基于最优控制原理的暂态稳定预防控制模型

基于时域仿真得到系统受扰轨迹，给出了暂态稳定预防控制的非线性规划模型。该模型把功角在末端时刻不大于预先设定的门槛值作为暂态稳定约束条件。通过引入最优控制原理，把微分-代数方程所描述的电力系统预防控制转化为以各发电机有功输出为控制量的最优控制问题：重新调整控制量控制各发电机的转子相对角度，使其在末端时刻都不大于设定的门槛值，从而实现了非线性系统的状态转移。所提出的暂态稳定预防控制模型与时域仿真具有同等的模型适应性。经IEEE 39节点测试系统的数值分析结果表明该算法的有效性，估计的精度能够满足实际工程的需要。     

单机无穷大系统暂态稳定线性最优控制

基于实时参数P-δ预测暂态系统稳定性,得到发电机功角δ的预测值,以功角预测值不大于预先设定的门槛值作为暂态稳定的条件,通过引入最优控制原理,在系统暂态稳定的条件下,得到发电机最优输入机械功率调整量,把微分方程所描述的电力系统控制问题,转化为以发电机输入机械功率为控制量的最优控制问题,以实现暂态稳定最优控制。     

单机无穷大系统暂态稳定线性最优控制

基于实时参数P-δ预测暂态系统稳定性,得到发电机功角δ的预测值,以功角预测值不大于预先设定的门槛值作为暂态稳定的条件,通过引入最优控制原理,在系统暂态稳定的条件下,得到发电机最优输入机械功率调整量,把微分方程所描述的电力系统控制,转化为以发电机输入机械功率为控制量的最优控制,以实现暂态稳定最优控制。     

基于最优控制原理的电力系统紧急控制及应用

基于时域方法仿真得到系统受扰轨迹,并结合实际电网安全稳定控制系统的配置情况和运行要求,给出了暂态稳定下最优紧急控制模型。采用了启发式故障后轨迹相对功角最大值小于门槛值作为暂态稳定约束条件,通过引入变分原理,推导了暂态稳定约束条件对控制量的灵敏度。通过建立线性规划模型,把微分代数方程所描述的电力系统紧急控制转化为以切机切负荷为控制量的最优控制问题。文中提出的暂态稳定紧急控制模型与时域仿真方法具有同等的适应性。广东电网的计算结果表明,文中方法对紧急控制策略灵敏度的确定高效且实用,对保证电网安全稳定运行有重要意义。     

基于卷积神经网络的电力系统暂态稳定预防控制方法

为了更好地实现电力系统暂态稳定预防控制,提出了基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)的电力系统暂态稳定预防控制方法。通过CNN模型输出变量灵敏度选择控制发电机并确定控制量,然后采用CNN和时域仿真相结合的暂态稳定评估方法进行控制方案校核,得到使系统在预想故障下稳定的控制方案。采用某省级电网算例进行预防控制效果验证。结果表明,采用所提出的预防控制方法,可以找到使系统恢复稳定的预防控制策略。     

电力系统暂态稳定切机控制策略表的快速整定方法

提出了一种基于轨迹凹凸性理论的暂态稳定切机控制策略表整定方法,该方法能够有效提高策略表整定过程的效率,避免了大量的重复性仿真工作。针对会给系统带来重大冲击的预想故障,基于时域仿真结果,可以得到系统的暂态功角稳定性;当系统发生暂态失稳时,根据不稳定事故的仿真信息,得到控制时刻和不稳定平衡点处的功角以及控制时刻的角速度,可以计算出较准确的控制量。实际电网系统的仿真结果验证了所提整定方法的快速性。     

考虑暂态稳定的风电穿透功率极限计算模型

为保证风电并网系统的稳定性,建立考虑暂态稳定的模糊随机机会约束规划模型计算风电穿透功率极限。针对风电出力和负荷的不确定性,模型中将两者作为模糊随机变量处理;模型中考虑暂态稳定约束时,根据发电机有功出力和转角的关系,通过时域仿真分析将系统的暂态稳定约束转化为发电机的出力限制约束。采用数学优化方法和时域仿真法相结合来求解所提模型。最后通过在IEEE14节点上仿真分析,证明了暂态稳定约束是风电穿透功率极限的关键约束条件之一。     

基于电力系统稳定边界理论的紧急控制决策方法研究

提出了一种电力系统暂态稳定控制中发电机快关/切负荷紧急控制决策的新方法。该方法应用非线性动力系统稳定边界理论,沿稳定边界上主导不稳定平衡点处的法向量在角度空间中的投影向量方向外推主导不稳定平衡点,来扩大电力系统的暂态稳定域,将电力系统经典模型下的发电机快关、切负荷紧急控制决策问题描述为一线性规划模型,大大降低了控制方案搜索过程的计算量。将这一线性规划模型应用于实际电力系统故障算例时,为了得到工程实际中便于操作的紧急控制策略表,进一步采用时域仿真的方法对线性规划模型求解得到的候选控制措施进行甄别。通过很少次数的数值积分,便可以快速准确地遴选出保持系统暂态稳定的控制方案。在New England 10机39节点系统上的仿真结果表明了该方法的有效性和实用性。     

基于最优潮流法含暂态稳定约束的最大传输容量计算

以终端时刻的最大相对功角作为暂态稳定约束条件,根据最优控制原理,提出了以联立求解动态方程和协状态方程来计算暂态稳定约束对所有控制量梯度的方法,有效提高了计算速度。并以此简化暂态稳定约束,形成了一个精简的基于最优潮流法的TTC模型,并采用逐步二次规划算法来求解此模型。由于显著降低了暂态稳定约束的维数,因此该模型能够适用于较大规模的电力系统,并能有效处理多预想事故。采用IEEE39节点系统对该算法进行了仿真计算,结果表明,在考虑暂态稳定约束的条件下,通过该算法所求得的TTC能够维持系统的稳定性,从而验证了该算     

基于最优潮流法含暂态稳定约束的最大传输容量计算

以终端时刻的最大相对功角作为暂态稳定约束条件,根据最优控制原理,提出了以联立求解动态方程和协状态方程来计算暂态稳定约束对所有控制量梯度的方法,有效提高了计算速度.并以此简化暂态稳定约束,形成了一个精简的基于最优潮流法的TTC模型,并采用逐步二次规划算法来求解此模型.由于显著降低了暂态稳定约束的维数,因此该模型能够适用于较大规模的电力系统,并能有效处理多预想事故.采用IEEE39节点系统对该算法进行了仿真计算,结果表明,在考虑暂态稳定约束的条件下,通过该算法所求得的TTC能够维持系统的稳定性,从而验证了该算法的正确性和有效性.     

含直流馈入的弱受端电网暂态电压稳定预防控制

远距离跨区直流输电(HVDC)的大规模应用给电力系统安全稳定运行带来了新的挑战.针对HVDC馈入后弱受端交流电网面临的暂态电压稳定问题,提出一种暂态电压稳定预防控制方法.建立以改善弱受端电网暂态电压恢复指标为目标函数,以火电机组有功出力、机端电压、直流输送功率为控制变量的暂态电压稳定预防控制优化模型.基于改进差分进化算...     

暂态电压安全预防控制优化的轨迹灵敏度法

建立电力系统暂态电压安全分析的微分代数方程组模型,并提出求解其预防控制优化问题的暂态电压安全约束最优潮流模型。在该模型中,暂态电压安全约束包括防止系统发生暂态电压失稳和暂态电压延时恢复2个方面;目标函数为系统运行费用最小;控制变量为发电机的有功输出、无功输出、有载调压变压器变比和并联电容器组投入电纳。基于轨迹灵敏度法,得到暂态电压安全约束函数与控制变量之间的近似线性增量关系,从而将优化控制模型转化为非线性规划模型。引入二次罚函数处理变压器变比和并联电容器组电纳等离散控制变量,并采用非线性原对偶内点法求得优化模型的解。对IEEE39节点系统的分析计算验证了所提出的优化模型和算法的正确性和有效性。     

基于生成对抗网络的暂态稳定预防控制

针对电力系统暂态稳定预防控制在线计算的复杂性,提出一种基于生成对抗网络的暂态稳定预防控制方法。通过将暂态稳定预防控制建模为样本空间映射问题,该方法利用数据驱动方法训练生成模型,建立从暂态失稳运行空间到暂态稳定运行空间的映射。模型通过调整电网中发电机的有功出力,提高电网的暂态稳定裕度,使电网运行点满足暂态稳定校核的要求。与传统优化建模方法相比,所提方法通过神经网络的前馈推断求解控制策略,无需迭代求解,极大地提高了求解效率。基于新英格兰39节点系统的测试结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

电力系统暂态稳定预防控制算法综述

较为全面地综述了国内外关于电力系统暂态稳定预防控制的研究状况。首先通过对预防控制数学模型的分析,给出了预防控制算法在数学表达上的控制过程,并将预防控制算法分为三类,对约束转化技术,最优控制理论,灵敏度技术,单机无穷等效,非线性规划,智能优化等技术在预防控制中的应用做了一定的归纳,对不同算法在常用算例的优化结果做了总结比较。在评述各种算法基础上,对一些算法中存在的问题如初值变分、准确性、迭代次数等进行讨论,并指出了改进预防控制算法的研究方向。     

暂态电压安全预防控制的优化

为了优化暂态电压安全的预防控制,根据暂态电压安全裕度对于各节点无功功率的灵敏度系数,将暂态电压不安全点与注入点进行关联分区.按控制区分别调整无功注入量,将大系统暂态电压的预防控制问题转化为各分区的对应问题,以改善整个系统的暂态电压安全.通过试验系统和实际系统验证了该方法的有效性.     

Dynamic preventive control for power system using transient stability assessment based on pattern recognition

To maintain power system security, the authors are developing an integrated security monitoring and control (ISMAC) system which consists of the three main functions: security monitoring, preventive control and emergency control. This paper focuses on the dynamic preventive control which deals with the transient stability immediately after the contingency has occurred. The proposed method is based on the transient stability assessment using the pattern recognition with two-dimensional feature space. Therefore, a preventive control strategy can be obtained rapidly. An index which represents the severity of the contingency quantitatively (security index) is defined by the distance from a linear decision surface which divides a feature plane into a stable and an unstable region. Further, this method has also the advantage that it is possible to consider the effect of the control devices or damping to some extent and specify the operator demand for stabilization flexibly. The effectiveness of the proposed method is ascertained through numerical examples for model power systems.     

应用于机电暂态仿真的直流输电系统控制特性算法研究

文章提出一种新的直流输电系统控制特性分析计算方法,分析直流输电系统两侧交流电压的各种分布中,能达到恒功率控制的范围,并计算其在不满足恒功率控制的情况下输送功率的最优值,从而得出机电暂态仿真中直流控制系统计算用重要数据。文章通过算例实现了应用直流系统控制特性算法的电力系统机电暂态仿真计算,对所提出的直流系统控制特性分析算法进行验证,为电力系统机电仿真提供了准确的直流控制系统数据。     

基于轨迹灵敏度的交直流受端系统暂态电压两阶段控制

针对交直流受端系统暂态电压调控能力不足的现状,提出一种基于轨迹灵敏度的交直流受端系统暂态电压两阶段控制方法。构建以最优无功补偿容量和紧急控制成本最小为目标函数的两阶段暂态电压控制模型。借助摄动法求取暂态电压稳定裕度对控制量的轨迹灵敏度,将非线性暂态电压控制模型转化为二次规划模型来提高暂态电压控制效率。为避免故障期间交直流受端系统暂态电压的大幅跌落,实施静止同步补偿器和新一代调相机协同的预防控制,充分发挥无功补偿装置在暂态电压不同跌落程度下的动态无功支撑优势。针对实施暂态电压预防控制后恢复阶段的低电压延时恢复问题,实施包含基于电压源换流器的高压直流和传统调压措施的紧急控制来加快暂态电压恢复速度。修改后的IEEE 39节点系统和实际系统算例结果验证了所提暂态电压控制方法的准确性和有效性。     

考虑燃煤机组健康度与负荷转移的连锁故障供防控策略

随着能源互联网的发展,大规模间歇性新能源并网为电网运行带来挑战,增加了火电的调峰压力,对燃煤机组运行要求也越来越高。设计了对燃煤机组运行状态进行衡量的机组健康度指标,并在此基础上提出了基于发电机侧的结合预防和阻断的连锁故障防控策略。首先,提出用于评估燃煤机组运行状态的机组健康度指标。基于该指标构建协调系统风险和调度成本的多目标规划模型,采用NSGA-Ⅱ算法计算多目标模型下机组健康度阈值的Pareto前沿,再通过熵权决策法对解集进行评估确定最优阈值。其次,通过比较机组健康度与最优健康度阈值,判断预防阶段或阻断阶段的燃煤机组是否符合负荷转移条件。最后,提出基于燃煤机组健康度的预防控制和阻断控制两种控制策略下的机组负荷调整方案,并以IEEE39系统作为算例进行仿真验证。结果表明,该控制策略能有效地实现电网安全可靠地调度,规避连锁故障的发生。