计算电网可用输电能力的方法述评

在电力市场环境下,电网可用输电能力(ATC)是反映输电系统可用于传输电力的剩余容量的重要指标。文中根据国际公认的NERC关于ATC的定义,讨论了TRM和CBM两种裕度的含义及几种计算方法;详述了现有的多种ATC的计算方法,包括线性分布因子法、重复潮流法、连续潮流法、最优潮流法和灵敏度分析法,并分析比较了各种方法的优缺点。最后对我国电力市场环境下大型互联电网之间的ATC计算提出了一些建议。     

计算电网可用输电能力的方法述评

在电力市场环境下,电网可用输电能力(ATC)是反映输电系统可用于传输电力的剩余容量的重要指标.文中根据国际公认的NERC关于ATC的定义,讨论了TRM和CBM两种裕度的含义及几种计算方法;详述了现有的多种ATC的计算方法,包括线性分布因子法、重复潮流法、连续潮流法、最优潮流法和灵敏度分析法,并分析比较了各种方法的优缺点.最后对我国电力市场环境下大型互联电网之间的ATC计算提出了一些建议.     

考虑方向性和风险性的大型互联电网可用输电能力快速计算

快速而准确地计算可用输电能力(available transfer capability,ATC),对于大型互联电网的运行与调度具有重要意义。提出一种考虑多方面影响因素的适用于大型互联电网的可用输电能力快速计算方法。该模型采用重复潮流法构建动态ATC的计算框架,通过优化校验过程与自适应步长控制提高了计算速度。文中全面地考虑了包括暂态稳定约束在内的多种动态和静态约束;在分析不同的功率调整过程对计算结果影响的基础上,给出3种具有实际指导意义的功率增长方向及其计算方法;并引入暂态稳定的概率风险评估,间接计及不确定性因素,计算系统承担一定失稳风险时的ATC。所开发软件在实际电网中的应用验证了所提算法的有效性和实用性。     

一种基于Kron简化的跨区域可用传输能力分布式算法

随着电网管制的放松与大互联系统的持续发展,关于高效实用的跨区域可用传输能力(ATC)计算方法的研究十分重要。现有的ATC计算方法面对跨区域ATC计算,存在海量信息汇集困难、互联系统计算规模庞大、计算耗时等问题。文中提出了一种基于Kron简化的ATC计算方法,通过系统分解、区域等效、数据交换和拓扑校正等4个步骤,实现了跨区域ATC的分布式计算,避免了大规模运行数据的集中处理,分摊了跨区域ATC的运算压力;同时利用改进型灵敏度分析法,在保证ATC在线计算时效性的前提下提高了计算精度。最后,采用IEEE 118节点算例验证了新算法的有效性。     

基于松弛牛顿法的互联电网并行分布式潮流计算方法

分布式潮流计算是解决多区域互联电网一体化潮流问题的有效方法。以松弛牛顿法潮流求解公式为出发点,首先利用矩阵分裂法,将互联电网分解为相互独立的子系统,然后利用矩阵求逆运算的Sherman-Morrison-Woodbery公式对各子系统进行协调求解,从而导出了一种新的互联电网并行分布式潮流计算方法。与基于网络分解及协调计算的分布式潮流计算方法相比,该方法具有更好的收敛性。利用基于PVM的分布式计算环境,以IEEE118节点系统为例,对所提算法进行了装配、测试以及分析,初步验证了所提算法的有效性。     

基于松弛牛顿法的互联电网并行分布式潮流计算方法

分布式潮流计算是解决多区域互联电网一体化潮流问题的有效方法.以松弛牛顿法潮流求解公式为出发点,首先利用矩阵分裂法,将互联电网分解为相互独立的子系统,然后利用矩阵求逆运算的Sherman-Morrison-Woodbery公式对各子系统进行协调求解,从而导出了一种新的互联电网并行分布式潮流计算方法.与基于网络分解及协调计算的分布式潮流计算方法相比,该方法具有更好的收敛性.利用基于PVM的分布式计算环境,以IEEE 118节点系统为例,对所提算法进行了装配、测试以及分析,初步验证了所提算法的有效性.     

大电网继电保护并行整定计算中故障电气量的计算

选择大电网中各大区电网之间的互联线路作为联络线,以联络线为边界将大电网分解成相互间无电磁联系的子系统群,采用分解协调法来计及各子系统之间的相互影响,采用补偿法来模拟各子系统内的网络操作,在不修改原网各子系统数学模型的前提下,提出了一种大电网继电保护整定计算中故障电气量的并行计算方法。该方法既适用于大电网继电保护离线并行整定计算又适用于在线并行整定计算。     

大电网继电保护并行整定计算中故障电气量的计算

选择大电网中各大区电网之间的互联线路作为联络线,以联络线为边界将大电网分解成相互间无电磁联系的子系统群,采用分解协调法来计及各子系统之间的相互影响,采用补偿法来模拟各子系统内的网络操作,在不修改原网各子系统数学模型的前提下,提出了一种大电网继电保护整定计算中故障电气量的并行计算方法.该方法既适用于大电网继电保护离线并行整定计算又适用于在线并行整定计算.     

基于线性化最优潮流的电网可用输电能力计算

可用输电能力(ATC)是评价互联电网运行安全稳定裕度的重要测度指标。针对交流最优潮流(OPF)模型计算ATC时在收敛性方面的不足,提出一种计及电压和网损的线性潮流方程,在此基础上构造用于ATC计算的OPF计算模型,并通过先估计网损、再求解优化问题的2步求解策略得到ATC的计算结果。IEEE 39节点系统的算例分析验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于目标级联分析法的输电网结构优化

为了充分利用可再生能源,增强电力系统各区域间的互联协调能力,提出了一种基于目标级联分析(ATC)法的输电网结构优化模型。首先,利用母线撕裂法将电力系统解耦为多区域互联系统;其次,建立含可再生能源发电的输电网结构优化模型,在此基础上,进行多区域互联电力系统的统一分析和决策;再次,采用ATC法将模型分解为主问题和子问题进行并行计算,实现源网荷协同的输电网结构优化。最后,通过对IEEE 14节点及IEEE 118节点系统的测试分析,验证了所提模型可有效协调互联电网的运行,提高电力系统运行的经济性。     

基于信息熵的可用输电能力枚举评估方法

大规模电网的互联发展推动了可用输电能力（available transfer capability,ATC）的研究。状态枚举是处理ATC计算中大量不确定性的常规方法。在分析传统ATC枚举评估方法的基础上,在故障筛选环节引入熵权,将视在功率行为指标和电压-无功功率行为指标综合考虑,建立了主、客观相结合的状态排序筛选方法;将最优潮流模型应用到重复潮流法的每次潮流求解中,综合考虑系统的安全性与经济性;为了减少状态筛选带来的偏差,建立了基于最大熵原理的ATC发生概率计算模型,并引入ATC期望值和ATC不足概率作为评估指标。通过IEEE-14节点测试系统的仿真研究,验证了其在状态筛选合理性、计算精度和处理速度上的优势。     

利用并联储能型FACTS抑制特高压互联电网功率振荡

大电网互联容易造成电力系统低频振荡,随着我国电力系统规模的不断扩大,区域间低频振荡限制了互联系统间的输电能力,并危及到电力系统安全运行。因此针对互联系统的弱阻尼问题,首先比较了目前抑制低频振荡的常规措施,而特高压交流线路上出现的约0.13 Hz的超低频振荡现象利用有限的电力系统稳定器(PSS)难以抑制,故采用并联储能型柔性交流输电系统(FACTS)装置进行抑制。通过分析并联储能型FACTS装置抑制低频振荡的机理,根据相角补偿原理设计了并联储能型FACTS装置的附加阻尼控制器,并在电力系统分析综合程序(PSASP)环境下进行仿真计算。仿真结果表明,含附加阻尼控制器的并联储能型FACTS装置能有效抑制特高压交流线路的功率振荡,可以增强互联系统阻尼比,能够提高华中电网和华北电网联网的稳定水平。     

考虑动态电压稳定约束的互联系统间有效输电能力计算

在电力市场环境下,有效输电能力(ATC)是调度员进行区域间联网互供运行操作的一个重要技术指标和市场信号。在ATC的计算中,动态电压稳定必须作为一个重要的约束因素。为了保证开放的互联电网的安全稳定运行,必须每隔一个时段,更新一次ATC数据并向电网的全体使用者公布。文中指出了准确的在线电压稳定预测对及时、准确地更新ATC数据的重要性,提出了一种运用准稳态(QSS)逼近方式对考虑动态电压稳定约束的电力系统有效输电能力进行计算的新方法。在一个典型测试系统上,分别用该方法和全时域仿真方法做了仿真计算。计算结果表明,该方法能够满足计及动态电压稳定约束的ATC计算的准确度要求,同时,其计算速度是后者的10多倍,能够适应实时运行的需要,有效地满足了计算速度和准确度两方面的要求。     

基于辅助问题和序列二次规划法的电网分区并行最优潮流算法

针对传统集中式潮流计算存在的问题,建立基于电网分区的分解协调模型.采用构造辅助问题(AP)的方法进行分布式并行计算,将大型互联电网最优潮流问题分解为多个子网的并行潮流优化问题,在每个子网中,采用序列二次规划法求解子系统的的优化问题.基于地域的系统分解与协调符合电网市场的发展方向.仿真结果表明,该算法具有收敛性和快速性     

基于节点电压相近度的黑启动子系统划分方法研究

互联电网发生大停电事故后,将电网划分成几个子系统实施并行恢复,可显著加快系统恢复进程。基于复杂网络的社团发现原理,采用节点电压相近度作为子系统划分的判据,提出一种黑启动子系统划分方法。该方法根据潮流计算的节点电压、黑启动电源的数目以及黑启动电源所在节点的电压获得电压阈值,将网络划分成几个子系统实施并行恢复,可满足子系统内部连续紧密、子系统之间联络的线路尽可能少且子系统的规模基本相当的分区目标。基于IEEE 118节点系统的算例验证了所提出方法的有效性。     

市场环境下计及风险和商业化成分的可用输电能力粒子群优化计算

从电网运行的经济性和可靠性角度考虑.将电网公司发布的可用输电能力ATC(AvailableTransfer Capabilitv)进行商业化划分,同时将基于可靠性分析技术的枚举法应用于电力系统不同区域间总输电能力及其概率分布的求解,建立了计及风险和商业化成分的电网公司经济效益最优ATC计算模型.在常规函数极值算法难以获得问题解析解情况下,引入粒子群优化算法对模型进行演化求解,不仅给出了电网公司经济效益最优的ATC值,同时也给出了如何将该ATC进行相应商业化划分以保证电网公司经济收益最大.算例的计算结果对比分析说明了所提方法的经济性和有效性.     

波形松弛法的电力系统暂态稳定性并行仿真计算

仿真计算是进行电力系统暂态稳定性分析迄今为止最可靠的方法.本文提出一个基于波形松弛的电力系统暂态稳定并行仿真新方法.首先按照系统各部分的地理分区将其划分为多个子系统,将通过联络线及边界节点互联的子系统进行等值,从而得出相邻子系统对本子系统的影响;进一步将移置到边界处的子系统等值电流作为子系统间波形交互信息,实现互联子系统之间的解偶和并行松弛求解.在PC集群上的计算结果表明,该算法有比较高的并行加速比和计算效率,在无任何加速措施的情况下,对于较大规模的系统已达到了在线实时计算速度.     

基于灵敏度分析的多区域互联电力系统状态估计

研究了多区域互联电力系统的状态估计问题,提出了基于灵敏度分析的互联电力系统的状态估计方法.该方法将互联系统联络线两端子系统状态估计独立计算所得线路功率不匹配量作为各子系统的虚拟变化量测量,基于各子系统量测量、状态量和功率估计值之间的灵敏度关系,计算修正各子系统状态量和功率估计值,迭代求解互联系统状态估计解.仿真试验结果充分说明该状态估计方法计算结果准确、速度快,且在互联系统计算中心无法获得部分子系统数据情况下,能够最大限度地准确给出互联的可观测系统状态估计解.     

计及输气系统延时特性的电-气互联系统可用输电能力计算

电-气互联系统中燃气轮机发电比重以及天然气网络规模不断增大,而传统电力系统可用输电能力(ATC)计算方法未考虑天然气系统的传输延时特性,为此,研究计及输气系统延时特性的电-气互联系统ATC计算。采用等间隔采样法表示延时的动态变化过程,计算不同时刻采样点天然气网节点压力以及燃气轮机进气量的边界值,将燃气轮机进气量转换为发电出力上限,求解出变化过程中不同时刻的稳态ATC值。为提高计算效率,采用基于二分法原理的自适应步长法(ASBM)对ATC进行求解,以运行点与安全域边界的距离为依据,确定下一个预测运行点的位置。算例分析表明天然气系统的延时特性可以提高系统ATC值,且验证了采用ASBM求解ATC的高效性。     

计及可传输容量的梯级水电站优化调度

针对流域梯级水电站优化调度的特点,提出了计及ATC影响的梯级水电站优化调度模型。根据电网典型运行方式和上一时间段的调度情况,利用最优潮流计算水电上网通道的ATC容量。将ATC容量约束直接引入到梯级水电站优化调度模型中,利用粒子群优化算法的全局寻优能力对梯级水电站中长期优化调度进行寻优。以四川某流域梯级的4个电站优化调度为例,计算结果表明采用所建模型和方法能够有效提高梯级水电站发电量和发电收益。