计及冷负荷恢复特性的单节点最大负荷恢复量计算

大规模恢复负荷、减小停电损失是电力系统恢复的主要目标。本文根据环境温度、停电时间和温控负荷比例3个因素对冷负荷恢复的影响,提出一种冷负荷恢复量的计算模型。结合用电主体、负荷启动特性等两种母线负荷分类方式,并计及包括暂态频率在内的实际约束建立了以节点负荷恢复量最大为目标的通用模型。通过增广潮流计算、暂态能量函数计算及电力系统分析软件PSDBPA仿真对负荷恢复的稳态、暂态过程进行详细校核。新英格兰10机39节点系统算例验证了所提方法的合理性和有效性。     

基于温控负荷变化特性的冷负荷启动参数量化及应用研究

通常,在发生大停电事故后,由于负荷多样性的丧失,温控负荷在恢复供电的短时间内会出现负荷需求量激增,这会导致负荷恢复缓慢甚至造成二次停电,该现象称为冷负荷启动。因此,准确提取温控负荷并对冷负荷启动参数进行量化分析具有一定的实际意义。首先,利用负荷分解得到的春季和秋季的非温控负荷作为全年的基准负荷,再从夏季负荷中提取出温控负荷。该方法相较于现有的温控负荷提取方法,提取结果更加准确。另外,为了探究负荷与温度的深层次关系,除了分解负荷外,还对温度进行了分解。其次,根据提取出的温控负荷,采用蒙特卡洛抽样法,以空调为例分析了停电时间和环境温度对冷负荷启动的影响。最后,基于PJM电力市场的负荷温度数据和IEEE33节点系统算例,验证了所提温控负荷提取方法和对冷负荷启动参数量化分析的有效性和准确性。     

基于改进模拟退火算法的黑启动网架重构策略研究

为合理规划大停电后待恢复机组和负荷所在子区域,尽力减少停电对重要负荷造成的损失,本文提出了基于改进模拟退火算法的黑启动网架重构策略.首先对待恢复网架进行图抽象,建立含分布式电源的网架重构模型.然后应用Dijkstra算法对待启动机组和负荷进行初步划分.最后结合加权模拟退火算法,引入区域负荷启动系数对各区域间协同度进行优化.该方法一方面使待恢复节点与启动电源之间电气距离最短,使黑启动网络吞吐量最大化;另一方面优先保障重要负荷顺利启动,同时缩小各子区域平均等待时长,提高黑启动效率.以IEEE 39标准节点系统为算例,验证分析了该文方法的合理性和可行性.     

考虑节点静态电压稳定性的电网元胞自动机故障演化模型

在电力系统大停电过程中往往伴随着电压失稳问题,为了研究停电事故发展机理,从事故演化过程中电网各节点电压变化入手,依据元胞自动机理论进行建模。将节点作为元胞,根据静态电压稳定性理论定义了元胞状态以及转换规则,建立了一种考虑节点静态电压稳定性的电网元胞自动机故障演化模型,并定义了电压稳定裕度指标。在IEEE39节点系统中,利用该模型进行单次停电事故仿真,分析了不同扰动方式下停电事故过程中节点电压稳定裕度的变化。进一步,利用该模型进行了多次停电事故仿真,探究了负荷扰动方式及电网热稳定裕度对各节点电压稳定裕度的影响。     

基于专家系统的电力系统大停电后恢复过程中电压控制方法研究

与正常运行方式不同,电力系统大停电后恢复过程中的电压控制需要特别考虑到电网薄弱以及伴随负荷恢复的特点。分析了恢复过程中的电压控制原则,提取了相应的规则,并实现了一个专家系统来求解电压控制方案,最后给出了对IEEE-39节点系统的测试算例。     

基于电网分区的负荷恢复智能优化策略

针对电力系统大停电后的负荷快速恢复问题,提出了一种基于电网分区的负荷恢复智能优化策略.提出了一种大停电事故后系统恢复的最优分区策略,并在所建立的优化模型中考虑了为恢复发电机而引入的架空线路充电无功以及为恢复负荷所引入的线路合闸操作次数等影响因素.在完成对大规模系统优化分区后,对各分区建立了一个统一的并计及网络重构因素的负荷恢复优化模型,实现各分区负荷的并行恢复.针对上述所提出的优化模型,通过结合传统图论理论和遗传算法,实现基于电网分区的负荷恢复优化问题的求解.解算中,对遗传算法进行了改进,并针对应用遗传算法时所产生的大量不可行解问题,提出了随机甩负荷和最短路径修补策略的处理方法,进一步提高了算法的寻优效率和全局优化能力.以IEEE30节点系统为算例进行仿真分析,验证了所提模型与方法的正确性和有效性.     

基于电网分区的负荷恢复智能优化策略

针对电力系统大停电后的负荷快速恢复问题,提出了一种基于电网分区的负荷恢复智能优化策略。提出了一种大停电事故后系统恢复的最优分区策略,并在所建立的优化模型中考虑了为恢复发电机而引入的架空线路充电无功以及为恢复负荷所引入的线路合闸操作次数等影响因素。在完成对大规模系统优化分区后,对各分区建立了一个统一的并计及网络重构因素的负荷恢复优化模型,实现各分区负荷的并行恢复。针对上述所提出的优化模型,通过结合传统图论理论和遗传算法,实现基于电网分区的负荷恢复优化问题的求解。解算中,对遗传算法进行了改进,并针对应用遗传算法时所产生的大量不可行解问题,提出了随机甩负荷和最短路径修补策略的处理方法,进一步提高了算法的寻优效率和全局优化能力。以IEEE30节点系统为算例进行仿真分析,验证了所提模型与方法的正确性和有效性。     

计及效率提升的弹性配电网中可移动式储能优化配置方法

在弹性配电网的灾后恢复供电过程中,可移动式储能(mobile energy storage systems,MESSs)作为应急电源在恢复重要负荷供电时可发挥显著作用,如何合理配置MESS使得灾害发生后能够快速恢复对重要负荷节点进行供电具有重要意义。本文提出了一种计及效率提升的弹性配电网中MESS的优化配置方法。首先,考虑配电网中各节点停电风险和区域允许最短时限,给出该区域最优选址点个数及位置;其次,根据MESS的最短移动距离、最短移动时间和MESS的利用效率,建立负荷分层的MESS优化配置模型,以及以最小化灾后综合费用最小为目标函数。本文所提模型通过划分负荷的重要等级实现了优先为重要负荷恢复供电,提高了MESS的利用效率,最后通过算例分析验证所提配置模型的正确性和有效性。     

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。     

考虑分布式发电孤岛运行方式的智能配电网供电恢复策略研究

鉴于传统的配电网供电恢复算法都没考虑分布式发电孤岛运行产生的影响,提出考虑DG孤岛运行方式下的智能配电网供电恢复算法。当配电网发生严重故障引起大面积停电时,对DG进行孤岛划分,DG按孤岛划分方案转入孤岛运行模式维持对孤岛内重要负荷供电。采用基于二进制粒子群优化算法的供电恢复算法对孤岛外非故障停电区域进行供电恢复,在维持孤岛内重要负荷供电的前提下最大限度地对孤岛外停电区域恢复供电。最后将该算法应用到33节点测试系统,仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于停运连续潮流和双向潮流追踪的潮流解恢复控制方法

针对导致潮流方程无解的支路型故障,提出了一种基于潮流追踪的潮流解恢复控制策略。首先将故障支路用支路两端节点的等值功率源替代,从网络中移去故障支路。减小等值功率直到极限点,极限点处剩余的等值功率量是超出故障后网络传输能力的功率量,将其作为控制裁减量。然后采用潮流追踪算法,将所得裁减量向发电机和负荷节点分配,以确定减负荷和减发电的节点以及各自的裁减量。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

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。     

基于枚举抽样法的城市电网风险评估

介绍了城市电网风险评估的基本概念,提出了城市电网风险评估模型及其指标的计算方法。首先确定元件的停运模型,然后以各负荷点的负荷变化曲线为基础采用枚举抽样法对各系统状态进行抽样计算与分析。通过计算各种运行状态出现概率和累积计算结果,得到城市电网的负荷损失概率、期望缺供电量等风险评估指标。该模型充分考虑了城市电网结构的复杂性、负荷变化的随机性和重要用户的分布等因素,可以从风险水平的高低反映出城市电网运行中的薄弱环节。算例分析验证了本文模型和方法的有效性。     

计及负荷转供措施的电网设备过载辅助决策

电网设备过载辅助决策是大电网安全稳定综合协调防御系统的重要功能,当电网中当前状态下和预想故障下出现过载问题时在线计算负荷转供措施,减少发电机调整量和卸负荷量,提高过载控制的经济性。采用不同的限值计算电网当前状态和预想故障下设备的过载安全裕度,计算负荷转供措施和有功调整措施的综合性能指标。若投运设备无法解决过载问题,则在此基础上确定解决过载问题的发电机、负荷有功调整措施。采用集群计算技术对调整方案进行交流潮流校核,确定控制代价最小且满足有功调整计算精度要求的调整方案。     

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。     

支路故障后静态电压稳定裕度的估算

提出一种支路故障后静态电压稳定裕度的估算方法。该法先通过2阶灵敏度法对支路故障后电压稳定临界点处的状态变量进行预估,并通过预估的状态变量求出故障后电压稳定临界点处的注入功率;然后将该注入功率等效成正常条件下初始运行点处注入功率的变化量,并根据该等效的变化量来预估故障后负荷裕度的变化,避免了因负荷裕度对支路导纳线性灵敏度差而导致预估精度不高的缺点;最后在IEEE14和30节点系统上验证了所提方法的有效性。     

互联电力系统可靠性评估的改进等效模型

深入研究了互联组合发输电系统可靠性评估的等效问题。对外部系统提出了包括等效发电机、等效输电线、等效负荷在内的改进等效模型,利用外部系统停运负荷的概念改进了参数的计算,并以网络流法建立参数的计算流程。基于不分担电力不足协议提出一种新的等效状态合并方法,以便进行互联系统可靠性的评估,得出结论:①等效输电容量参数的加入及参数计算方法的改进,可以更加准确地反映被等效外部系统的风险水平;②等效状态合并的新方法既可保证精度又能显著提高计算速度。采用本文方法对RBTS可靠性测试系统进行评估,结果验证了该方法正确可行。     

基于蒙特卡罗模拟的概率潮流计算

针对目前概率潮流算法在处理节点功率间变化的相关性、网络拓扑随机变化及评价指标方面的不足,提出了一种基于蒙特卡罗模拟的概率潮流算法,采用K均值聚类负荷模型,考虑了发电和输电元件的故障停运和检修停运,并在网络模型中计及继电保护和重合闸等二次元件故障的影响,建立了较为完整的评估指标体系,从而在概率潮流的实用化方面取得了显著进展。