采取切负荷措施保证受端电网的频率稳定。首先,建立了以最小切负荷代价为目标,综合考虑暂态功角稳定约束、节点电压约束、频率稳定约束、负荷电压-频率特性以及调速器一次调频作用,制定紧急控制策略的数学模型。其次,由电网主动解列的特征,简化模型中的大规模微分方程组约束,将解列后局部电网中同调运行的发电机等值为惯性中心系下的一台发电机,从而降低模型的复杂度,极大地提升了求解速度。最后,基于隐式梯形法将微分方程约束差分化并采用内点法求解最优频率控制方案。以IEEE9节点算例、广东电网实际数据计算频率控制策略,并在PSD-BPA中对该控制方案进行仿真验证。仿真结果表明,所得频率控制策略不仅能保证主动解列后受端电网的频率电压稳定,还可以提高紧急控制方案的经济性,验证了所提频率控制模型的有效性。     

计及火电机组灵活性改造的电源扩展弱鲁棒规划

风电出力的不确定性给电力系统规划与优化运行带来较大挑战。对火电机组进行灵活性改造能有效提升电力系统的灵活性、促进风电的消纳。文中利用盒式约束与1-范数约束对不确定风电出力进行建模,考虑火电机组的灵活性改造技术优势和经济耗费,从电力系统价值整体提升的角度出发,建立了以投资费用与系统运行成本之和最小为优化目标的电源弱鲁棒优化规划模型。所提模型改善了传统鲁棒规划模型的保守度,提升了规划方案的经济性。以改进的IEEE-RTS24节点系统与区域电网实际系统对所提模型进行仿真分析,算例结果验证了所提模型的鲁棒性与经济性。     

基于群灰狼优化算法的双馈感应电机最优控制

设计了一种新颖的群灰狼优化算法(Gathered Grey Wolf Optimizer, GGWO),用于整定双馈感应电机(Doubly-fed Induction Generator, DFIG)的比例-积分控制器(Proportional-integral, PI)最优参数,从而实现变风速下的最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking, MPPT)并提高系统的故障穿越能力(Fault Ride-through, FRT)。GGWO在原始灰狼优化算法(Grey Wolf Optimizer, GWO)的基础上引入分组机制,将灰狼分为相互独立的合作狩猎组和随机侦察组。其中,随机侦察组中的灰狼负责进行广泛的全局搜索,而合作狩猎组的灰狼实现深度的局部探索。同时,设计狼群间的角色互换机制,可根据当前适应度函数,在下次迭代中对不同分工的狼进行角色互换,进而平衡全局搜索和局部探索的矛盾。通过阶跃风速、随机风速和电网电压跌落三个算例对GGWO的优化性能进行了研究。仿真结果表明,与遗传算法、粒子群算法、飞蛾扑火算法和GWO相比,所提算法具有更好的全局收敛性、MPPT精确性和FRT能力。     

基于最小二乘法的线路录波数据同步及故障测距

高压输电线路两侧故障录波装置由于自身子时钟存在误差,导致二者采集到的录波数据在时间上不同步,利用该数据进行故障测距的结果精度较差,无法为排除故障提供便利。为了充分利用故障录波数据,需对两端录波数据进行同步处理。文章阐述了目前工程中采用的差流法、相位法和启动时刻对时法原理及步骤,对其各自的性能进行了对比分析,在此基础上提出了一种基于最小二乘法,利用线路参数实现两端录波数据同步的方法,并将其应用于故障测距。通过PSCAD仿真数据和实际故障录波数据的验证可知利用最小二乘法对故障录波数据进行同步后,故障测距误差降低至1%,大大提升了结果的可靠性和可信性。     

考虑物理-信息虚拟连接的电力信息物理融合系统的脆弱性评估

不断发展的自动化与信息技术的广泛应用明显提高了现代电力系统的运行水平,电力信息系统与电力物理系统的融合也逐步广泛和深入,从而进化为电力信息物理融合系统(CPPS)。在CPPS中,信息设备的故障会影响物理系统的安全可靠运行,而外部对物理与信息元件的攻击则可能导致停电事故。在此背景下,为了分析物理元件与信息元件的交互影响,将CPPS抽象模拟为物理节点、物理-物理连接、信息节点、信息-信息连接与信息-物理连接5类元素,并在此基础上评估信息系统受损对物理系统运行的影响。在博弈论的框架下构建了双层数学规划模型分别对物理与信息环节进行了防御资源分配,用于量化存在假想攻击下系统中各环节的重要程度。以修改的IEEE 14节点系统为例进行了仿真计算,结果验证了所提方法的可行性与有效性。