基于“搜索+优化”的主动解列断面选择方法

针对大规模电力系统失稳后应及时进行解列的问题,提出一种"搜索+优化"的主动解列断面选择方法。该方法在"搜索"阶段分2个步骤进行:首先将电力系统等效为无向加权图,以Floyd算法得到节点之间的耦合程度获取公共节点,对原始网络结构进行降维;再依据失稳机组电压相角均值与负荷节点电压相角差的大小,将公共节点划分到相应的集合中,得到初始解列断面。"优化"阶段按照解列原则对初始解列断面进行调整,得到满足孤岛功率平衡约束的解列面。所提算法计算复杂度小,能快速缩减求解策略的规模,确定最终解列断面。以CEPRI 36节点系统和IEEE 118节点系统进行仿真,结果验证了所提方法的正确性与有效性。     

考虑同调约束的电力系统主动解列断面的搜索方法

电力系统主动解列是避免发生大停电事故和系统崩溃的有效保护措施,需要及时、准确地确定解列方案。文中提出一种考虑发电机同调约束的最佳解列断面的搜索方法。首先基于故障后广域测量系统(WAMS)提供的实时动态响应信息,利用改进拉普拉斯特征映射算法在线识别同调机群,利用发电机同调虚拟节点聚合同调机群,减小解列断面的搜索空间,然后利用加权拉普拉斯分群策略得到初始的解列断面。最后考虑断面有功功率的方向,利用启发式变邻域搜索算法确定最佳的解列断面,使得解列后各孤岛的净不平衡功率最小。文中方法能充分考虑不同故障模式所带来的同调行为的差异性,使得主动解列控制具有选择性和鲁棒性。通过新英格兰39节点系统验证了所述方法的有效性和适应性。     

考虑柔性直流落点约束的最优主动解列断面搜索算法

当电力系统遭受严重扰动后,主动解列策略是防止灾害性大停电事故积极而有效的手段,其核心内容是搜索最优解列断面,通常理解为是一种含约束的组合优化问题。提出了一种基于谱聚类的考虑柔性直流落点约束的最优主动解列断面搜索算法,该方法通过谱聚类算法将电力系统的最优解列断面搜索问题映射为图的分割问题进行求解,直接求取最优解且计算速度较快;以最小有功潮流冲击为目标函数,最小化解列后系统潮流的改变提高了孤岛系统的暂态稳定性;考虑了基于电压源换流器的高压直流输电(VSC-HVDC)的终端落点作为约束条件,将VSC-HVDC的终端置于不同孤岛内可实现孤岛间功率的交换,降低了系统整体恢复稳定的成本。最后通过IEEE 10机39节点系统以及厦门系统实际算例的仿真验证,证明了该方法的有效性和快速性。     

大电网互联格局下的解列断面双阶段搜索方法

针对大区互联电网受扰失稳后应及时进行解列的问题,提出了一种解列断面双阶段搜索方法。首先,基于有功对相角的灵敏度计算各母线节点之间的电气距离,利用K-medoids算法对互联电网进行预分区,再将子区域进行聚合,得到互联电网的初始简化结构图;然后,构建主动解列断面搜索的数学模型,设置有功不平衡功率最小的目标函数及约束条件;最后,利用改进的蚁群算法求解最优解列断面。结果表明所提出的双阶段解列断面搜索方法在不丢失可行解的情况下可将IEEE 118节点算例和某实际大电网算例分别简化为20节点与310节点的系统,并在不平衡功率分别为1.01 MW和189.1 MW搜索到了解列断面,总过程耗时分别为0.21 s与4.35 s,满足了解列搜索过程所要求的快速性与有效性。     

以维持重要负荷供电为目标的交直流系统自适应解列方法研究

解列控制作为电力系统三道防线中的最后一道,是在系统遭受严重故障后的一种紧急控制方法。传统的失步解列控制难以应对系统运行方式或失稳模式的改变;基于慢同调和振荡中心定位的自适应解列控制仅在同调分群明显或振荡中心相对固定的系统中取得了较好的效果。该文首先以同调分群不明显的广东电网为例,讨论常规的自适应解列控制方法在此类电网中搜索可行解列断面时面临的困难;然后,对解列控制的目标进行反思和讨论,提出在面对同调分群不明显的系统时,可以将维持重要负荷供电作为控制目标进行自适应解列。接着,基于该目标提出"解列断面预筛选-重点区域种子节点选取-节点扩充-解列断面校验"的四阶段自适应解列框架。最后,以广东电网为算例,验证以维持重要负荷供电为目标的自适应解列控制方法的可行性及有效性。     

采用“分区+搜索”模式的大电网最优解列断面搜索方法*

针对大电网受到大扰动失稳后失步崩溃前应及时进行解列的问题,提出一种"分区+搜索"模式的最优解列断面搜索方法。该方法首先选择扰动前后各节点电压幅值和相角的变化量作为特征量,采用模糊C均值聚类算法将电网结构分为稳定区域、扰动区域和解列区域。然后以最小潮流冲击为目标函数,采用Edmonds-Karp算法和Dijkstra算法在解列区域求解出最优解列断面。该方法不需要对电网结构进行化简计算,且计算复杂度较低,可以在线获得最优解列断面。通过对IEEE 118节点系统和某实际大电网系统进行仿真计算,并与现有方法进行对比,证明了该方法的有效性和快速性。     

基于贪心算法的自适应解列断面自动搜索方法：(一)解列指标体系与算法设计

现有的解列断面搜索方法仅能考虑发电机同调、孤岛功率平衡等少数约束条件,在大系统的解列断面搜索过程中需要事先人工化简系统,无法实现从在线调度数据出发自动获得解列断面。文中以交直流系统的自适应解列控制为研究目标,提出了交直流电网解列指标体系,并设计了基于贪心算法的解列断面自动搜索方法。该方法根据系统发电机慢同调分群结果,确定解列孤岛数量及孤岛初始搜索节点,然后,对各孤岛一级相连节点进行评分,确定应该并入各孤岛的节点;最后,设计了解列策略校验环节。     

基于Dijkstra算法的最优解列断面快速搜索方法

如何快速确定合理的解列地点,是解列控制实施的关键。针对该问题,提出基于Dijkstra算法的最优解列断面搜索方法。该方法以Dijkstra算法求取节点间最小电抗累加和路径,依据各节点间的电气联系强弱程度,将节点划分为公共节点与一般节点;凭借解列断面与公共节点的联系,将解列断面的搜索转换为公共节点的处理问题,缩小了预搜索空间的规模;以解列后子系统中有功不平衡功率最小为目标函数,基于宽度优先搜索算法完成对公共节点集的搜索分配,获取最优解列断面。仿真算例表明,所提方法既能在考虑节点间电气联系的情况下缩小原始的求解空间,避免化简过程中可行解的丢失,又能适应系统运行方式的变化,满足快速性与有效性要求。     

基于含连通图约束的背包问题的图分割方法

图分割技术(网络分割技术)在互联网研究、交通运输、电网故障诊断和电力系统解列等方面有着重要的意义。首次建立一个新的图分割问题——含连通图约束的背包问题(connected graph constrained knapsack problem,CGKP),并提出其有效近似算法。引入与图连通性相关的4个新节点集合,证明这些新节点集合的性质,并提出这些节点集合的搜索方法;结合新节点集合的性质及搜索算法,通过对含图约束的背包问题近似算法进行扩展,提出求解CGKP的近似算法,并讨论此算法的计算复杂性。算例结果证明了该算法的有效性。因电力系统主动最优解列问题在一定条件下可归结为一个CGKP,该研究成果为电力系统最优主动解列断面搜索问题的求解奠定了理论基础。     

基于拓扑连通性约束遗传算法的主动解列断面搜索

随着大规模新能源互联电网的发展,电力系统发生连锁故障的风险越来越高,适当的主动解列可以阻止故障的传播。为解决主动解列断面求解过程中的系统拓扑连通性和计算复杂度高的问题,提出了一种含拓扑连通性约束遗传算法的主动解列断面搜索方法。该方法首先构建了解列断面搜索的数学模型,然后基于图论知识提出了一种系统拓扑连通性约束,并加入到遗传算法中。同时提出了一种系统拓扑简化和预处理方法。最后将简化后的系统拓扑和数据输入到含拓扑连通性约束的遗传算法中进行主动解列断面的求解。IEEE 118节点系统算例表明,所提算法能够保证求解出的主动解列断面具有拓扑连通性且有功功率基本平衡,系统拓扑简化和预处理方法能够有效提高算法的运行效率。     

一种考虑发电机同调分群的大电网快速主动解列策略

针对当前主动解列研究中的快速性难题,提出一种考虑发电机同调分群的大电网快速解列策略。该方法在构建大电网图论模型基础上,第一步采用SW(Stoer-Wagner)算法求解发电机动态连接图的最小割,获得发电机分群结果;第二步以最小潮流冲击为目标函数,通过改进的Dinic最大流算法快速搜索最优解列断面。这两个步骤的解列策略,无需对全网进行化简,能够在线获得全局最优解列断面。通过对IEEE 118节点系统和华中电网系统的仿真计算,验证了该方法的正确性、有效性和快速性。     

数据驱动的同调机组分群及主动解列技术

新型电力系统发生区域性故障时系统的安全稳定性问题日益突出,主动解列作为防止故障扩散的有效手段在系统稳定研究中逐渐获得关注。从同调机组分群技术和解列断面搜索技术两个方面对主动解列开展研究,结合时频分析、特征提取和图论等方法,提出基于改进聚类算法的同调机组分群技术和基于多层图分割的解列断面搜索技术,并在IEEE-39节点标准测试系统中验证了所提方法的适用性。     

基于最大流最小截集定理的解列断面搜索方法

如何在系统发生失稳后快速寻找最优解列断面,是实施主动解列需要解决的重要问题。为解决系统规模增大而引起求解过程中的非确定性多项式难题,提出一种基于最大流最小截集定理的最优解列断面搜索方法。首先根据系统失步后发电机的分群信息,以最大流最小截集定理为依据构造容量网络;然后利用Ford-Fulkerson标号法缩小解列断面搜索空间;最后以不平衡功率最小为约束确定最优解列断面。通过新英格兰39节点系统算例验证了该方法的有效性及快速性。     

考虑系统一次频率响应特性与新能源不确定性的主动解列最优断面搜索方法EI北大核心CSCD

当发生严重故障时,电网状态急剧恶化,主动解列作为防止连锁故障和大范围停电的最重要控制措施之一,能够有效防止电网事故的扩大,而确定合理的解列断面是主动解列控制的核心。随着新能源的快速发展,需考虑其出力不确定性对电网解列后子系统频率稳定的影响。为此,提出一种考虑系统一次频率响应特性与新能源不确定性的主动解列最优断面搜索方法。首先,以总切机切负荷量和开断线路成本最小为目标,在孤岛连通性以及系统基本运行约束基础上,对解列后系统一次频率响应特性进行建模,结合频率变化率和频率最低点等频率稳定相关约束,来保证解列后系统运行的频率稳定。其次,引入负荷侧需求响应来有效减少解列后孤岛的源荷不平衡量,以支撑系统频率稳定;并且,为考虑新能源出力不确定性对解列后频率稳定的不利影响,建立了考虑新能源出力不确定性的主动解列断面搜索模型。最后,通过修改后的新英格兰39节点算例验证了所提出主动解列最优断面搜索方法的有效性。     

一种电力系统失步解列面的实时搜索方法

为故障后失去稳定的电力系统确定解列断面以平息系统振荡可以防止系统完全崩溃,如何快速寻找不同失稳模式下的解列面成为解列控制的关键问题之一。提出电力系统失步解列面实时搜索方法,该方法的优化目标为解列后各孤岛内发电机和负荷不平衡尽可能小。方法包含3个阶段:基于潮流追踪的系统分区、基于发电机分群信息的解列面初步确定和基于初步解列断面的解列断面改善。算法具有时间复杂度小、计算速度快的特点。基于C++语言编制实时搜索程序,对IEEE118节点系统进行解列面搜索仿真计算,仿真算例验证了方法的有效性和快速性。     

一种考虑风电场并网的大电网快速主动解列策略

针对高风电渗透率电力系统的快速主动解列问题,提出了一种两阶段高风电渗透率下大电网全时段快速主动解列策略。在第一阶段,通过修正系统的收缩导纳矩阵将风功率进行等值,离线计算出电机耦合程度的分类结果并对其功角拉普拉斯矩阵进行在线修正,进而在线获得当前的同调分群结果;在第二阶段,以图论为基础,通过约束谱聚类算法将解列断面搜索问题转换为广义特征值求解问题,并运用改进k-means算法快速求取实时的最优解列断面。最后通过IEEE 118节点系统仿真,验证了所提策略的正确性、有效性和快速性。     

基于凸优化理论的电力系统主动解列最优断面搜索研究

针对电力系统主动解列最优断面搜索过程中计算复杂度高与在线决策需要快速求解相矛盾的问题,该文提出基于凸优化的主动解列最优断面搜索方法。该方法以解列后系统有功不平衡功率最小为目标函数,将求解过程拆解为两阶段进行:第一阶段通过离线运算将系统解列的目标函数及约束转化为一系列满足凸优化条件的方程组;第二阶段在线将发电机及负荷的信息作为参数代入方程,采用内点法结合分支定界进行快速求解。并通过IEEE 39节点算例验证方法的正确性、快速性与有效性。     

考虑同调机组的电力系统主动解列断面搜索方法*

将电力系统解列断面搜索问题转化为单目标多约束优化问题,提出了一种考虑同调机组的解列断面搜索新方法。节点间电抗值的大小反映了其电气连接强弱程度。首先以节点间线路电抗值为线路权值,利用Dijkstra算法计算同调机群中发电机之间最小电抗连接线路,得到同调机组连通图,之后用prim算法得到同调机组连通图的最小生成树,并将其等值为一个节点,从而保证电力孤岛内机组连通性。最后利用Dinic算法求得非同调机群间最小潮流割集,得到最优解列断面。对经典IEEE-39节点系统进行算例仿真,验证了文中所提出方法能够快速准确定位解列断面。     

基于贪心算法的自适应解列断面自动搜索方法：(二)指标评分方法与算法实现

给出了孤岛生成过程中,各节点在并入不同孤岛时对各解列指标满足程度的评分方法,并在引入指标权重的基础上提出了考虑多指标的综合评分方法。结合节点的综合评分,详细介绍了基于贪心算法的解列策略自动搜索实现过程。广东电网的算例验证了解列断面自动搜索算法的有效性。与传统方法相比,所提方法可实现断面自动搜索,搜索过程无需人工干预。     

电力系统主动解列断面搜索方法与孤岛调整策略

主动解列是一种基于电力系统实时动态信息的紧急控制手段。及时而恰当的主动解列可以阻隔故障传播,避免保护连锁动作可能导致的系统崩溃,有利于大扰动后电力系统的快速恢复。在此背景下,提出一种包括快速搜索解列断面和优化调整孤岛的系统主动解列方案。首先,对在机器学习领域发展起来的谱聚类算法进行改进,提出含约束谱聚类算法,以计及发电机组的同调约束,从而将解列断面搜索问题转化为广义特征值求解问题。为克服在含约束谱聚类算法中采用传统k-medoids算法存在的对初始中心点敏感、搜索效率低的缺点,提出改进k-medoids算法并将其与约束谱聚类算法相结合,以求取最优解列断面。然后,对于解列后每个不满足安全约束的孤岛,优化调整其发电机组出力,必要时也可削减一些负荷,以维持每个孤岛的安全运行。最后,以IEEE 118节点系统和实际电网为例,说明所提方法的可行性和有效性。