考虑暂态稳定约束的发电再调度研究

提出了一种暂态稳定的发电机有功调度新算法。通过求取暂态稳定约束下的发电机有功输出极限,将暂态稳定约束转化为最优潮流中的发电机有功出力约束,从而将暂态稳定约束下的发电机有功调度问题转化为常规最优潮流问题进行求解。介绍了电力系统角半径的概念,通过仿真计算轨迹灵敏度,在此基础上可得到系统角半径对各发电机有功输出的灵敏度,该灵敏度信息可用于计算发电机有功输出的调整量。算法实现简单,可处理多个预想故障。在10机新英格兰典型电力系统上的算例分析验证了新方法的有效性和合理性。     

基于轨迹灵敏度的暂态稳定约束最优潮流计算

为将暂态稳定约束最优潮流问题转化为最优潮流和暂态稳定两个子问题,根据暂态稳定计算结果求出发电机转角及转速相对于机械输入功率的轨迹灵敏度。基于轨迹灵敏度,计算出在最领先发电机和最落后发电机之间转移的有功功率,据此修改其在最优潮流模型中的有功功率上下限,从而实现两个子问题的交替求解。并且推导出准确的轨迹灵敏度及初值计算公式,利用上述公式,得更小的转移功率值,从而使功率转移后系统的优化程度更高。同时在惯性中心坐标下采用最大转角判据找出最领先机和最落后机,并以3机9节点和10机39节点系统为例,验证了该方法的可行性。     

考虑暂态稳定性约束的最优潮流问题

电力系统动态安全经济运行领域中的许多关键技术问题如暂态稳定性预防控制、紧急控制、最大传输容量等问题都可描述为考虑暂态稳定性约束的最优潮流问题。综述了考虑暂态稳定性约束的最优潮流问题的研究现状,分析比较了该领域中基于能量函数的优化方法、基于时域仿真技术的优化方法各自的特点及其研究中存在的问题。在此基础上,分析了考虑暂态稳定性约束的最优潮流问题的特点以及该领域研究的技术重点。     

考虑暂态稳定性约束的最优潮流问题

电力系统动态安全经济运行领域中的许多关键技术问题如暂态稳定性预防控制、紧急控制、最大传输容量等问题都可描述为考虑暂态稳定性约束的最优潮流问题。综述了考虑暂态稳定性约束的最优潮流问题的研究现状，分析比较了该领域中基于能量函数的优化方法、基于时域仿真技术的优化方法各自的特点及其研究中存在的问题。在此基础上，分析了考虑暂态稳定性约束的最优潮流问题的特点以及该领域研究的技术重点。     

多故障暂态稳定约束最优潮流的轨迹灵敏度法

将暂态稳定约束最优潮流(transient stability constrained optimal power flow,TSC-OPF)计算过程分解为潮流、暂态稳定及轨迹灵敏度、降阶二次规划最优潮流3个子问题的交替求解。在迭代过程中,根据潮流和暂态稳定计算得到状态变量和代数变量时变轨迹;由此判断系统的稳定性,并计算失稳时刻状态变量和初始时刻代数变量对发电机有功和无功功率的轨迹灵敏度;据此将暂态稳定约束最优潮流问题转化以发电机有功和无功功率增量为独立变量的降阶二次规划最优潮流问题;求解这个二次规划模型得到发电机有功和无功功率增量。通过这种交替求解,最终能寻找到满足暂态稳定约束的最优潮流解。以此为基础,提出了不受故障类型和模式影响的多故障处理方法。新英格兰10机39节点和UK 20机100节点系统的计算结果表明,所提方法在计算精度和速度方面具有一定优势。     

一种考虑暂态稳定约束的可用输电能力计算的新方法

提出了一种考虑暂态稳定约束的可用输电能力计算的新方法。采用约束转换技术处理系统动态方程中的微分方程，将函数空间的优化问题转换为Euclidean空间的优化问题，并利用非线性互补方法求解。该方法以原一对偶内点法为基础，通过引入一个特性函数来处理互补性条件，克服了原对偶内点法在每次迭代中都必须保持正方向的缺点，在效率上有很大的提高。该文以7节点系统和36节点系统的计算结果为例证实了该方法的有效性和合理性。     

基于单机无穷大母线等值和轨迹灵敏度的暂态稳定约束最优潮流

在分析多故障暂态稳定约束最优潮流(transient stability constrained optimal power flow,TSCOPF)轨迹灵敏度法存在问题的基础上,提出基于单机无穷大母线等值和轨迹灵敏度的暂态稳定度约束最优潮流计算方法.根据单机无穷大母线等值,在暂态稳定约束最优潮流模型中引入严格的暂态稳定判据,并应用轨迹灵敏技术提高计算效率.将故障分为稳定故障、极度稳定故障、一般不稳定故障和极度不稳定故障,分别在暂念稳定约束中分别加以处理,可快速地进行放障筛选.同时,对于小稳定故障不需要寻找临界稳定轨迹,可节省大量的仿真时间.在3机、10机和20机系统上的仿真结果验证了所提出算法的有效性.     

考虑暂态稳定约束的可用输电能力的计算

基于传统的最优潮流模型及多机电力系统的经典数学模型,利用隐式梯形积分法,将电力系统中所有发电机转子摇摆方程差分化为等式约束、发电机转子相对摇摆角稳定极限作为不等式约束,将其作为暂态稳定条件加入最优潮流的等式约束和不等式约束方程中,提出了一种考虑暂态稳定约束的可用输电能力计算的计算方法,用原始-对偶内点法求解该模型,并通过引入一个非线性互补函数改进原对偶内点法中的互补松弛变量在每次迭代中都必须保持正向的缺点,使优化问题的求解效率得到提高。14节点系统计算为例说明了该方法的有效性。     

结合轨迹灵敏度和微分进化技术的暂态稳定约束最优潮流计算

分析了求解多故障暂态稳定约束最优潮流的轨迹灵敏度法存在的问题,提出了相应的改进方案。利用轨迹灵敏度法的快速收敛特性和微分进化算法的全局搜索能力,借助用轨迹灵敏度法求解暂态稳定约束最优潮流问题过程中产生的多个逼近全局最优点的稳定和不稳定点来构成微分进化算法的初始种群,将两者结合起来构造成求解多故障TSCOPF的混合算法。在3机和10机试验系统上的计算表明,所构建的混合算法收敛性快且全局搜索能力强。     

结合轨迹灵敏度和微分进化技术的暂态稳定约束最优潮流计算

分析了求解多故障暂态稳定约束最优潮流的轨迹灵敏度法存在的问题,提出了相应的改进方案.利用轨迹灵敏度法的快速收敛特性和微分进化算法的全局搜索能力,借助用轨迹灵敏度法求解暂态稳定约束最优潮流问题过程中产生的多个逼近全局最优点的稳定和不稳定点来构成微分进化算法的初始种群,将两者结合起来构造成求解多故障TSCOPF的混合算法.在3机和10机试验系统上的计算表明,所构建的混合算法收敛性快且全局搜索能力强.     

计及暂态频率稳定约束的同步惯量经济价值评估

高渗透率新能源接入系统后,保障系统具有充足的在线惯量是维持系统频率安全稳定的关键,同时建立惯性辅助服务市场是解决该问题的有效手段。因此,将同步惯性响应纳入有偿服务,搭建考虑系统最低同步惯量需求约束的定价出清模型,并提出离散变量松弛化的方法,将出清模型转化为凸优化问题。然后,基于边际成本定价法和拉格朗日对偶原理,以最低同步惯量需求约束对应的影子价格来评估其经济价值,为惯性服务定价。最后,以改进的IEEE 39节点系统和IEEE 118节点系统为例,对同步惯量影子价格的存在机理、数值影响因素以及同步机组收益进行分析讨论。结果表明,含高比例新能源系统具有建设惯性辅助服务市场的必要性和迫切性。所提方法和仿真结论为惯性服务市场化提供了参考性意见。     

计及暂态稳定约束的电厂送出系统重合闸时间整定方法研究

基于我国现行的安全稳定导则,发电厂送出线路的重合闸时间可能直接影响电厂的送出能力。为保证电厂送出能力不因重合闸时间整定不合理而降低,建立了考虑重合闸时间对系统暂态稳定性影响的数学模型。应用EEAC(Extended Equl-Area Criterion)暂态稳定量化分析方法研究了考虑重合闸时间的电厂送出系统暂态稳定特性,提出了一种计及暂态稳定约束的电厂送出系统重合闸时间整定方法。实际系统仿真表明,利用该方法能快速确定重合闸时间整定的合理区间,保证重合闸时间整定值满足系统暂态稳定要求。     

考虑代价敏感的AC-LSTM暂态稳定评估

电力系统稳定样本与失稳样本的失衡会导致数据驱动型暂稳评估模型对失稳样本的漏分率增加,由于失稳样本漏判的代价远高于稳定样本误判的代价,因此提出一种引入代价敏感机制的AC-LSTM电力系统暂态稳定评估模型。通过改进Adaboost算法,引入代价敏感函数对样本权重进行更新,更好地考虑了少数类样本对整体分类准确率的影响,降低不稳定样本的漏分率。并进一步将改进的Adaboost算法和长短期记忆网络(longshort-term memory, LSTM)相结合以提高分类器的综合性能。在IEEE39和IEEE140节点系统上的仿真结果表明,所提模型较其他模型具有良好的适应性和泛化能力,提升了评估模型的综合性能,其抗噪能力也优于其他模型。     

考虑暂态稳定优化的自适应重合闸方法

判断二次电弧的自适应重合闸作为一种注重可靠性的重合闸动作方式通过测量线路熄弧特征量来进行重合闸闭锁判别。一般自适应研究是以重合闸系统判断完全正确且没有误动可能作为前提,忽略了重合闸动作在暂态过程中的误动于永久性故障下可能对系统产生的危害。由于在故障跳闸后系统暂态能量随时间呈现波动状态,依照时间轴上暂态能量分布对系统重合闸进行大冲击闭锁,可大幅减小由于探测量波动、探测误差、设备误动等对系统暂态稳定性造成的冲击。仿真实验证明,该方法比原有方法在防误动、可靠闭锁方面有明显改善。     

考虑暂态稳定约束的可用输电能力的计算

基于传统的最优潮流模型及多机电力系统的经典数学模型,利用隐式梯形积分法,将电力系统中所有发电机转子摇摆方程差分化为等式约束、发电机转子相对摇摆角稳定极限作为不等式约束,将其作为暂态稳定条件加入最优潮流的等式约束和不等式约束方程中,提出了一种考虑暂态稳定约束的可用输电能力计算的计算方法,用原始-对偶内点法求解该模型,并通过引入一个非线性互补函数改进原对偶内点法中的互补松弛变量在每次迭代中都必须保持正向的缺点,使优化问题的求解效率得到提高.14节点系统计算为例说明了该方法的有效性.     

暂态稳定约束的可用输电能力计算

提出了一种基于暂态约束的最大可用传输容量的发电计划调整方法,利用单机等面积定则原理(SGEAC)对预想事故快速扫描、找出严重故障,并计算出临界机组的功率转移量的估计值,进而提出发电计划调整策略.该方法既具有时域仿真方法的精确性与良好的适应性,又能获得单机稳定裕度.与其他能量函数相比,该方法不必进行失稳模式的判别,避免了穷尽式搜索,能够适应多重故障、多摆失稳场景和不同的失稳模式.同时,该算法对所有严重故障集同时处理,满足了实时预防控制的要求.通过对不同失步模式的实例分析验证了所提方法的有效性.     

考虑小扰动稳定约束最优潮流的直接解法

为了将电力系统运行限定在静态稳定临界范围内,在最优潮流(OPF)模型中增加一组小扰动稳定指标作为不等式约束,建立了一种考虑小扰动稳定约束的最优潮流数学模型.以系统矩阵临界特征值的实部作为小扰动稳定指标,构造约束函数,并利用Cayley变换、谱函数理论及牛顿光滑化方法,对小扰动稳定约束进行转换,避免直接计算矩阵特征值,便于应用到大规模非线性系统.通过典型的WSCC 3机9节点系统,验证了所提方法的有效性.     

Stability-constrained generation rescheduling using energy margin sensitivities

In this paper, a structure preserving energy margin (EM) sensitivity-based analysis is presented to determine the amount of preventive generation rescheduling to stabilize a transiently unstable power system. An expression using a simplified model is derived to relate the change in the EM to change in generation. Utilising this expression, two approaches for generation rescheduling are developed which are applicable to detailed model of power systems. The proposed methods are applied to the 10-machine New England power system and 16-machine power system with detailed power system models.