电力系统大停电后系统分区恢复的优化算法

电力系统发生大停电事故后,需要将大规模系统划分为几个分区并对每个分区进行并行恢复,然后通过并网来实现整个系统的恢复。该文将系统分区策略与分区内部节点的恢复路径、恢复顺序统一考虑,结合经典的最短路径法与遗传算法,实现最优系统分区恢复方案的求解。在该文算法中,考虑了机组在恢复过程中的启动时间限制,可保证尽可能多的电源点得到及时恢复,并对得到的各分区网架进行潮流的计算校验,对发生潮流越限的分区进行适当调整。以IEEE 30节点系统和河北南网系统作为算例验证该文算法的有效性。     

考虑网架覆盖率与分散度的网架重构优化

大停电后的网架重构过程中需要选择合理的恢复路径,尽快建立系统的骨干网架。提出了网架覆盖率和网架分散度指标,分别用于衡量骨干网架对系统原网络的覆盖程度以及重构过程中出现过长支路的风险,并综合恢复时间和线路充电电容等因素,建立了网架重构优化模型,利用简化模型寻找最优目标节点,采用改进的交叉粒子群算法优化目标节点恢复顺序,进而得到网架重构最优方案,其中考虑了非电源目标节点的同步恢复机制,提高重构效率。最后,以IEEE30节点系统算例验证了所提的网架重构方法的有效性。     

含快速切负荷功能火电机组的电力系统黑启动策略

具有快速切负荷(FCB)功能使得火电机组在电网崩溃时能够维持厂用电并保持孤岛运行,在系统恢复时可以作为黑启动电源。分析了FCB机组在系统恢复阶段的稳态过程,建立了相应的稳态模型;以系统发电容量最大为优化目标,考虑机组自身约束,从物理本质出发提出一种改进面积法,快速求得优化的机组启动顺序;在此基础上,考虑支路充电时间约束,结合最短路径算法对机组启动顺序进行修正,得到机组启动路径。通过新英格兰10机39节点系统算例和某地区实际系统算例,验证了所建立模型和所提出方法的有效性。算例结果表明,FCB机组有利于加快系统恢复进程。     

含快速切负荷功能火电机组的电力系统黑启动策略

具有快速切负荷(FCB)功能使得火电机组在电网崩溃时能够维持厂用电并保持孤岛运行,在系统恢复时可以作为黑启动电源.分析了FCB机组在系统恢复阶段的稳态过程,建立了相应的稳态模型;以系统发电容量最大为优化目标,考虑机组自身约束,从物理本质出发提出一种改进面积法,快速求得优化的机组启动顺序;在此基础上,考虑支路充电时间约束,结合最短路径算法对机组启动顺序进行修正,得到机组启动路径.通过新英格兰10机39节点系统算例和某地区实际系统算例,验证了所建立模型和所提出方法的有效性.算例结果表明,FCB机组有利于加快系统恢复进程.     

考虑系统安全因素的负荷恢复方案优化

在电力系统网架重构初期,电网结构相对薄弱,恢复部分负荷可以在一定程度上维持系统功率平衡,确保系统安全运行。文中结合系统安全运行特征和负荷投入特点,建立相关负荷恢复模型,提出了一种考虑系统安全因素的负荷恢复方法;以网架各节点电压偏移程度、机组进相运行程度和潮流熵为目标函数,根据实际变电站负荷投入进行潮流调整,确定各节点负荷投入量,以满足系统功率平衡的要求;采用改进粒子群算法对恢复方案进行多目标优化,获得其Pareto最优解集,并采用基于模糊反熵权的M-TOPSIS方法进行最优方案排序,以制订科学合理的负荷投入方案。最后,以新英格兰10机39节点系统和河北南网局部系统为算例验证了所述方法的有效性。     

基于失电风险最小的机组恢复顺序优化方法

大停电发生后,寻找安全、快速而有效的机组恢复顺序是顺利重建网架的基础。文中以网络重构阶段机组投运风险的定义为基础,加入恢复时间对重构过程的影响,进一步提出失电风险的概念。以网架重构过程中的系统失电风险最小为目标,将交叉粒子群优化算法与Floyd算法相结合,通过对重构过程的详细模拟,优化求解综合考虑机组恢复效果及运行可靠性的最优机组恢复顺序。通过重构模拟过程对火电机组启动及升负荷仿真程序的内嵌式调用,使得针对机组停机时间对其启动过程及网架重构进程影响的研究更加贴近实际。针对新英格兰10机39节点系统的仿真结果表明了该方法的有效性。     

基于目标规划的网架重构路径优化方法

大停电后的网架重构需要在保证系统运行安全的约束下尽快恢复机组出力,合理的路径恢复顺序对提高重构效果意义重大.文中提出了一种基于目标规划的网架重构路径优化方法.该方法以重构时间和机组出力恢复程度作为评价重构效果的主要因素,在为二者确定合理目标值的基础上,建立了体现各目标相对重要性及综合目标偏差最小的目标规划模型.针对IEEE30节点系统的应用结果说明,该方法能够利用不同优化目标间的不相容性,所获得的路径恢复顺序以目标值为基础,最大限度地体现了恢复决策的侧重点,对于指导恢复操作更具现实意义.     

黑启动恢复中网架重构阶段的负荷恢复优化

针对网架重构阶段网络结构不断变化的特点,深入研究机组启动与负荷恢复的交叉影响,综合考虑负荷恢复代价、负荷性质、负荷重要性及负荷恢复对后续网架重构的影响,提出一种针对网架重构阶段负荷恢复的优化方法。该方法采用分时步的恢复策略,根据前一时步系统的实际恢复情况,首先对待恢复负荷进行预选,再采用层次分析法确定各备选恢复负荷的权重,最后利用贪婪算法进行求解,得到当前时步恢复的负荷及线路。IEEE-30节点系统算例证明,对网架重构阶段的负荷恢复进行优化,可充分利用已并网机组提供的发电功率恢复尽可能多的重要负荷并保证网     

考虑输电元件损坏概率的电力网架时序恢复策略优化

合理的电力网架恢复策略对大停电后电力系统的快速恢复具有重要意义。采用时序恢复策略进行电力网架恢复,分步进行机组启动顺序优化和路径恢复顺序优化。第一步以网架恢复时间内系统发电能力最大为目标优化机组启动顺序,并计及机组启动功率、临界时间等约束条件;第二步优化路径恢复顺序,通过模糊数学中的隶属度函数对输电元件潜在损坏概率进行建模,并设计策略优先恢复潜在损坏概率小、重要度高且过电压风险低的输电元件。两个步骤之间通过路径操作时间相关联,有效地实现了两个目标的一致性优化。IEEE 39节点系统算例验证了所提方法的有效性,并表明所提方法自动避开了潜在损坏概率较高的元件,形成了合理的电力网架恢复时序方案,更加符合电力系统恢复的实际需求。     

电力系统扩展黑启动方案的后效性研究

大停电后恢复初期阶段的扩展黑启动策略为恢复控制提供了新的思路,针对扩展黑启动方案的后效性研究,将后续网架重构过程离散为次序进行的多个时步,建立了计及后续重构过程中机组启动与负荷恢复交替与协调的多目标网架重构优化模型。结合采用分层序列法、改进细菌觅食算法和最短路径法,从网架重构整体最优的角度求解每一时步的待恢复机组、负荷及相应的恢复路径,进而得到网架重构最优方案;在此基础上,建立了反映重构过程多输入多输出要素的指标集,以超效率数据包络分析模型评估后续网架重构的相对效率,以此效率表征扩展黑启动方案的后效性。基于新英格兰10机39节点系统的扩展黑启动方案算例分析验证了本文方法的有效性与正确性。     

多源协同的智能配电网故障恢复次序优化决策方法

当因极端事件导致电力系统发生大规模停电时，可以协同配电网中的分布式电源、储能系统等本地资源恢复网内重要负荷，以提升配电网韧性。为了快速平稳地使系统从停电后状态过渡至恢复状态，需要优化开关投切次序。文章提出了多源协同的智能配电网故障恢复操作次序优化决策方法，将问题建模为混合整数线性规划模型，并利用成熟的商业优化求解器快速求解，确定最优的开关投切操作次序以及每次恢复操作后的系统运行状态。优化模型计及负荷重要度权重，以快速恢复重要负荷为目标，考虑了三相不对称潮流约束、系统运行约束以及恢复过程中的恢复操作约束等。通过改进的IEEE 13节点系统和IEEE 123节点系统验证了所提出的配电网故障恢复次序优化决策方法的有效性。     

计及关键负荷功能恢复需求的韧性城市配电网恢复方法

大停电后,利用城市配电网本地分布式电源快速恢复重要负荷,是减小停电损失、提升电网韧性的有效方法。城市中既存在需要电、水、气等各类资源共同支撑才可实现正常运转的终端用户负荷,也有如交通灯、水泵等关键基础设施负荷,且电网、用户负荷、关键基础设施负荷之间存在密切的耦合关系,需要在恢复决策时予以考虑。提出了一种计及关键负荷功能恢复需求的多时段配电网故障恢复方法。在荷侧,考虑了用户负荷功能对于电、水、气资源的需求及交通负荷用电需求;在网侧,考虑了电网、水网、气网的运行约束;在源侧,考虑了可移动发电资源接入灵活和本地发电资源能量有限的特点。算例测试结果表明,所提方法可最大化恢复多类型负荷的社会功能,实现有限发电资源的最优分配。     

计及关键负荷功能恢复需求的韧性城市配电网恢复方法

大停电后,利用城市配电网本地分布式电源快速恢复重要负荷,是减小停电损失、提升电网韧性的有效方法。城市中既存在需要电、水、气等各类资源共同支撑才可实现正常运转的终端用户负荷,也有如交通灯、水泵等关键基础设施负荷,且电网、用户负荷、关键基础设施负荷之间存在密切的耦合关系,需要在恢复决策时予以考虑。提出了一种计及关键负荷功能恢复需求的多时段配电网故障恢复方法。在荷侧,考虑了用户负荷功能对于电、水、气资源的需求及交通负荷用电需求;在网侧,考虑了电网、水网、气网的运行约束;在源侧,考虑了可移动发电资源接入灵活和本地发电资源能量有限的特点。算例测试结果表明,所提方法可最大化恢复多类型负荷的社会功能,实现有限发电资源的最优分配。     

计及关键恢复路径的机组启动次序优化策略

大停电事故后合理的机组启动次序方案有助于提高电力系统的发电容量， 加快电力系统的恢复速度。首先，文章介绍机组在恢复过程中的恢复特性， 分别对机组启动功率曲线和机组出力特性曲线建模， 其次， 考虑到电力系统恢复过程中关键恢复路径对机组启动次序策略的影响， 提出以最大化系统总有功容量为目标函数的机组启动次序优化模型， 通过对机组启动功率和机组输出功率线性化处理， 将所提出的模型转换为混合整数线性模型， 并通过高效商业求解器进行求解。最后， 以IEEE 39节点系统为例验证所提的模型与方法的有效性。     

基于加权复杂网络模型的恢复路径优化方法

输电网络重构是电力系统大停电或部分停电后进行恢复的第2个阶段,如何确定恢复的目标骨架网络及其恢复路径序列是该阶段的主要任务。文中提出了一种新的基于加权复杂网络模型的输电网络重构优化算法,考虑了节点有功发电出力和有功负荷（特别是重要负荷）的大小以及各节点在网络中的分布情况和重要性程度,并利用了加权复杂网络模型中衡量网络枢纽性的介数指标来优化恢复路径。该算法可以得到最优的恢复路径序列和目标骨架网络,克服了现有方法在确定目标骨架网络和优化恢复路径序列这2个输电网络重构环节严重脱离的缺点,并在一定程度上解决了现有的恢复路径优化方法采用专家经验或分段寻优策略而无法得到最优解的问题。最后,以新英格兰10机39节点系统为例说明了所提出的方法的基本特征。     

大停电事故后计及信息系统故障的机组启动次序优化策略

大停电事故后合理的机组启动次序方案有助于提高电力系统的发电量,进而加快电力系统恢复速度。由于电力系统调度控制高度依赖信息系统,在电力系统恢复过程中信息系统的故障会影响机组的启动次序。在此背景下,建立了考虑信息系统故障的机组启动次序优化模型。首先,介绍基于拒绝服务(DoS)攻击的信息系统故障,并分析机组恢复过程中信息系统故障对机组恢复特性的影响;然后,运用场景分析法处理信息系统故障时刻的不确定性,以最大化系统总发电量的期望为目标函数,考虑机组启动时间约束、与信息系统故障相关的辅助变量约束和机组启动功率约束,构建了机组启动次序优化模型,并采用线性化方法将所提出的模型转化为混合整数线性规划模型,采用商业求解器高效求解;最后,采用IEEE 39节点系统验证了所提出模型的有效性。     

含智能软开关的配电网重要负荷恢复方法

针对含多个智能软开关(SOP)的有源配电网大面积停电场景下的重要负荷恢复问题,文中提出了两步式负荷恢复方法.首先,求解混合整数二阶锥规划(MISOCP)确定各时段最优恢复策略.然后,根据第2步所提出的恢复操作规则确定相邻时段间运行状态转化的开关操作次序和SOP的控制模式.其中,MISOCP以最大化加权负荷供电时间为目标,考虑了配电网、SOP与电源的运行约束等.恢复操作规则以尽可能快速优先恢复重要负荷供电为目标,根据第1步最优恢复策略与SOP在系统中的作用进行开关操作和SOP控制模式切换.算例测试采用改进的手拉手配电网进行对比验证,结果验证了所提两步式负荷恢复方法的有效性和优越性.     

多直流馈入异步受端电网恢复的分区方法

针对异步联网时受端系统的恢复问题,提出一种综合考虑网络社团结构特性和交直流交互作用的系统恢复分区方法。首先,在分析交直流系统交互作用的基础上,将系统强度指标纳入分区原则和约束条件中,并优化得到多直流系统的最优传输功率,进而提出了适用于异步受端电网恢复的分区模型。然后,以支路对各直流落点短路容量的综合影响为权重定义了加权边介数,以黑启动电源个数和分区约束条件为判据自动确定分区数量,采用改进的GN分裂算法实现了多直流馈入受端电网恢复的合理分区,并基于分区结果计算出分区恢复时间和负荷恢复总量。最后,IEEE 39节点系统和中国南方某省局部电网的分区结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

电力系统恢复控制的网络重构智能优化策略

作为现代电力系统恢复控制的核心研究内容之一,该文对恢复控制中的网络重构问题进行探讨,提出最优送电路径的通用模型和相应的智能优化算法解算模式。以寻找最短的加权送电路径为优化目标,将网络重构建模为一个寻找图的局部最小树问题,并计及各种约束。利用遗传算法易于处理离散变量且具有全局收敛性的特点,对该优化问题进行求解。求解过程中,对算法寻优性能进行研究以提高求解速度、算法稳定性和寻优效率。所提方法能较好地解决解算精度与速度的矛盾。最后以IEEE 30节点系统作为算例,验证所提模型和算法的有效性。