基于谱聚类的黑启动子系统划分

互联电网发生大停电事故后,将电网划分成几个子系统并行恢复,可以加快系统恢复进程.文中研究基于谱聚类算法的黑启动子系统划分方法,根据黑启动电源的数目及其分布,以子系统规模相当、系统内部联系紧密等为子系统划分原则,以电网拓扑Laplace矩阵的第一和第二小非平凡特征向量中各节点对应元素为聚类对象进行聚类计算得到子系统的划分方案.该算法基于复杂网络的社团结构发现原理,具有严谨的理论依据.以IEEE39节点和IEEE118节点系统为例验证了所提算法的有效性.     

基于禁忌搜索算法的黑启动子系统划分

系统分区恢复可以大大提高恢复的效率,缩短电网的恢复时间,具备一定规模的电网都将子系统的合理划分作为制订黑启动预案的重要组成部分。在子系统划分的目标和原则的基础上,将节点到黑启动电源之间的恢复路径的重要指标整合为路径评价的权值,构成赋权网络,以该路径权值为基础构成禁忌搜索算法的目标函数,并给出了基于禁忌搜索算法的黑启动子系统划分的程序流程。深圳电网的实例证明该方法进行子系统划分是合理有效的。     

基于禁忌搜索算法的黑启动子系统划分

系统分区恢复可以大大提高恢复的效率,缩短电网的恢复时间,具备一定规模的电网都将子系统的合理划分作为制订黑启动预案的重要组成部分.在子系统划分的目标和原则的基础上,将节点到黑启动电源之间的恢复路径的重要指标整合为路径评价的权值,构成赋权网络,以该路径权值为基础构成禁忌搜索算法的目标函数,并给出了基于禁忌搜索算法的黑启动子系统划分的程序流程.深圳电网的实例证明该方法进行子系统划分是合理有效的.     

大电网恢复适应性分区方法

针对大电网并行恢复分区问题,提出了一种适应性分区方法。以复杂网络中的社团划分理论为基础,将分区过程分为凝聚与分裂两个阶段。凝聚阶段主要处理黑启动过程对分区的特殊要求,将黑启动电源与附近重要发电厂及恢复节点聚合,形成初始子系统;分裂阶段引入基于边的聚合度及介数的联络度指标,据此寻找连接各分区的关键线路并断开,最终形成多个恢复分区。该方法不仅能形成可行、可靠的恢复分区,保证各分区内部有逐步恢复供电的能力,而且考虑到实际调度中的分层、分区控制原则,能够减小恢复分区与实际调度的冲突。山东电网仿真结果表明,所提方法能较好处理大电网停电后的恢复分区问题,且能在地区层级上指导大电网中黑启动机组的配置。     

基于复杂网络社团结构的恢复子系统划分算法

并行恢复对加快大停电后系统的恢复具有十分重要的意义,而恢复子系统的合理划分是并行恢复的基础,但到目前为止在理论上还没有成熟的方法来指导恢复子系统的划分。在此背景下,提出了一种新的基于复杂网络社团结构理论的恢复子系统划分算法。该算法根据黑启动机组在电网中的分布情况以及电网自身特点来划分子系统,利用模块度指标来衡量划分结果的合理性,并根据各个子系统分裂出来的先后次序来确定子系统之间同步并列的先后次序。克服了传统方法无法衡量划分结果合理性、不能适当确定同步并联规则或策略的缺点。最后,以新英格兰10机39节点系统为例说明了所述方法的基本特征。     

基于整数线性规划的恢复子系统划分与分区方案的综合评价

大停电事故发生后若系统内含有多个黑启动电源,合理的子系统划分方案将有助于各系统协调并行恢复进而缩短恢复时间。建立以子系统间联络线最少为目标的子系统划分的整数线性规划模型;通过构造"割"约束并利用高效求解器CPLEX对模型多次求解以获取足够多的方案;建立子系统划分方案的评价指标集,并采用变异系数法对方案进行综合评价和排序;引入摇摆节点的概念对模型进行预处理,降低决策空间规模。新英格兰10机39节点系统和IEEE 118节点系统的子系统划分结果验证了所提模型和方法的有效性。     

考虑源荷依赖度的含分布式电源配电网黑启动策略

针对传统配电网无法脱离主电网实现黑启动的问题,本文提出一种基于源荷依赖度累积恢复效率指标的含分布式电源配电网黑启动策略。该方法以黑启动电源为中心,通过最小路径进行系统电源聚类,形成区域黑启动电源。利用模糊层次分析法建立负荷与各区域电源的源荷依赖度模型,以源荷依赖度最大为目标将系统划分为以区域电源为中心的多个区域;建立区域内负荷与电源的源荷依赖度恢复效率模型,以负荷恢复过程中源荷依赖度累积恢复效率最高为目标,根据黑启动过程中系统动态变化自动优化负荷恢复顺序,使得更多重要负荷优先恢复。对含分布式电源IEEE69节点配电系统进行算例分析,结果验证了所提方案的有效性。     

加快含快速切回机组电网恢复的动态分区策略

现有电网恢复研究中将快速切回(FCB)机组加入电网串行恢复序列,未充分利用FCB机组能够独立恢复周边电源和负荷的能力。与传统的黑启动水电机组相比,火电机组的FCB功能不能100%成功实施,含FCB机组的电网恢复需要根据黑启动电源情况动态分区。因此,文中在传统GN分裂算法的基础上,提出了适用于含FCB机组电网的分区恢复策略。首先,采用网络的Laplace矩阵特征值识别分区数量,同时考虑了电网分区中黑启动电源要求、功率平衡要求,以及分区划分的速度要求,建立基于改进GN分裂算法的电网分区方法,实现含FCB机组电网的快速自动分区。最后,新英格兰系统和部分江苏电网实际系统仿真结果表明,所提分区方法能够有效地对电网进行动态分区。     

天津电网黑启动方案

针对天津电网的具体情况,对黑启动电源的选择、路径的选择、电气计算等问题进行了讨论。论述了黑启动电源为系统内具有自启动能力的机组和系统外来电源2种情况;介绍了子系统的划分及天津电网500 kV、220 kV、110 kV电网的路径选择;重点分析了对确定黑启动电源及路径参数的计算。用实例说明了子系统之间的合环,合环后稳态电流和合环冲击电流的计算;在负荷恢复的过程中,应该控制系统频率在49.5～50.5 Hz,电压在0.9～1.1 p.u.。     

基于改进标签传播算法的电力系统并行恢复分区方法

制定合理有效的分区方案是并行恢复的首要任务。由于电网运行的潮流分布能够反映系统内节点之间联系的紧密程度,为了达到更有效的分区目的,结合复杂网络社区发现理论和潮流信息,提出一种基于改进标签传播算法的电网并行恢复分区方法。首先给黑启动电源分配不同的子区标签,再根据停电前支路潮流信息构建电网节点的标签传播矩阵。反复将节点标签的信息在电网中传播,直至各节点标签信息不再发生变化,则具有相同标签的节点被划分到同一个子区。针对传统标签传播算法可能出现的标签振荡现象,提出了同时考虑邻接节点标签和自身历史标签的节点标签影响策略。通过IEEE 39节点系统的仿真表明,所提方法得到的分区结果在区间功率交换、最大子区规模和模块度方面效果显著。最后利用某省级电网的实际数据进行仿真分析,验证了所提方法用于实际系统的有效性。     

大停电后含分布式电源的电网分区及负荷恢复方案

含有分布式电源(Distributed Generation,DG)的电网在发生大停电事故后,为提高系统恢复效率,一般将电网进行合理分区,并采用分区并行恢复的方案。首先运用灰色决策理论选取了各分区的黑启动电源,结合最短路径快速算法(Shortest Path Faster Algorithm,SPFA)搜索各黑启动电源到待恢复节点的最优恢复路径;然后据此建立了兼顾恢复时间性和安全性的最优分区多目标优化模型,并采用多目标粒子群优化算法(Multi-objective Particle Swarm Optimization,MOPSO)对模型进行了求解。基于所得的最优分区方案,以构建初步网架为目标,结合遗传算法对各分区内的负荷恢复问题进行了优化。IEEE 30节点算例验证了所提方案的有效性。     

计及系统可观测性的网络化简与黑启动分区方案制定

基于相量测量单元的广域相量测量系统能够实时反映电网的动态变化,其测量信息的实时性将有助于系统恢复安全快速进行,为大停电后的系统恢复带来新的机遇。首先,将黑启动分区方案优化问题和广域相量测量系统结合起来,建立了考虑系统可观测性的黑启动分区整数线性规划模型。该模型除满足分区功率平衡、分区连通性、特殊支路开断约束以及分区最小规模限制这些基本约束外,还将全网可观测和联络节点可观测2种可观性要求分别转化成线性约束纳入其中。其次,利用可观测度为0以及部分可观测度为1的节点对拓扑图进行简化,降低了优化模型决策空间的规模,进而提高了计算效率。IEEE 118系统算例结果验证了所提模型和系统简化方法的有效性,同时也进一步表明模型的可扩展性。     

最小化用户停电损失的主动配电网黑启动分区优化策略

电力系统发生大停电事故后,含高比例分布式电源的主动配电网可以通过分区实现快速并行恢复。提出了一种主动配电网黑启动分区优化策略。以最小化用户停电损失为目标,建立了主动配电网黑启动分区的混合整数线性规划模型,通过分布式电源、线路、母线和负荷的恢复约束将各个分区内部的恢复操作顺序集成到分区模型中。利用线性规划求解器ILOG CPLEX对所提出的优化模型进行求解,从而得到配电网黑启动分区恢复方案。以改进的IEEE 69节点配电系统为例验证了所提模型与策略的有效性。     

基于半监督谱聚类的黑启动分区策略

采用并行恢复策略可以有效加快电力系统发生大停电事故后的恢复进程,而合理的分区策略是并行恢复的基础。现有分区方法多数存在对算法初值依赖性强、难以获得全局最优解等缺点,而半监督谱聚类具有能够识别任意形状的样本空间并能够收敛于全局最优解,且适用于分区问题的特点。在此背景下,提出了基于半监督谱聚类的黑启动分区策略。首先,给定节点间电气距离的倒数为相关线路的权重,在此基础上建立电力系统无向加权图,进而依据比例割集准则建立黑启动分区策略。该策略由2步构成:第一步建立待恢复机组的分组模型,其以给定时间段内最大化系统发电量和最小化恢复线路总电容为优化目标,从而保证机组的安全快速启动;第二步以得到的机组分组信息为基础,利用半监督谱聚类算法求解黑启动分区模型。为了克服传统k-means算法对初始聚类中心敏感的缺点,在利用半监督谱聚类算法对特征向量进行聚类的最后一步采用了k-means++算法对特征向量进行聚类。最后,以新英格兰10机39节点系统和IEEE 30节点系统为例说明了所发展的模型和方法的基本特征。     

微网作为黑启动电源的电力系统网架重构优化策略

微网是一种能够灵活容纳可再生能源发电的小型电力系统,一般具有高比例的可再生能源渗透率和利用率,具备孤岛运行能力。随着含高比例可再生能源发电的微网的容量逐渐增大,其作为黑启动电源为大停电后电力系统中待恢复机组提供启动功率的潜力得到越来越普遍的认可。在此背景下,对微网作为黑启动电源时的电力网架重构优化问题开展研究。首先,分析了含高比例可再生能源微网作为黑启动电源的优势及其可行性。然后,以最大化恢复系统的发电量和最小化微网内的负荷损失量为目标构建计及微网作为黑启动电源的网架重构优化模型,并基于节点重要度和路径恢复时间构建综合路径评价指标以优化待恢复机组的恢复路径。最后,以新英格兰10机39节点系统为例说明了所提方法的可行性与有效性。     

用于网架重构决策的节点重要度动态评价方法

针对网架重构过程中,待恢复节点的拓扑重要性随网络逐步恢复而发生变化的特点,提出一种节点拓扑重要性的动态评价指标——动态节点重要度。在重构决策中,基于当前系统恢复状态,通过将已恢复节点合并成一个等效电源点,构造包含及不包含等效电源点的2个待恢复网络,综合考虑待评价节点的收缩对2个网络的影响,计算出待评价节点的动态节点重要度指标。在此基础上,将所定义的动态节点重要度指标用于网架重构中机组恢复的路径优化问题。新英格兰10机39节点系统算例验证了所提动态节点重要度评价指标及路径优化方法的有效性。     

基于有序二元决策图的黑启动分区搜索策略

合理的黑启动分区可以实现多区域分区并举的启动,加快系统恢复进度。该文对黑启动分区进行了研究,建立了黑启动合理分区的定义和数学模型,并将该模型转化为布尔函数。设计和开发了一种基于两阶段的黑启动分区搜索算法。在第1阶段,采用有序二元决策图(ordered binary decision diagram, OBDD)表示法来降低解空间;在第2阶段,利用安全分析等工具在收缩后的解空间内计算最优的分区方案。提出的算法可分阶段进行,因此具有很好的在线应用前景。针对IEEE标准系统和海南电网进行了深入的数值仿真研究,证明了模型和算法的有效性。     

应用于无功优化控制分区的两层搜索方法

电网分区可用于状态估计、分区控制和并行计算等领域.针对电力系统的无功优化控制分区,文章给出了一种两层搜索的方法,上层由遗传算法负责搜索各分区的第一个节点:下层根据节点间的电气距离和连通关系搜索其它节点,最终将电网划分为内部节点联系紧密的若干个子区域.由于遗传算法只搜索各分区的第一个节点,因此搜索空间大大缩小;下层搜索可自动保证子区域的连通性.分区时考虑各区域规模的平衡和无功控制设备的均衡分布.对多个IEEE系统的分区测试证明了该方法的有效性.     

含多类型异质资源的微电网两阶段黑启动恢复优化方法研究

实现失电微电网的黑启动恢复,可以加快电力系统的恢复进程,有助于减少大停电事故造成的社会经济损失。为此,提出了一种考虑可调度机组、新能源以及储能等多类型异质资源的微电网两阶段黑启动恢复方法。首先,对多类型异质资源的恢复特性进行分析,确定其在黑启动恢复过程中的运行约束。其次,提出了一种改进的微电网节点重要度与线路权值评估方法,并以此构建了微电网黑启动恢复两阶段优化模型。第一阶段以最大化微电网的可用有功出力为目标优化微源的恢复方案,第二阶段以最大化负荷综合恢复量为目标优化负荷的恢复方案。最后,基于21节点系统进行了算例分析,结果表明所提模型能够提升微电网的黑启动恢复效率,有效降低停电事故造成的损失。