电力系统恢复后期网架重构和负荷恢复的两阶段优化方法

电力系统恢复后期的网架重构和负荷恢复是一个复杂的多步混整非线性规划问题。为了降低其求解难度和提高求解效率,提出一种适用于网架重构和负荷恢复的两阶段优化方法,该方法将网架重构及负荷恢复问题解耦为基于直流潮流的混整线性规划和基于交流潮流的连续非线性规划两阶段优化问题。在第1阶段优化中,利用计及频率影响的直流潮流模型确定最优线路投运及负荷开关投切状态这些离散变量的值,再将其作为第2阶段基于增广交流潮流的连续非线性规划的系统运行条件,通过优化发电机出力及端电压,在确保系统安全的前提下确定最短的恢复耗时。在10机39节点系统下进行了算法验证,计算得到单步和全过程下的计算效率和恢复方案,结果表明,所提算法的计算效率远高于启发式算法,同时所得方案也具有更快的恢复速度。最后,以湖北电网鄂东南子网为例验证该算法用于实际电网恢复决策的可行性。     

微电网黑启动中考虑负荷恢复优化的分布式电源恢复方案

孤立微电网发生大面积停电后,微电网内部分布式电源(DG)恢复方案的制定对微电网黑启动的成功实施有重要作用。研究了DG启动顺序的优化及DG启动过程中负荷恢复的优化。根据DG特性评估了不同类型DG的黑启动能力,建立了以DG发电量最大和DG附近负荷重要度最大为目标的多目标优化模型。将DG恢复过程按时步划分后,采用多目标粒子群优化(MOPSO)算法对模型进行求解;然后选定最优的DG启动顺序,并为其搜索恢复路径。采用相同的时步划分方案,为DG启动过程中的负荷恢复建立了单目标优化模型,并利用改进的二进制粒子群优化(MBPSO)算法求解得到最优负荷恢复方案。算例分析结果验证了所提方案的有效性。     

网架重构后期的负荷恢复优化

大停电后网架重构的最后阶段,负荷的全面快速恢复应在满足约束的前提下分阶段顺序进行,是一个多约束、非线性的整数规划问题。文中建立了考虑多负荷点投入顺序的组合优化模型,在目标函数中计及了负荷投入顺序的影响,综合考虑了不同顺序下频率、电压、机组出力限值及稳态潮流等多个约束条件,并提出一种校验暂态电压下降约束的简化方法。由于网络重构后期待恢复负荷点的优化范围较大,采用一种自适应粒子群算法对模型进行求解,通过分析个体极值的优劣实现优化过程中参数的自适应调整。山东电网仿真结果表明,上述模型能有效反映负荷的投入顺序,且算法的优化速度能满足实际工程要求。     

基于DPSO算法的黑启动负荷恢复方案

通过负荷恢复特性的研究,提出了一种基于DPSO算法的负荷恢复算法,采用该算法来制定出更加安全、快捷,更加科学、合理的负荷恢复方案.     

基于DPSO算法的黑启动负荷恢复方案

为了科学、合理制定负荷恢复方案,通过研究负荷恢复特性,提出了一种基于DPSO算法的负荷恢复算法.该方法对指定的目标节点进行负荷恢复计算,使得负荷恢复具有更强的针对性、适应性和可操作性.通过经典电网模型和实际运行电网的验证,结果表明了算法有效性.     

计及特级负荷恢复的网架重构分时段全局优化方法

制定科学合理的网架重构恢复方案对加快系统恢复进程、减小停电损失具有重要作用。针对当前分时段恢复方案优化策略无法实现时段间协调优化的不足,提出一种网架重构分时段恢复方案全局优化方法。首先,鉴于特级负荷对维持社会稳定和恢复过程的重要性,将其纳入网架重构过程的恢复目标;之后,综合考虑多种约束,建立了协调机组、特级负荷和网架结构三方面恢复效果的网架重构分时段全局优化模型。该模型是一个含整数决策变量的复杂的多目标优化决策模型。通过分析总结已有恢复操作序列优化制定方法的内在逻辑,提出了一种分时段全局优化两步求解策略,即首先优化求解时段数参考值,再进行恢复方案全局优化。结合非支配近邻免疫算法和变异系数法对建立的模型进行求解。新英格兰10机39节点系统算例和我国西南某地区实际电网算例验证了本文所提模型和算法的有效性。     

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。     

基于小生境协同互联的黑启动网架重构策略研究

随着电网规模的扩大,大停电引发的后果愈发严重,黑启动是重启瘫痪电网的有效措施,网架重构是黑启动过程的重要环节.为提高大停电后电力系统的黑启动效率,充分利用分布式黑启动电源在网架恢复过程中的优势,提出了基于小生境协同互联的黑启动网架重构策略.借助图论中的Kruskal算法,以节点和支路权重为导向对待恢复网架进行图抽象,并以网架恢复时间最短为主要目标,构建黑启动网架重构优化模型.在排挤和预选择的双机制作用下,采用改进小生境遗传算法对该模型进行求解,在此基础上融入串并行配合的恢复策略实现小生境协同互联.由上述求解过程,达到对网架重构过程的优化调节.通过与改进前方法的对比,用恢复时间、电压偏移量和有功损耗的指标对IEEE 39仿真结果进行评价,结果表明所提方法能有效提高网架重构速度,保证协同互联的稳定.同时,借助江苏省某市局部电网数据,证实了所建模型的有效性和可行性.     

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。     

计及火电机组启动过程的网架并行恢复策略

在以火电机组为主构成的系统中,机组的启动恢复时间将决定大停电后网架重建的速度.文中采用电厂集控运行仿真机对火电机组的启动过程进行了研究,建立了机组累积启动时间与机组停机时间之间的关系.在此基础上,提出了一种网架并行恢复策略,即以每一恢复阶段的可用启动功率为约束,将待恢复的机组节点作为优先级别最高的负荷节点.采用Prim...     

基于鲁棒优化的网架重构机组恢复顺序优化

在当前以火电为主的系统中,大停电后机组恢复时间的长短对重构效果影响显著。针对机组启动准备时段和启动时段可能出现的时间延迟,以最小化重构期间的电量不足为优化目标,构建了计及火电机组启动时间不确定性的机组恢复顺序鲁棒优化模型。通过交叉粒子群算法与CPLEX优化求解相结合,可获得量化表征恢复效果和运行可靠性的机组恢复顺序,为调度人员应对可能出现的最严重机组恢复迟滞场景提供了更加全面的决策参考。对于调度人员自行拟定的机组恢复顺序,还可根据运行经验预估其成功实施的概率,通过CPLEX求解并筛选关键时步,为调度人员有的放矢地保证恢复效果提供量化指导。针对新英格兰10机39节点系统和某区域电网的仿真结果验证了该方法的有效性。     

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。     

黑启动中考虑动态过程的负荷最优恢复

针对黑启动过程中的薄弱电网下如何最大限度地恢复负荷进行了研究.考虑到投入大量负荷后的系统过渡过程中电压、频率变化巨大,稳态潮流合格并不代表在暂态过程中的频率和电压一定合格,针对此动态阶段存在的潜在不确定性,将负荷恢复归结为包含大扰动动态过程的频率、电压、功角等约束的最优控制问题,利用自适应遗传算法对问题进行求解,在保持系统动态过程稳定的要求下,使总的负荷恢复量最大.算例求解结果表明了该算法在负荷恢复问题中的有效性.     

黑启动负荷恢复对电压影响的理论及实例分析

大容量负荷的突然投入对黑启动初期小系统的电压影响十分巨大。文中利用叠加原理,首先将黑启动过程中对称三相负荷的突然投入问题分解为2个独立的简单问题,然后利用考虑转子阻尼绕组的同步发电机模型推导出突然投入负荷后起始电压幅值与电机、线路参数、负荷类型的关系式并对其进行了分析、讨论,根据关系式得出黑启动过程中在一定范围内适当提高负荷功率因数及综合阻抗的负荷投入原则。实时数字仿真器（RTDS）仿真及现场试验结果均证实了文中结论的正确性及有效性。     

机组启动过程中的负荷恢复优化

大停电后,应首先恢复系统内的主要机组,此过程中需要投入适量负荷以保证系统稳定和提高恢复效率.结合机组启动过程中的特点,分析了该阶段负荷恢复的主要内容,提出了与机组启动过程相协调的恢复流程.针对平衡机组出力的负荷恢复问题,建立了多目标的数学模型,并根据贪心算法考虑重点优化测度的思想,提出一种基于重要性优先的负荷恢复算法对...     

考虑线路投入顺序的网架重构机组恢复多目标优化

合理的机组恢复顺序和可靠的恢复路径对系统的快速恢复具有重要影响。分析了网架重构的机组恢复过程,建立了新的网架重构机组恢复多目标优化模型。优化目标为待恢复机组提供的发电量尽可能大,并兼顾线路恢复操作的可靠性和对后续恢复的影响。通过设置优化问题的求解域,松弛优化目标的主次关系,并引入差分进化—分布估计算法(DE-EDA)提高求解效率。所述方法能同时给出Pareto最优的机组恢复顺序、目标网架重构方案及线路投入顺序。算例仿真结果表明,设置求解域可减少计算量,提高求解速度;使用DE-EDA获得的最优解具有更好的收敛性和分布性。     

基于凝聚率和网络重构效率评价的骨架网架优化

黑启动恢复问题是大停电后系统安全防御的重要课题,确定合理的骨架网络对于快速建立输电网架和负荷的全面恢复,具有重要意义。首先,提出一种基于电气凝聚率和网络重构效率表征骨架网络优劣的方法。该方法采用节点凝聚率、线路凝聚率定量表征电网电气特性,以网络重构效率表征电网拓扑结构联系的紧密程度,并考虑电网安全运行约束,以此建立骨架网络的优化模型;在此基础上,提出基于模拟退火改进离散粒子群算法的方法以实现骨架网络重构过程的优化,获取能涵盖主要枢纽节点和关键线路的综合性能最优和次优的骨架网络。最后以新英格兰10机39节点系统为算例,验证了骨架网络优化模型的合理性与求解算法的正确性。     

不同黑启动方案下电网重构效率的评估

不同黑启动方案对系统后续恢复的影响不同,因此在黑启动方案评估时,除了考虑各方案本身技术指标的优劣,还应考虑此方案对系统后续网络重构的影响。文中对不同黑启动方案下电网重构效率的问题进行研究,提出一种综合考虑发电容量恢复和系统停电损失的重构效率指标,结合最短路径法与交叉粒子群算法对不同黑启动方案下网络重构过程中的机组出力和负荷恢复进行优化求解。在IEEE 30节点系统和河北南网中应用的计算结果验证了该方法的有效性。     

孤网全黑状态的恢复网架和分区优化算法

电网故障后解列出的孤网是电力系统的重要组成部分,优先恢复系统中的孤立电网具有简化计算、加速电网恢复和及时带动重要负荷的优点。文中针对恢复的快速性和稳定性,综合考虑了孤网全黑状态的分区策略和各分区的恢复网架,引入最短启动时间算法和整数条件下的线性规划法,提出一种全新的孤网分区优化算法。该算法以机组、负荷最短启动时间为目标函数,以分区内的机组稳态有功、无功功率平衡为约束,将复杂的多目标非线性规划问题化简为单目标多约束的线性规划问题。文末以新英格兰10机39节点系统作为算例验证本文算法的有效性。