基于拓扑分群等值的不同拓扑下方向过流保护整定计算方法

计及电网不同拓扑的方向过流保护整定计算是过流保护面向电网工程应用的一项重要基础性工作。为解决考虑不同电网拓扑后优化整定计算模型求解困难和所得定值性能不佳问题,提出了一种基于拓扑分群等值的不同拓扑下方向过流保护优化整定计算新方法。基于所建立的适用于整定计算的电网拓扑描述模型,采用凝聚层次聚类算法对不同网络拓扑进行了聚类分群,并利用拓扑轨迹相似度计算得到了拓扑集群的等值特征拓扑,最后构建了基于等值特征拓扑的方向过流保护优化整定模型以确定保护定值。IEEE 30节点系统算例分析结果表明,所提方法有效降低了约束维度,同时能够确保所得定值面向不同网络拓扑的性能。     

基于输电网结构优化的电网安全均匀调度

提高电网运行均匀度有助于提高系统的运行安全性。输电网结构优化作为一种调度运行领域的新技术手段,通过在电网运行过程中动态选择最优网络拓扑结构,可以改善电网各元件潮流分布的均匀度。在传统安全均匀调度模型的基础上,考虑输电线路运行状态的灵活调节,提出基于输电网结构优化的电网安全均匀调度模型。为保证最优拓扑的鲁棒性,在优化模型中计及了线路N-1安全约束,使所得的线路开断策略不会降低系统的N-1安全性。针对该大规模混合整数非线性规划问题,基于校验添加思想形成高效求解算法以提高优化模型的计算效率。IEEE 30节点系统和IEEE 118节点系统算例的仿真结果表明,文中提出的优化调度方法能够有效地提高电网运行均匀度,相比于传统调度方法能够在充分挖掘现有电网输电能力的同时实现电网潮流的智能化灵活控制。     

提升分布式电源接纳能力的配电网三相鲁棒动态重构

不可控分布式电源(UDG)给主动配电网带来了显著的功率波动和不确定性。为消纳更多的UDG,主动配电网的拓扑结构应随系统的运行工况动态灵活配置。此外,由于配电系统的负荷通常是三相不平衡的,实际应用中也需要计及网络三相不平衡的重构模型。对此,基于自适应二阶段鲁棒优化方法,提出了一种三相不平衡配电网的动态重构方法。其中,第一阶段为在考虑的整个重构超前时段内优化网络的拓扑,以减少日常的开关费用并保持网络的辐射状结构。第二阶段为基于给定的网络拓扑和UDG出力不确定集合,通过执行三相动态最优潮流来最小化系统最坏情况下的运行成本。所提二阶段鲁棒动态重构模型可采用列与约束生成算法进行求解,并且线性三相潮流模型的采用,使主问题与子问题均可建模为混合整数线性规划问题。通过对修改的IEEE 34节点及IEEE 123节点系统的测试计算,验证了所提方法的有效性。     

面向虚拟电厂的协同网络攻击模型及跨空间故障传播机理

电力专网与公用互联网的互动可深度挖掘虚拟电厂的灵活性潜力，然而虚拟电厂在提供灵活性服务时易受到公网侧的网络攻击致使系统出现灵活性缺额，进而影响新型电力系统的运行安全。针对虚拟电厂遭受协同网络攻击，首先根据虚拟电厂的运行机制和通信网络架构，给出了公网侧潜在的网络攻击途径；其次，建立了电动汽车的混合逻辑动态模型来推演其后续时间断面的灵活性调节容量；然后，建立了虚假数据注入和拒绝服务两种典型网络攻击的事件驱动模型，在此基础上提出了基于事件驱动-融合流模型的电网安全状态动态推演方法；最后，对改进的IEEE 30节点系统进行了仿真计算，结果表明所提方法能够刻画跨空间故障的传播路径并量化协同网络攻击对电网的危害，为电网运行人员开展动态风险评估与信息安全防护奠定基础。     

基于拓扑聚合的输电断面辨识方法与断面传输极限的研究

国内外多次发生的大停电事故表明输电断面是大规模互联电网的薄弱环节。快速搜索出电网关键输电断面并计算出断面极限传输功率,有利于调度部门及时调整运行方式,避免电网发生大面积停电事故。提出利用电网拓扑聚合算法对电网关键输电断面进行搜索。通过对电网邻接矩阵进行简单的矩阵变换操作,将拓扑中临近节点聚合到邻接矩阵的主对角线附近。直接在变换后的邻接矩阵上对电网输电断面进行快速搜索,然后通过潮流分布因子来辨识关键输电断面。利用磷虾群优化算法构造电网关键输电断面极限传输功率的优化模型,准确计算断面极限传输功率。IEEE14节点系统和IEEE39节点测试系统验证了所提方法的有效性。     

灵活性资源参与的电热综合能源系统低碳优化

针对可再生能源的消纳问题,研究可控负荷机制与电-热耦合网中的储能调控策略,构建综合灵活性资源模型优化系统的低碳运行。首先分析区域电网中差异化布局的工业负荷调控机制,基于城市能源网架电热耦合建立可控负荷及电-热储能调控模型;然后以经济成本、风光消纳及碳排放为指标构建综合效益模型,提出碳排放流动拓扑,描述依附于能量流的碳排放流信息;最后对IEEE 33节点电网和45节点热网耦合能源系统进行仿真,分析多元灵活性资源响应对系统综合效益的改善效果,并通过拓扑直观显示典型场景中电-热碳排放流动过程。结果表明发掘灵活性资源能够提升电热综合能源系统对风光能源的消纳裕度,验证了所提方法的合理性和有效性。     

考虑风电接入的在线风险评估和预防控制

随着风电渗透率日趋提高,大规模风电的接入对电网静态电压安全的影响也逐渐增强,风电出力分钟级的显著变化将导致电网运行状态的频繁波动,甚至出现静态电压失稳的可能。为应对该问题,提出考虑大规模风电接入的在线电网静态电压安全风险指标,并搭建基于此风险指标的预防控制模型以降低系统运行风险,提高系统稳定运行裕度。IEEE 9节点系统和IEEE 39节点系统验证了所提风险指标和预防控制模型的有效性。     

考虑电化学模型的配电网侧光储系统分布式优化调度

配电网侧广泛接入的光储系统具备成为电网调度中灵活性资源的潜力。为了提高光储系统调控的精细程度,分析建模了光储系统运行的动态特性,构建了考虑电化学模型的光储调度模型。针对保护节点用户隐私和调用分布式计算资源的需求,根据该光储调度模型给出了适用于计算的矩阵化形式,并构建了各节点处含光储系统的配电网调度优化的分布式子问题,实现了该调度优化问题的分布式求解。基于IEEE 33节点系统算例验证了所提方法的有效性。结果表明,该方法给出的调度方案在可行性、储能运行高效性和老化衰退抑制能力等方面具有优势。     

基于图卷积网络的快速暂态安全评估方法

快速、可靠的电力系统动态安全评估能够显著提高电力系统运行方式优化调整的效率。针对电力系统暂态稳定预想事故扫描需要完成大量仿真、过于耗时的问题,提出了基于图卷积网络的快速动态安全分析方法。该方法基于电力系统的潮流特征和拓扑特征构建电力系统潮流特征图。利用图卷积方法对电力系统运行状态进行特征挖掘与特征学习,将动态安全评估问题建模为图上节点分类问题。所得模型在读取电网拓扑与潮流运行状态后,仅须完成一次前向计算即可同时给出预想事故集中多个预想事故的稳定性预测结果,无须依赖仿真波形或量测数据,实现快速暂态稳定预想事故扫描。IEEE39节点系统算例测试表明,算法设计正确、高效、准确率高,能够显著提高暂态稳定预想事故扫描的效率,实现快速动态安全评估。     

基于补偿法的预防性静态安全控制

针对大规模复杂电力系统进行预防性静态安全控制计算过程中,占用内存大、求解效率低的问题,提出一种基于补偿法的快速优化求解方法。通过分析该问题的优化机制,建立等效的求解模型,运用补偿法进行预想事故状态的快速分析计算,最后采用内点法求解问题模型,从而获得满足N-1安全准则的合理运行方式,防止N-1事故发生后系统越限故障的发生。在IEEE30、118、300节点系统以及S-1047仿真系统进行的测试表明,所提方法提高了大规模预防性静态安全控制的计算效率,可以快速准确地获得满足系统安全稳定运行要求的调整结果。     

考虑系统完全可观测性的PMU最优配置方法

基于电力系统线性量测模型，研究了引入相量测量单元（PMU）相关量测集后的增广关联矩阵的电力系统可观测性拓扑分析方法，以保证系统结构完全可观测性和最大量测数据冗余度为约束，以配置PMU数目最小为目标，形成了PMU最优配置问题，并应用禁忌搜索（TS）方法求解该问题，保证了全局寻优。算例表明，该方法准确可靠、有效可行。     

基于电网拓扑优化的电压稳定预防控制方法

电压稳定是电力系统安全稳定运行的重要内容之一,然而某些故障或扰动的发生可能导致系统的负荷裕度大幅度降低,甚至造成电压失稳。为增强系统的电压稳定性,提出采用改变母线运行方式的方法优化电网拓扑结构,从而提高电力系统的负荷裕度,确保基态系统和预想事故下的电压稳定性。提出了计及预想事故的电压稳定预防控制模型,并发展了一套阶段式的母线运行方式优化求解方法。首先利用线路参数的灵敏度指标对母线运行方案进行预筛选,快速筛选出可以提高负荷裕度的备选方案集,以减小计算规模;随后在此集合上基于look-ahead裕度指标对运行方案排序,并以连续潮流法的分析结果确定有效母线运行方案;最后,通过IEEE 118和1648节点系统的仿真结果验证了所提方法的有效性。     

求解动态无功优化问题的混合免疫遗传算法

无功优化是电力系统运行中提高经济性和电压安全性的重要措施,为防止静态无功优化可能导致无功控制设备的频繁操作,考虑并联电容器投切组数和有载调压变压器变比档位的调节次数约束,建立了电力系统动态无功优化模型。提出免疫遗传算法与非线性内点法相结合的混合算法进行求解,其中免疫遗传算法处理离散变量,非线性内点法处理连续变量,并在免疫遗传算法中设计独特的编码方式,使抗体能够自动满足动态约束。采用IEEE14系统的24时段无功优化问题进行仿真计算,动态无功优化后离散控制设备的调节次数很少,有功损耗比静态优化结果仅有轻微增加,算例结果验证了混合免疫算法的有效性。     

结合深度强化学习与领域知识的电力系统拓扑结构优化

对拓扑结构进行优化可提高电力系统运行灵活性,然而线路开断与变电站母线分裂等系统级的离散决策变量维度极高。该拓扑结构优化问题难以由传统混合整数优化方法求解。针对该问题,提出了一种结合异步优势Actor-Critic(A3C)深度强化学习与电力系统领域知识的运行优化方法,将在线优化的计算负担转移至离线智能体训练阶段。该方法通过同时考虑拓扑结构与发电出力调整的动作空间设计系统运行控制智能体,以最小化约束越限为训练奖励,通过强制约束校验缩减搜索空间并提高强化学习效率,从而实现电力系统运行拓扑结构优化的快速计算,提高电力系统运行的安全性。仿真测试验证了所提方法的有效性。     

精细化日发电计划模型与方法

电网调度精细化管理水平的提高客观上要求日发电计划的精细化管理。针对传统日发电计划功能单一且难以实现准确的安全校核与网损管理的问题,提出了精细化日发电计划模型及优化算法。该模型以电网状态估计的网络拓扑和参数构造约束条件,决策目标兼顾电网经济性与安全裕度价值,具有应对电网运行不确定性的能力。采用交直流混合迭代优化算法,提出了交流潮流分析与有功优化的一体化决策方法,工程实用性强,有助于实现网损管理和安全校核工作的精细化管理。最后采用IEEE 30节点算例验证了算法的合理性。     

求解无功优化的非线性同伦内点法

在无功优化计算中，由于严格的节点电压限制，网络拓扑的变化或无功电源的不足等多种原因可能会导致原问题不存在最优解。采用常规的优化方法或内点方法还不能有交地检测出这种不可行问题。该文基于非线性同伦内点法提出了检测无功优化不可行问题的新算法，该算法不仅能在原问题有解的情况下求出近似的最优解，而且能通过同伦变量的值快速并准确地判别出原问题是否出现了不可行情况，并以IEEE30节点系统为试验系统，对采用非线性同伦内点法的优化计算结果的正确性与检测优化计算中出现的不可行问题的有效性进行了验证。     

含柔性多状态开关的主动配电网有功-无功协调动态优化

多端柔性多状态开关(FDS)作为可实现功率实时调控的装置,有利于实现主动配电网的运行优化。文中基于FDS接入配电网的拓扑和运行数学模型,建立含FDS支路的配电网有功-无功协调动态优化运行模型:构建多时间尺度有功-无功调度架构,以最优网损和电压均衡为目标函数,并考虑计及系统安全和断面动作限制的运行约束条件。为提高多断面潮流模型的求解效率和松弛精度,提出针对二阶锥规划和非线性规划的模型求解优化方法,并利用求解工具集SCIP等算法包获取测试结果。最后,依托实际工程数据,在含三端FDS主动配电网系统中展开仿真测试,结果呈现了FDS接入对主动配电网电能质量改善、运行策略优化和潮流智能分配的积极影响,并验证了所述方法的寻优稳定性和计算高效性。     

一种具有直观经济性特征的配电网重构方法

提出了一种具有直观经济性特征的配电网重构方法。首先,采用经济性评价方式构建了具有直观经济特征的、兼顾网损和可靠性的优化模型。其次,为快速方便地计算配电网可靠性,提出采用面向对象思想中的类描述配电网分块后得到的元件块,并按网络拓扑生成元件块的树形结构。最后,将生物地理学优化算法应用于求解配电网经济性重构模型。IEEE16节点系统的重构结果验证了所提方法的可行性和适用性。