配电系统中变电站智能化升级策略

代表变电站技术发展趋势的智能变电站是智能电网的重要组成部分。智能变电站的配置对系统安全与经济运行具有重要影响,是值得研究的重要问题。在此背景下,研究了计及可靠性的配电系统中变电站智能化升级问题。首先,以变电站智能化升级成本和用户停电损失之和最小化为目标函数,考虑系统平均停电时间(system average interruption duration index,SAIDI)和电量不足平均值(average energy not supplied,AENS)这2个可靠性指标不超过给定阈值等约束条件,构建了配电系统中变电站的智能化升级优化模型。之后,发展了针对配电系统故障的故障清除模型,提出了评估用户停电时间的比较准确的方法。接着,对用户停电时间和用户停电损失函数进行线性化处理,得到变电站智能化升级问题的混合整数线性规划模型,并采用高效商业求解器求解。最后,以IEEE RBTS-Bus 4配电系统和丹麦某中压配电系统为例来说明所提方法的基本特征。     

基于最大转子储能的风电场风机变利用率的 有功功率分配策略优化

风机采用最大功率追踪控制时无功率备用量,当系统供需发生变化时,易对系统稳定性造成较大影响。提出了一种风场变利用率的有功功率分配策略,在满足系统调度命令的同时,减少风能的损失,提高风能利用率。考虑到风场的尾流效应,所提方案通过改变每台风力机的利用率来控制风机的有功功率输出。其中,每台风力机的利用率根据其自身转速而自适应调整。当风机转速较高时,风力机的利用率则较高。当风机转速较低时,则降低风力机的利用率,这样风电场可存储更多的旋转动能,可在系统需要时释放回系统。通过在基于双馈风机的风电场中对所提变利用率策略进行研究,结果表明,在满足调度需求的同时,所提控制策略比传统的等利用率方案更加节能。     

计及自然灾害风险的输电系统多场景规划方法

严重自然灾害事件会给电力系统运行安全带来巨大风险,需要研究提高电力系统应对自然灾害事故能力的措施与方法,这也是弹性电力系统建设的重要内容。增强电力系统弹性的最基本措施是加强系统结构,发展计及自然灾害的输电系统规划方法,以适当平衡支路建设成本与风险损失是值得研究的重要课题。在此背景下,通过综合考虑投资与运行经济性、常规运行情况下的系统可靠性和发生自然灾害情况下的系统风险等因素,发展了输电系统规划的混合整数非线性规划模型。构建了计及风电与负荷波动以及发生自然灾害情形下的2类场景集,分别用于对候选规划方案进行安全校验和风险评估。之后,在分层优化架构下采用粒子群优化算法求解所构造的优化模型。最后,用经典的18节点系统说明了所提方法的基本特征。     

南澳多端柔性直流输电工程交直流相互影响分析

为了给南澳多端柔性直流输电工程的调度运行提供指导,对南澳工程的运行特性及交直流相互影响进行了分析。首先介绍了南澳工程概况,分析柔直工程的故障穿越特性,明确主网哪些交流站点发生故障将导致柔直闭锁;其次探讨主网故障对风电场经柔直并网送出的影响,比较了纯直流运行方式与交直流并联方式在故障隔离方面的差异;最后研究了柔直在交直流并联方式运行时,交直流输电通道故障分别对供送电能力的影响。分析结果认为:主网侧交流系统故障可能导致柔直因充电过电压而闭锁,而交流侧故障造成直流电压的波动很小,因而柔性直流具有隔离故障的功能。     

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。     

基于半监督谱聚类的黑启动分区策略

采用并行恢复策略可以有效加快电力系统发生大停电事故后的恢复进程,而合理的分区策略是并行恢复的基础。现有分区方法多数存在对算法初值依赖性强、难以获得全局最优解等缺点,而半监督谱聚类具有能够识别任意形状的样本空间并能够收敛于全局最优解,且适用于分区问题的特点。在此背景下,提出了基于半监督谱聚类的黑启动分区策略。首先,给定节点间电气距离的倒数为相关线路的权重,在此基础上建立电力系统无向加权图,进而依据比例割集准则建立黑启动分区策略。该策略由2步构成:第一步建立待恢复机组的分组模型,其以给定时间段内最大化系统发电量和最小化恢复线路总电容为优化目标,从而保证机组的安全快速启动;第二步以得到的机组分组信息为基础,利用半监督谱聚类算法求解黑启动分区模型。为了克服传统k-means算法对初始聚类中心敏感的缺点,在利用半监督谱聚类算法对特征向量进行聚类的最后一步采用了k-means++算法对特征向量进行聚类。最后,以新英格兰10机39节点系统和IEEE 30节点系统为例说明了所发展的模型和方法的基本特征。     

计及安全约束的机组最优组合鲁棒优化方法

随着风电出力在电力系统中渗透率的逐步提高,其不确定性给系统安全与经济运行带来了新的问题甚至挑战。在制定电力系统运行方式和调度计划时如何确定计及安全约束的机组最优组合(security constrained unit commitment,SCUC)策略就是一个需要解决的重要课题,也是该文旨在研究的问题。具体地,首先建立基于场景生成的鲁棒优化安全约束的机组最优组合(robust security constrained unit commitment,RSCUC)模型,由此获得的鲁棒机组组合策略满足给定的置信度,对处于置信区间之外的极端场景则采取弃风或切负荷等不得已的措施来维持系统功率平衡,从而在系统运行的经济性和保守性之间合理折衷。之后,采用Benders分解法求解所建模型,将该问题分解为主问题和子问题。其中,主问题为确定性的SCUC问题;子问题则对考虑风电场出力随机变化时的系统状态进行安全性校验,若通过校验则表明所求得的SCUC策略满足鲁棒性约束,否则就生成相应的安全约束即Benders割并反馈给主问题。最后,采用修改的IEEE 39节点系统来说明所提方法的基本特征。     

考虑电铁接入影响电网动态无功优化 问题及算法研究

摘要： 在对电铁负荷进行采样平均的分时段处理基础上,利用内点法与基于老化首领及挑战者的粒子群相结合的优化算法（IPM-ALC-PSO）,对电网动态无功优化问题进行分析。118系统算例和某实际系统的分析显示通过IPM-ALC-PSO交替求解的优化策略,不仅保证了算法的整体寻优效率,而且使系统电压在电铁负荷波动情况下均在合格范围之内,有效解决了电气化铁路接入后电网动态无功优化问题。     

考虑电铁接入影响电网动态无功优化 问题及算法研究

在对电铁负荷进行采样平均的分时段处理基础上,利用内点法与基于老化首领及挑战者的粒子群相结合的优化算法(IPM-ALC-PSO),对电网动态无功优化问题进行分析。11 8系统算例和某实际系统的分析显示通过IPM-ALC-PSO交替求解的优化策略,不仅保证了算法的整体寻优效率,而且使系统电压在电铁负荷波动情况下均在合格范围之内,有效解决了电气化铁路接入后电网动态无功优化问题。     

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。