基于综合权重理论和Fuzzy-TOPSIS综合评价的电网静态电压稳定性分析

随着电网建设规模的不断扩大与结构日益复杂,电网电压安全稳定问题日益突出。探讨了一种静态电压稳定性指标综合辨识方法。首先,针对以往单一评估指标而导致的评估结果差异性问题,釆用六种静态电压稳定性指标来表征节点电压稳定性。其次,对指标权重系数进行优化,分析指标权重不确定性因素,引入信息熵与层次分析法计算指标综合权重。同时以综合评价值最大和评价值偏离度最小为目标,构建拉格朗日函数优化权重系数;并采用Fuzzy-TOPSIS对计算结果进行排序。最后选用哈密地区部分电网作为案例,分别计算单一指标与所提的综合指标辨识系统稳定与薄弱母线,验证所提方法的有效性与客观性。所得结果可以为系统运行规划,无功补偿等提供依据。     

辨识电网薄弱节点的多准则综合电压稳定指标

提出了一种辨识电网薄弱节点的多准则综合电压稳定指标。首先根据P-V和Q-V曲线计算出节点的电压变化指标和无功功率裕度指标;在此基础上,提出了采用理想点评价方法将2种电压稳定指标进行综合用于辨识系统薄弱节点。通过不同的权重系数组合可实现不同指标偏好的决策分析。我国某实际电网的算例分析结果验证了所提方法的实用性和有效性。     

基于实测信息的电网薄弱区域在线辨识

针对连续运行的电网,在线辨识其薄弱区域可有效防范运行风险,为此,基于电网运行状态量演变特征分析,提出电网薄弱区域在线辨识方法。通过对状态量耦合关系的分析,得到了连续运行电网失稳风险较大的状态量变化特征,提出节点电压和支路相位角的变化特征指标,以得到节点和支路的薄弱性排序;基于节点与节点、节点与支路的状态量耦合特征和分析,利用该特征指标的期望值,辨识得到了电网的薄弱区域。IEEE39节点系统的算例验证该辨识方法的合理性及有效性。     

基于综合薄弱度的电网节点脆弱性评估

为辨识电网运行中的薄弱节点,给出了统筹考虑电网各元件负载率分布的均匀程度、系统负载率和损失负荷相对值的综合薄弱度辨识方法。利用IEEE39节点系统仿真,将所得结果与现有研究方法进行比较,验证了综合薄弱度指标的有效性。最后对甘肃750kV及330kV电压等级电网进行仿真计算,结果表明,基于综合薄弱度指标得到的薄弱节点能较好地反映节点在电网中的薄弱程度,并且符合甘肃电网的实际运行情况。以此作为参考,电网的运行及调度人员就可以对薄弱节点进行重点监控,提前制定防御措施,以提高系统的稳定性。     

综合考虑系统与设备侧的节点电压暂降评估

针对从供需两侧评估电网节点电压暂降水平的需求,提出考虑系统和设备侧的节点电压暂降严重程度评估方法。首先,根据系统与设备评估重点构建指标:基于累积/互补累积分布函数、严重性指标及暂降统计表定义节点平均电压暂降影响度指标,与电压暂降频度指标共同构建系统侧指标集;由节点综合电压耐受曲线及能量损失公式构造节点综合故障率作为设备侧指标,再形成兼顾系统和设备侧的综合评价指标集。其次,对指标集赋权,并采用基于马氏距离的逼近理想点(TOPSIS)法刻画节点电压暂降严重程度,在IEEE 30节点系统仿真,并使用所提方法评估节点电压暂降严重程度,实现了电压暂降薄弱节点的辨识。最后,通过模糊C均值聚类方法对不同组合指标进行评估合理性分析,结果证明文中所提方法能解决单一指标评价片面的问题。     

基于电压脆弱性的支路事故排序快速算法

提出一种基于电压脆弱性的支路事故排序快速算法。用线性灵敏度法快速得到各事故后的临界电压,根据静态能量与注入功率和节点电压的关系引出静态能量裕度的定义,提出两个可用于事故筛选与排序的电压脆弱性评估指标。其中局部指标计算事故后系统稳定运行时各节点能量裕度,并取最薄弱节点的值作为系统的能量裕度;整体指标取事故后系统稳定运行的总能量得到的能量裕度。由这两个指标分别对事故进行筛选与排序,得到严重事故集。对IEEE30、IEEE57母线系统的仿真结果与采用内点法精确计算的排序结果对比验证该思路的有效性。     

薄弱电压节点的在线辨识

提出了以发电机节点无功变化量和负荷节点电压变化量为指标的电压薄弱节点识别方法,该方法仅需要相邻时刻的无功和电压变化量,因此计算速度很快,适合在线识别。以IEEE 9系统为算例,在负荷连续增长和短路情况下分别对系统的薄弱节点进行识别,并与传统的指标进行比较,结果表明,在负荷连续增长的情况下,文中的指标与传统指标均能实时跟踪电压薄弱节点,而在短路后发生振荡的情况下,传统指标很难快速跟踪。     

基于电压脆弱性的支路事故排序快速算法

提出一种基于电压脆弱性的支路事故排序快速算法.用线性灵敏度法快速得到各事故后的临界电压,根据静态能量与注入功率和节点电压的关系引出静态能量裕度的定义,提出两个可用于事故筛选与排序的电压脆弱性评估指标.其中局部指标计算事故后系统稳定运行时各节点能量裕度,并取最薄弱节点的值作为系统的能量裕度;整体指标取事故后系统稳定运行的总能量得到的能量裕度.由这两个指标分别对事故进行筛选与排序,得到严重事故集.对IEEE30、IEEE57母线系统的仿真结果与采用内点法精确计算的排序结果对比验证该思路的有效性.     

基于XGBOOST-PSO提高受端电网电压暂态稳定的发电机无功优化方法

考虑发电机稳态输出无功对其支撑暂态电压恢复稳定能力的影响,基于机器学习研究优化发电机稳态输出无功提高电压对故障扰动保持暂态稳定能力的预防控制方法。该方法采用加权多二元表暂态稳定裕度指标量化母线暂态电压对不同预想故障扰动的综合稳定裕度,并基于指标排序确定稳定裕度薄弱母线。同时基于发电机无功调节对预想故障下各薄弱母线电压暂态稳定裕度综合作用灵敏度排序,选择作用灵敏发电机。在利用XGBoost建立根据系统稳态特征向量预测薄弱母线暂态电压稳定的分类模型基础上,以系统对预想故障扰动保持暂态电压稳定为约束、以减小发电机稳态无功调节对网损产生影响为目标,基于潮流计算寻优灵敏发电机稳态输出无功,以提高薄弱母线的暂态电压稳定性。最后采用雅湖直流接入江西电网的PSASP计算模型验证了所提方法的有效性。     

电力系统负荷节点在线电压稳定指标研究

利用同步相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)测得任意(非PV)节点及其相邻母线的电压、线路潮流等实时数据,建立一种新的网络等值模型。同时,基于该模型提出了综合考虑负荷节点有功功率和无功功率的在线电压稳定指标;提出在线电压稳定有功功率指标和在线电压稳定无功功率指标分别用作表征负荷节点的有功功率裕度和无功功率裕度,作为对节点(系统)在线电压稳定指标的补充。如果负荷节点在线电压稳定指标值接近临界值1,则表明系统临近电压崩溃。EPRI-36节点仿真分析表明该方法可有效判断系统电压稳定性,适用于在线电压稳定监测和预估。与其他指标的对比结果体现了本文模型和指标的合理性与优越性。最后通过对山东电网500 k V主网负荷节点电压稳定裕度评估简要说明本文所提方法的可行性。     

考虑多类型水电协调的风光电站容量优化配置方法

为减少风光出力波动性造成的弃风、弃光,利用梯级水电和抽水蓄能等不同类型水电之间的调蓄特性,提出一种多类型水电协调参与风光消纳的联合运行策略。考虑多类型水电站出力、水库库容和联络线传输功率等约束,以风光电站投资建设成本、系统运行维护成本及购电成本最小和风光发电占负荷需求比例最大为目标,建立一种多类型水电协调的风光电站容量优化配置模型,采用基于极限学习机的粒子群算法(ELM-PSO)对模型进行求解。以青海某地区为例,通过仿真分析,得出综合考虑系统经济性和风光发电占负荷需求比例最优的容量配置方案,验证了所提策略和所建模型的可行性及有效性。     

局部阴影条件下太阳能电池-超级电容器件的充放电控制方法

局部阴影条件下,传统光伏阵列中被遮挡光伏组件和未遮挡光伏组件的功率输出特性不一致,导致光伏阵列的功率输出曲线存在多峰值。为此,利用太阳能电池-超级电容器件(Solar cell-supercapacitor device, SCSD)的发电-储能双重功能,构建了以SCSD为基本单元的光伏阵列,并对正常光照和局部阴影下SCSD的数学模型及工作特性进行了分析。在此基础上,提出了一种基于开关网络的充放电控制方法。局部阴影下利用开关网络变换不仅能对SCSD进行独立控制,实现SCSD内部的超级电容对本身光伏功率缺额进行补偿,而且能控制多个SCSD的超级电容相互配合,共同补偿光伏功率缺额。最后基于Matlab仿真,验证了该方法不仅能有效避免储能电池组不均衡问题,而且能在局部阴影下使光伏阵列输出功率曲线恢复单峰值,最大限度地降低局部阴影下的光伏功率波动。     

考虑多风能预测场景的虚拟电厂日内滚动柔性优化调度方法

随着分布式可再生能源接入电网的比例日益提高,其出力间歇性和随机性给电力系统的安全稳定和经济运行带来了一系列的负面影响,虚拟电厂为分布式可再生能源可靠并网提供了新的途径。针对虚拟电厂中风电机组出力的不确定性及预测误差,考虑了由多个风能预测服务商基于不同预测方法提供多个风电出力预测场景,以期望运行成本最小为目标,制定虚拟电厂每个场景对应的最优调度计划。为应对风力状况的随机波动,虚拟电厂当前时段考虑下一时段所有风电出力场景下的计划调整成本。并以期望运行总成本最小为目标,构建基于多风能预测结果的虚拟电厂柔性优化调度模型,并设计了日内虚拟电厂出力计划的滚动调度策略。通过数值仿真,对比分析了不同预测场景下虚拟电厂的运行成本,验证了所提模型的可行性和有效性。     

分布式电源电压支撑能力层次分析评价

分布式电源(Distributed Generation,DG)大规模接入配电网,其电压支撑能力能够提升系统供电能力,改善电能质量.为量化评价DG的电压支撑能力,设计DG低电压支撑能力、限界电压合格率和限界功率损耗三项评价指标.通过功率圆限定指标评价范围,降低DG供电能力范围外节点对评价指标的影响,提高评价指标的准确性...     

一种基于空间矢量的APF直流侧电容电压设计和优化方法

并联型有源电力滤波器(SAPF)的直流侧电容电压直接影响谐波补偿性能。合理的电容电压设定值既可以保证补偿效果,又可以降低直流侧电容的耐压值选取要求。针对三相并联型有源电力滤波器直流侧电容电压优化设计这一问题,通过对典型的负载条件下谐波电流进行分析,推导出在完全补偿谐波电流的情况下变流器的输出电压矢量值。基于空间矢量脉冲宽度调制方式(SVPWM),分析了直流侧电容电压选取方法。仿真结果验证了该方法的有效性。     

一种基于拉格朗日插值的微网虚拟功率下垂控制方法

低压微电网线路阻性成分大,下垂控制的直接应用会导致功率的耦合问题,而经过坐标变换后的虚拟功率下垂控制方法可以实现功率的解耦控制。针对采用固定的虚拟功率下垂系数无法保证微网孤岛运行时的频率与电压质量的问题,提出了一种基于拉格朗日插值方法的虚拟功率下垂控制策略,可以保证当微源的输出功率不超过允许范围时,其频率与电压符合电能质量要求。为了实现并联微源输出功率的合理分配,加入了功率分配鲁棒控制方法,使得虚拟无功功率的分配不受线路阻抗影响。利用该方案对通过不同线路并联的两台同容量逆变器并联进行了仿真,并与固定下垂系数方法进行了对比分析。结果表明,新型下垂控制方法可以保证优质的电能质量与并联微源间功率的合理分配。     

基于配电网概率潮流计算的电动汽车充电站规划策略

大规模电动汽车接入会导致配电网潮流分布发生变化,给配电网的运行带来风险。采用半不变量和Gram-Charlier级数计算考虑电动汽车充电负荷的配电网动态概率潮流。根据节点电压和支路潮流的越限严重程度,定义评价充电站对配电系统潮流影响的综合指标,提出了确定充电站最优电气接入点的方法。IEEE33节点配电系统的仿真计算结果表明,采用上述方法选择充电站的电气接入点可以降低配电网节点电压和支路潮流越限的风险,有助于通过充电设施的优化布局对电动汽车的充电行为进行引导和优化。     

基于布谷鸟搜索和模拟退火算法的两电压等级配网重构方法

为进一步提高电力系统整体资源的优化配置,加强各电压等级之间的协调性,降低电网运行的经济成本,将单电压等级配电网结构优化问题拓展至两电压等级,提出了一种两电压等级的配网重构优化方法。以有功网损、电压偏差、负载均衡度为目标函数,在满足各电压等级电网运行条件的同时,引入各电压等级供电可靠性约束以及线路负载率约束等协调性约束指标,利用布谷鸟搜索算法寻优。并针对其在后期收敛速度慢、收敛精度差的缺点,引入模拟退火算法以提高算法的全局和局部搜索能力。算例分析表明所提方法是可行和有效的。     

基于供电分区的中高压配电网综合评价策略

传统的配电网规划综合评价方法缺乏对配电网不同区域特点的考虑,基于供电分区并结合中高压配电网规划特点建立了一套综合评估指标体系。在指标优化方面,根据传统灰色关联方法提出了通过核心指标来简化灰色关联度的计算过程,同时考虑到单独使用灰色关联理论会不利于指标间的相互独立性。因而综合应用层次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)与灰色关联分析方法进行指标筛选,实现了指标优化与去冗余。引入层次分析法对熵权法的权重计算方法进行修改,使其权重更加合理。此外以最小距离和来设计目标函数,并利用拉格朗日函数从由k(k≥2)种方法计算得到的权重中得到最优权重。以河南省某市2015年和2016年配电网规划的历史数据为例进行综合评估,表明该评价体系与方法能够合理地评估配电网整体发展水平,并找出薄弱环节,为配电网的规划、建设提供参考依据。