基于单机无穷大母线等值和轨迹灵敏度的暂态稳定最优励磁控制

为进一步降低电力系统暂态稳定控制代价,提出通过最优控制系统快速动态装置的设定值来保证系统在故障情况下的暂态稳定性。基于单机无穷大母线等值和轨迹灵敏度法,提出暂态稳定最优励磁控制二次规划模型,通过调整发电机电压调节器参考电压设定值来控制系统的稳定性。根据单机无穷大母线等值,在暂态稳定最优励磁控制模型中引入严格的暂态稳定判据;并借助轨迹灵敏度和稳定裕度指标提高计算效率。采用稳定裕度指标后避免寻找临界稳定轨迹,从而节省大量仿真时间。在新英格兰39节点10机系统和某省级692节点138机实际系统上的仿真结果验证了所提算法的可行性和有效性。     

基于2阶轨迹灵敏度的暂态稳定约束最优潮流计算

针对现有基于轨迹灵敏度技术的暂态稳定约束潮流计算中存在的问题,计算出发电机转角对控制变量的2阶轨迹灵敏度,并利用1阶和2阶轨迹灵敏度更精确地描述发电机转角与所有发电机有功和无功出力之间的2阶泰勒展开表达式。此外,根据时域仿真,将多机系统等值为单机无穷大母线系统,并根据等值系统的临界功角轨迹建立严格的暂态稳定判据。据此可建立更为合理的暂态稳定约束最优潮流模型。新英格兰10机39节点和英国20机100节点系统的仿真结果验证了该方法的准确性和有效性。     

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。     

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。     

求解暂态稳定约束最优潮流的混合算法

借助单机无穷大母线等值建立严格稳定判据,将轨迹灵敏度和微分进化技术结合起来求解暂态稳定约束最优潮流问题。以临界稳定功角作为暂态稳定约束功角阈值,并用预测失稳时刻修正功角阈值,提高了功角阈值的准确性和优化精度。按照单机无穷大母线等值,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,将极度稳定故障从暂态稳定约束中剔除,省略相应灵敏度计算。为充分发挥改进轨迹灵敏度法的快速收敛特性和微分进化算法较强的全局搜索能力,提出将两者适当结合构造求解多故障暂态稳定约束最优潮流问题的混合算法。所提微分进化种群规模和计算量大大减小;含不稳定故障规格化稳定度的评价函数值更能综合反映种子的安全经济指标。在3机和10机试验系统上验证了所提算法的高效性和实用性。     

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。     

一种基于EEAC和轨迹灵敏度的暂态稳定约束最优潮流模型与方法

暂态稳定约束最优潮流问题是当前电力系统的研究热点之一。将该问题分解为暂态稳定评估、灵敏度分析和最优潮流等三个子问题交替迭代求解。采用EEAC法进行多预想故障的暂态稳定评估,并给出各不同稳定情况下的裕度表达式;通过轨迹灵敏度法得到稳定裕度关于控制变量的灵敏度,由此构造线性不等式约束;采用非线性原对偶内点法求解含简单稳定约束的OPF问题,并通过增加校正因子的方法避免过度调整问题,通过迭代求解使系统能够满足稳定裕度要求。该方法不仅能考虑多摆失稳问题,也能处理不同失稳模式的多故障问题。通过IEEE-39算例的仿真计算,验证了该方法的有效性。     

一种基于EEAC和轨迹灵敏度的暂态稳定约束 最优潮流模型与方法

暂态稳定约束最优潮流问题是当前电力系统的研究热点之一。将该问题分解为暂态稳定评估、灵敏度分析和最优潮流等三个子问题交替迭代求解。采用EEAC法进行多预想故障的暂态稳定评估,并给出各不同稳定情况下的裕度表达式;通过轨迹灵敏度法得到稳定裕度关于控制变量的灵敏度,由此构造线性不等式约束;采用非线性原对偶内点法求解含简单稳定约束的OPF问题,并通过增加校正因子的方法避免过度调整问题,通过迭代求解使系统能够满足稳定裕度要求。该方法不仅能考虑多摆失稳问题,也能处理不同失稳模式的多故障问题。通过IEEE-39算例的仿真计算,验证了该方法的有效性。     

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.     

含VSC-HVDC的暂态稳定约束最优潮流

提出运用轨迹灵敏度法将含电压源换流器的高压直流(voltage source converter-high voltage direct current, VSC-HVDC)输电的暂态稳定约束最优潮流问题转化为含VSC-HVDC 最优潮流和含 VSC-HVDC 暂态稳定2个子问题,避免直接求解混杂系统暂态稳定约束最优潮流所带来的困难。根据暂态稳定计算结果,求出连续系统状态量相对于发电机机械输入功率的轨迹灵敏度,据此求取最领先机和最落后机之间转移的有功功率,修改最优潮流有功出力的上下限,从而实现2个子问题的交替求解。在求得的转移功率满足系统暂态稳定约束后,通过二分法求得系统的最优转移功率。以IEEE39节点系统为算例,验证了轨迹灵敏度法对于求解含VSC-HVDC的暂态稳定约束最优潮流的有效性和合理性,算法实现简单,可处理多个预想故障。     

暂态稳定约束下的最优潮流

提出了暂态稳定约束下最优潮流的新方法.该方法将稳定约束的最优潮流问题分解为最优潮流和最优控制两个子问题.在最优控制迭代中,基于半无限规划的局部降阶思想,将表征暂态稳定指标的无限维不等式约束转化成分别由功角和电压积分形式表示的二维不等式约束,并通过求解系统状态轨迹以及轨迹灵敏度方程来获得二维不等式约束对各控制变量的梯度,以此作为最优控制方向来更新各控制变量.通过新英格兰10机39节点系统上的测试算例验证了所提方法的有效性和合理性.     

Unified Analysis of Single Machine Equivalent and Trajectory Sensitivity to Formulate a Novel Transient Stability-constrained Optimal Power Flow Approach

Abstract—This article proposes a new transient stability constraint that permits quantifying the degree of instability of a power system from the active power dispatched by generators. Based on this constraint, which is derived from both single machine equivalent and trajectory sensitivity methods, a new transient stability-constrained optimal power flow is formulated in the Euclidian space to preventively control the transient stability in realistic power systems. The validity and the effectiveness of the proposed method are numerically demonstrated in the WSCC 3-machine, 9-bus and Mexican 46-machine, 190-bus systems.     

一种基于转速差-功角差变化趋势的暂态功角稳定辨识方法

为实现基于响应的电网暂态稳定实时分析,提出一种基于相平面上转速差-功角差变化趋势辨识电网暂态功角稳定性的方法。以单机无穷大系统为例研究并证明了转速差-功角差变化趋势与暂态功角稳定的关系,从而揭示了机械动能与电势能相互转化时系统维持同步运行的表现形式。针对多机系统,利用双机等值思想进行推广应用。为克服虚拟的等效惯量中心计算得到的运动轨迹一阶导数并不平滑的缺点,采用最小二乘法将其拟合成二次函数抛物线形式,判断其变化趋势,从而识别系统暂态稳定性。通过单机无穷大系统和新英格兰10机39节点系统算例,验证了所提方法的准确性。计算仅使用发电机的功角和转速量,方便、简洁、快速,具有良好的应用前景。     

基于暂态稳定裕度指标的最优潮流求解

基于一种新型暂态稳定裕度指标,提出了求解含暂态稳定约束的最优潮流（SCOPF）新方法。该方法利用暂态稳定裕度指标及其灵敏度组成的不等式代替暂态稳定约束,将针对预想故障的优化潮流问题转化为常规非线性规划问题。所用的暂态稳定裕度指标基于故障后电力系统稳定域边界隐式方程,可由稳定域二次近似获得其近似估计。所提出的SCOPF求解方法易于实现,可处理多个预想故障,算法具有良好的收敛性和合理的计算时间。在新英格兰10机39节点系统中进行的仿真验证了该方法的有效性。