考虑极端场景的输电-通信网络协同鲁棒扩展规划方法

为了在满足经济性前提下,尽可能降低极端场景下电力和通信网络故障耦合引起的大面积停电风险,考虑双网结构融合和功能耦合特征,提出了信息物理协同双层(主层、子层)鲁棒扩展规划模型。首先,以投资经济性和极端场景下失负荷损失成本最小为目标,建立双网线路和通信业务路由协同优化的主层模型;其次,在子层模型中,计及线路结构耦合引起的共因失效模式,构建了电力/通信线路多重故障集,并考虑通信失效对电力系统应急调度的影响,基于max-min准则建立最恶劣极端场景最小失负荷损失成本计算模型;随后,采用列和约束生成算法实现两层模型解耦求解;最后,基于IEEE 14 节点信息物理系统进行仿真分析,结果表明,提出的协同规划模型能以经济合理的投资优化双网结构,降低通信系统故障级联影响,提高耦合系统面对极端场景的抵抗力。     

考虑分布式光伏高效消纳与负荷损失最小的区域配电网应急资源协同配置策略

为实现应急资源的合理配置,综合考虑区域配电网正常运行和故障运行下的经济性,提出一种采用线路加固和分布式储能的应急资源协调配置策略。利用最大风速法和阈值法模拟得到线路故障情况,并采取基于Kantorovich距离的后向削减法得到区域配电网遭遇极端天气时的源荷分布经典场景。综合考虑正常工况下分布式光伏高效消纳和故障工况下负荷损失最小,构建了包含应急阶段失负荷成本、应急资源投资成本以及正常运行成本的优化模型。以改进的IEEE 33节点配电网为例对所提应急配置策略进行验证分析。结果表明,所提应急资源配置策略可以兼顾分布式光伏高效消纳和负荷损失最小,在减少极端灾害下经济损失的同时,促进区域配电网的低碳经济运行。     

基于无人机应急通信的配电网灾后信息物理协同恢复策略

极端自然灾害的发生使得配电网面临电力故障和通信中断带来的复杂场景,给配电网灾后恢复带来挑战。电力通信系统的恢复对于以配电自动化为基础的配电网恢复具有重要的支撑作用,然而,现有研究并未考虑通信层恢复及其与电力恢复之间的耦合关系,进而无法有效解决在通信设施受损情况下配电网恢复过程中不同任务的协同配合问题。该文通过挖掘信息层应急通信资源的灵活性,综合考虑配电网信息层与物理层的恢复决策,提出了一种基于无人机应急通信的两阶段配电网信息物理协同恢复策略。第一阶段解决无人机基站部署选址问题,第二个阶段求解无人机通信路径规划以及配电网负荷协同恢复优化模型。提出的协同恢复模型被建模为混合整数线性规划模型,求解生成无人机的最优路径、配电网负荷恢复最优顺序,在IEEE测试系统上验证所提方法的有效性。     

考虑大规模区外来电接入的输电网扩展规划方法

大规模区外来电将大量可再生能源馈入到受端电网,解决了用电资源与负荷发展不平衡的问题。提出了一种考虑大规模区外来电接入受端输电网的扩展规划方法。综合考虑可再生能源出力和负荷的不确定性,以线路投资成本、运行成本、弃能成本和失负荷成本之和最小为目标,建立了计及系统运行经济性的两阶段输电网随机规划模型。引入多参数规划方法,提出采用内嵌场景削减的改进Benders分解算法,将原问题分解成投资主问题和运行子问题,通过对大规模运行场景进行削减,以确保在最优投资决策下的电网规划方案。以改进后的Garver’s 6系统与河北某网500 k V及以上的实际系统为算例,验证了所提方法的有效性。     

计及通信失效的输电系统信息物理协同恢复策略

为应对输电系统信息物理复合故障,提出了一种计及通信系统失效的信息物理协同恢复策略.首先,基于发电机、电力线路与负荷的故障特性,综合考虑了系统频率、节点电压、线路容量等安全约束,构建了物理系统的恢复模型.然后,提出了一种基于通信网络拓扑的信息系统恢复策略.接着,考虑信息系统故障给发电机出力调节、电力线路投运以及负荷恢复可...     

面向极限生存能力提升的城市配电网反脆弱规划方法

城市电网负荷密度高、重要负荷多，提升其在极端事件下的生存能力有助于保障重要用户不间断供电，提升电网反脆弱能力，减小极端事件带来的影响和损失。提出了面向极限生存能力提升的城市配电网反脆弱规划方法。首先，提出了基于随机规划理论的城市配电网韧性规划两步骤决策框架，第一步确定候选线路加固/升级方案集合，第二步基于随机规划理论确定线路规划方案下的分布式电源最优部署方案，考虑投资经济性和极限生存能力提升效果等因素，确定最终韧性规划方案。其中，针对不同候选线路加固/升级方案，考虑可能遭遇的极端灾害，提出基于蒙特卡洛模拟和K-means聚类的极端场景生成及代表性场景筛选方法。其次，以投资经济性最优和极限生存能力提升最大化为目标，将分布式电源的规划问题构建为两阶段随机混合整数规划，并基于前述极端场景将随机规划转化为确定性的混合整数线性规划。最后，采用IEEE 33节点测试系统与123节点测试系统进行算例分析，验证所提方法的有效性。     

含微网城市配电网的抗灾型多场景规划

提出了能够计及极端灾害情况下城市配电网安全供电的多场景规划模型,并在含微网配电系统规划中应用。给出了比传统规划更细致的抗灾型规划场景划分、负荷分级及计算停电损失费用的方法;建立了基于微网的城市配电网抗灾型规划模型及给出相应方法步骤,该模型能够同时计及传统规划最大负荷场景与灾害场景的供电可靠性与经济性。通过实例比较含微网抗灾型规划方案与传统规划方案的可靠性与经济性指标,说明当既考虑传统场景又考虑极端场景的情况下,该模型更具有效性和优越性。     

考虑连锁故障的输电网扩展规划方法

为提高电网抵御多重故障的能力,常在输电网规划中嵌入N-k安全网络约束.但该方式未考虑故障间关联性,致使故障场景数量庞大且部分场景与实际不符,可能导致规划方案投资冗余.在计及故障关联性的基础上,提出一种考虑连锁故障的输电网双层扩展规划模型.上层模型以线路投资、运行及切负荷成本之和最小为目标,考虑了故障链约束;下层模型以切负荷最小为目标,对上层模型得到的规划方案进行连锁故障校验.上下层模型以故障链约束为纽带,通过迭代添加新的约束,达到降低求解规模、加快算法收敛的目的 .以IEEE RTS-24系统为分析算例,仿真结果表明所提模型能够在抵御连锁故障的同时提升规划方案经济性.     

考虑负荷聚类分区与分布式发电接入的配电网主次网架规划方法

为提高配电网的经济性和电压水平,从网络拓扑结构角度,建立主次级配电网架。基于勒贝格公式的K-means聚类方法对供区进行最优分块,并引入等效负荷点概念;主级网架生成中构建考虑负荷节点和分布式电源出力的时序模型,运用场景削减技术抽取场景并赋予权重,采用雨刷摇摆搜索算法构造花瓣式网架结构;以等效负荷点为电源点构建辐射状次级网架,并以失负荷总量最小为目标为各区加设联络,以降低线路投资,提高系统可靠性。算例分析表明所提构建方法合理且有效,主次网架结构具有较低的建设投资、较高且稳定的电压值和较小的网损。     

基于负荷场景多层聚类的储能精细化规划研究

为解决目前储能规划中场景划分不够精确及模型适用范围有限的问题,提出了基于负荷场景多层聚类的储能精细化规划方法。首先,提出了基于关联分析与聚类的负荷时空耦合特性分析方法及考虑负荷时空特性的负荷场景多层聚类方法。其次,面向典型负荷场景,构建了综合考虑碳排放、全周期成本、弃风弃光惩罚及储能和分布式电源协同的储能精细化规划模型。最后,选取某地实际配电网开展算例分析,得到了不同负荷场景下储能与分布式电源的最优协同配置方案,验证了所提模型与方法的可行性与有效性。     

极端天气下智能配电网的弹性评估

近年来受极端天气的影响,配电网大范围停电事故率不断上升,能够防御自然灾害、减小停电事故影响的弹性配电网引起了人们的重视。为了更好地评估配电网应对极端灾害的弹性,文中提出了一种智能配电网弹性评估方法。首先,建立了极端天气下的故障模型用以量化极端天气对配电网的影响。其次,针对极端天气的随机性,文中通过蒙特卡洛法模拟极端天气场景并采用K-means聚类算法对场景进行缩减,根据脆弱性曲线可以得到配电网各支路的时变故障率。考虑到负荷、可再生能源出力的不确定性,采用拉丁超立方抽样抽取负荷、可再生能源出力和配电网故障场景对配电网进行弹性评估。然后,为了全面准确地反映含分布式电源的配电网弹性,将配电网遭受自然灾害时分为防灾和减灾2个阶段,并基于此构建了包括配电网防御时间、弹性恢复系数、孤岛可持续时间覆盖率和重要负荷平均中断时间在内的弹性评估指标体系。最后,对一包含2条馈线的实际配电系统的弹性进行仿真评估,并考虑了电力线路类型、光伏渗透率和联络线对配电网弹性的影响,验证了所提评估方法的有效性。     

考虑N-K故障下系统频率稳定性的储能电站优化规划

风电、光伏等新能源通过逆变器并入电网,不具有惯量支撑能力,因此大规模新能源接入电网会降低系统的惯量水平。在N-K故障下,系统可能因惯量水平过低而频率失稳,导致电源脱网,给系统造成严重经济损失。针对此问题,提出一种考虑N-K故障下系统频率稳定性的储能电站优化规划方法。首先,分析系统惯量与系统频率变化的关系,给出系统惯量需求约束。其次,充分考虑储能电站在系统中调频、调峰及潮流调度等应用场景,以储能电站建设成本及极端故障下切负荷成本最小为目标函数,构建储能电站定容选址优化模型。最后,以IEEE 39节点系统为仿真算例。仿真结果表明,基于所提方法的定容选址规划方案能够有效提升系统频率稳定性,缓解系统在极端故障下的大面积停电问题。     

考虑多层耦合特性的电力信息物理系统建模方法

从信息物理融合的角度出发,综合考虑电力网、通信网和信息网的关联关系和耦合特性,提出了一种电力信息物理系统分层建模方法.首先,提出了考虑多层耦合特性的电力信息物理系统三层模型框架.然后,基于电网稳态潮流方程,考虑通信传输过程和信息决策过程,对电力网、通信网和信息网进行了分层次建模.针对信息网的监控功能和信息流的传递方向不...     

考虑可靠性收益的配电网智能软开关规划方法

智能软开关(SOP)具有较强的潮流控制能力,在配电网正常运行场景下和故障环境中均能有效发挥作用,在规划层面应兼顾其对于配电网供电可靠性与运行经济性提升所带来的综合收益。文中综合考虑了SOP接入对配电网供电可靠性和运行经济性的影响,建立了智能软开关规划模型;采用快速搜索和发现密度峰聚类方法对年负荷数据进行聚类,生成配电网典型运行场景以计算其对运行经济性的提升收益;采用基于关联约束的支路故障率计算方法,考虑线路电流负载率、节点电压以及线路长度对支路故障率的影响,生成动态预想故障集以计算供电可靠性收益;采用模拟退火与二阶锥规划相结合的混合算法对上述规划模型进行求解,最后,在PGE 69节点算例上验证了所提规划模型的有效性。结果表明,面向配电网可靠性与经济性的SOP规划方法能够有效降低配电网综合成本,实现投资效益的最大化。     

基于动态决策系统的黑启动灾后恢复路径优化

为解决极端天气导致的电力系统停电问题,须制定合理的供电恢复策略以减小损失,因此文中建立一种考虑设备故障概率的黑启动恢复路径动态优化方法。首先,为精确衡量灾害条件下线路故障概率,建立考虑台风、降雨、滑坡时空耦合关系的线路失效模型;然后,结合电机特性的最优权重建立黑启动电源评价模型,进而提出在线恢复策略确定黑启动恢复方案,并通过改进后的蒙特卡洛树搜索算法与迪杰斯特拉算法对恢复方案进行求解;最后,以IEEE 30节点配电网系统为例进行仿真分析,验证动态决策系统在不同场景下的适用性。结果表明动态决策系统能够将恢复方案风险度降低22.5%,同时可保持供电恢复时间稳定,有效保障了供电方案的可靠性、快速性。     

计及台风灾害全过程模拟的配电网差异化加固规划韧性提升方法

台风会对配电网系统造成严重影响,制定架空线路的防风加固规划方案至关重要。为提高配电网抵御自然灾害的韧性,提出一种计及台风灾害全过程模拟的配电网差异化加固规划韧性提升方法,通过模拟台风登陆至消亡时刻全过程实时风况信息,对各线路实施差异化加固。首先,利用狄利克雷过程混合模型(dirichlet process mixture model, DPMM)聚类算法提取典型台风登陆场景,结合风暴轨迹模型和Batts风场模型模拟实时台风移动路径和台风风场,计算配电网线路实时故障概率。然后,结合台风场景模拟结果和不同设计风速标准下的差异化的架空线路故障率,建立以多等级线路加固年投资成本、台风过境过程中失负荷成本、停电损失和维修成本最小为目标的双层随机规划模型,并利用Benders分解算法进行求解。最后,以改进IEEE33节点系统为例,对所提方法有效性进行了验证。     

提升电力信息物理系统韧性的通信网鲁棒优化方法

依赖于先进信息技术的现代电力系统是典型的信息物理系统.电力信息物理系统不仅在业务层面存在能量流与信息流的耦合,在网架拓扑层面,物理电网和电力通信网因采用光纤复合架空地线等也存在高度的耦合特性,因此存在着故障跨空间传播的风险.为提高电力信息物理系统的韧性,基于建立的信息流及通信网模型,文中定义了一种考虑信息-物理耦合的信...     

极端灾害下的电力系统预防-紧急协调调度

针对极端灾害提出了考虑线路故障概率的电力系统预防-紧急协调调度方法。以预防阶段和紧急阶段综合失负荷成本最小化为目标,建立考虑线路故障率的电力系统防御-攻击-防御3层优化调度模型。其中,预防阶段的发电机出力调整、网络拓扑切换和负荷减载以及紧急阶段的发电机再调度、紧急负荷切除被建立为防御资源,线路故障率被纳入攻击资源的建模中。采用列与约束生成算法对该模型进行求解,将3层模型转化为双层混合整数线性规划问题,通过IEEE-RTS-24节点系统进行算例仿真验证了所提方法的有效性,结果表明：在预防阶段采取调度措施作为主要防御手段能够有效降低负荷损失;在预防-紧急协调决策优化过程中考虑线路故障率能够有效降低预防成本,提升预防效果。     

配电网信息物理系统可靠性的精细化建模与评估

随着信息通信技术广泛应用于配电网,配电网的信息物理耦合程度逐渐加深,现有配电网信息物理系统可靠性模型难以准确评估实际工程应用中复杂场景的可靠性.文中基于耦合元件的失效情况建立了多状态可靠性模型,并基于满二叉树拓扑遍历配电网信息失效场景,由此提出了一种新颖的可靠性分析方法.该方法考虑了实际故障处理过程与转供容量约束,并适...