基于复杂网络理论的主动配电网多级运行风险快速评估

主动配电网运行状态的时变性、网络元件的多样性和随机模糊性、自动化系统的主动自愈性对系统的安全稳定运行提出了新的挑战。将复杂网络理论应用于风险评估,建立了一套具有运行风险快速预警能力、多级运行风险分析能力、全面体现时空间及动静态运行风险能力的主动配电网运行风险评估体系。该体系依托主动配电网自动化系统及可信性理论等数学工具,能够对网络结构和元件的变化进行实时响应并给出定性和定量的多级运行风险评估结果以协助主动配电网调度工作,从而降低系统风险,防止大面积停电事故的发生。最后,通过实例仿真验证了所述评估方法的可行性、快速性、灵活性和适用性,为复杂网络理论在电力系统中的应用提出了新的研究及应用方向。     

基于可信性理论与电网综合建模的运行风险评估

电网运行风险评估涉及随机模糊双重不确定性分析和电网精细化建模。提出在可信性理论框架下,结合电网和厂站的层次结构,采用层次加关系模型进行电网综合建模,可以比较准确和快速地对断路器拒动、保护拒动等情况进行风险评估。应用可信性理论的主要目的是解决双重不确定性分析问题,而利用电网层次模型则解决精细化建模问题。应用所述的方法对WSCC系统和某实际省网系统进行了分析,结果表明该算法可行、有效。     

基于模糊动态时间弯曲算法的主动配电网电压运行状态评估

主动配电网(ADN)电压运行状态评估能够有效集成运行产生的多源异构数据表征ADN电压运行状态。为了客观反映关键节点的电压控制能力、互联分区的无功互动支撑和配电网全局的无功平衡水平,构建“点-区-网”多颗粒度评估指标体系;提出一种融合模糊识别和动态时间弯曲的模糊动态时间弯曲(FDTW)评估算法,将电压运行状态评估问题转化为模糊序列模式识别问题,并采用最小弯曲距离比较待评估样本与参考样本的相似度。以某ADN为应用实例,验证了所提指标体系和FDTW评估算法的有效性。     

基于主动配电网运行特性的电压质量评估

主动配电网(active distribution network,ADN)在元件故障时可以主动组网隔离故障,实现部分持续供电。基于这一主动运行特性,计及主动配电网的多运行状态,提出了主动配电网的电压质量评估方法。首先对元件的状态持续时间抽样得到系统的状态与持续时间序列,并对系统各运行状态进行拓扑辨识和导纳参数辨识;然后对分布式电源的出力和负荷采用拉丁超立方抽样,孤岛模式下计及功率平衡原则执行储能和负荷的协调控制,得到分布式电源、储能和负荷的功率;最后对各运行状态进行概率潮流计算,对电压幅值结果进行统计分析,并用提出的节点电压偏差风险和孤岛节点失电率指标进行电压质量评估。将所提方法应用到基于RBTS-Bus2的主动配电网测试系统中,验证了所提方法的有效性。     

基于风险性指标的主动配电网理论可靠性评估

分布式电源、储能装置、响应负荷以及主动管理与控制策略的应用,令主动配电网的运行方式更加灵活多变。部分负荷转供情况的出现使传统可靠性评估指标不再适用于主动配电网,在故障恢复的过程中应充分考虑负荷功率和转供容量。将风险评估引入主动配电网理论可靠性评估过程中,在计算期望缺供电量等风险性指标的基础上,通过定义户均容量,实现了风险性指标到可靠性指标的转化。最后通过算例系统,验证了提出的基于风险性指标的理论可靠性评估指标的正确性,并有效提高了配电网可靠性评估的准确性,为配电网规划与运行方案的制定和优化提供了一定的借鉴。     

配电网运行风险的动态评估组合模型

现有配电网风险评价中普遍存在专家评价主观性强和无效数据处理不严谨2个现实难点,据此提出一种基于BP神经网络—动态贝叶斯网络的配电网运行风险预警模型。首先运用BP神经网络集进行评价属性的训练和测试,避免了模糊综合评价中指标权重设置和指标专家评价值主观性强的问题;其次将多组BP神经网络的输出进行融合处理,剔除差异性较大的观测数据,最后将部分数据缺失的时间片观测值矩阵作为变结构动态贝叶斯网络的输入,对指标隶属度在时间序列上的动态演化进行分析,达到对配电网运行风险动态评估预警的目标。在实例分析中,通过该模型与模糊综合评价方法的评价结果进行对比,证明了该模型有效可行。     

基于可信性理论的高压断路器运行状态评估

采用基于可信性理论来评估高压断路器运行状态。根据高压断路器的相关试验和实际运行参数建立了运行状态评估指标体系;然后利用可信性理论和改进的层次分析法构建了一个多层次模糊综合评估模型。最后利用该模型对实例进行了分析评估,验证了模型的可行性与可靠性。     

主动配电网动态重构方法研究

主动配电网重构是通过开关的通断实现的。电力系统的运行状态随着负荷的变化而变化,配网重构是由当前电力系统运行状态决定的,每个潮流时间断面都有一个最佳配网拓扑结构。从网损最佳角度,配网应该时时刻刻都在重构。但是重构需要开关的通断来实现,频繁的开关操作,增加故障概率、减少开关设备的寿命,因此需要在网损与开关操作费用之间寻找平衡。本论文以24小时为例,每个小时是一个时段。每个时段各个节点的负荷是定值。每个时段找出网损较小的三个网络拓扑,构成较优解集。两个连续时段之间的拓扑结构进行配对儿:将开关变化少的为一对儿,而且是一一配对儿。这样两个连续时段之间有三个链条连接,24个时段的链条都会逐一形成。最后计算网损费和开关操作费用之和最小者,为选择的动态重构方案。     

基于可信性理论的含风电场电力系统动态经济调度

由于隶属度函数不具有自对偶性,传统模糊论进行置信水平下的调度决策时遇到困难.该文结合可信性理论和模糊机会约束规划,考虑风电预测误差的模糊性,研究了模糊置信水平下的动态经济调度问题.在模型建立上,推导了模糊风电预测误差的可信性分布函数模型,利用机会约束给出模糊置信水平下的调度可行域,由于采用可信性分布作为测度函数,保证了可行域能够覆盖置信水平下的模糊事件集合,确保不确定调度的优化解落在可信解空间.在解法上,将模糊机会约束条件转化为其清晰等价类,避免模糊模拟导致的模型求解效率降低,由于在目标函数中考虑了阀点效应,采用混沌粒子群算法求解.基于该文方法,给出10机含风电场系统的动态优化调度方案并进行了有关分析.     

基于可信性理论的电力系统运行风险评估(一)运行风险的提出与发展

介绍了运行风险评估的基本定义,总结了电力系统运行风险评估与传统调度确定性分析方法和电力可靠性研究相区别的特征.电力系统运行风险评估的主要目的有2个:一是对电力系统运行中的不确定性因素进行定量评估,建立运行风险指标体系;二是以运行风险指标为决策手段,综合协调电力系统的安全性与经济性.与核电厂运行风险进行类比,分析了电网运行风险评估的发展前景.概述了运行风险评估的相关研究已分别在元件级的安全评估和系统级的安全评估2方面取得的一些重要进展,介绍了它们所借鉴的传统的可靠性研究方法,阐述了风险评估的研究思路.     

基于机会约束的主动配电网动态经济调度方法

分布式电源在主动配电网中大规模接入后,需要对主动配电网进行动态经济调度,以降低主动配电网整体运行成本。由于可再生能源出力具有随机性和不确定性,主动配电网的动态经济调度面临广泛随机性,这对调度策略的可靠性提出挑战。为此,提出一种基于机会约束的主动配电网动态经济调度模型,该模型考虑了分布式电源出力及负荷预测的不确定性。由于该模型无法被直接求解,文章利用凸松弛原理,将原机会约束模型转化为确定性混合二阶锥规划模型。基于IEEE-33节点系统的算例表明,该模型可有效求解出主动配电网的最优经济调度策略,且电压越限率和线路容量越限率被严格控制在给定的机会约束概率以内。此外,算例结果表明所提出基于机会约束的经济调度方法优于传统确定性经济调度和鲁棒经济调度模型。     

基于可信性理论的电力系统运行风险评估(三)应用与工程实践

提出了基于可信性理论的运行风险评估算法,采用随机模糊变量的期望值表示全系统的运行风险指标。以所提出的算法为基础。开发了风险评估软件,该软件具备串行和并行运行模式,并具有如下特点：①元件级的不确定性包括发电机强迫停运等原发性故障和保护拒动等波及性故障;②系统评估方法包括充分性评估、稳定性与充分性综合评估;③系统决策分析可为发电计划调整、拉闸限电计划和自动重合闸配置方式等提供风险评估。WSCC9系统与吉林电网算例说明所提出的方法是合理有效的。由于运行风险系统需要在分布式环境下与EMS等信息系统集成,所以存在跨平台、多厂家和信息安全等技术层面问题。文中给出遵循IEC61970标准的解决方案,采用了基于CORBA的软总线实现了与调度自动化系统的集成。该软件已在金华地区电网得到应用,证明了所提出的方法的实用性。     

基于可信性理论的电力系统运行风险评估 (二)理论基础

在实际研究中遇到的新问题是;传统架空线路的可靠性统计指标难以表达现场运行中线路故障的可能性,单纯采用可靠性数学理论无法进行全系统的运行风险评估。实际上,电力系统的不确定性同时包含着随机性和模糊性2个方面,但受限于概率论与模糊论在基础数学领域内是相互独立的理论体系,传统上在电力系统只能将它们分开研究。可信性理论是2004年基础数学领域完成的数学分支,它给出了基于测度论的模糊论的公理化体系,并提供了随机性与模糊性综合评估的严格数学基础。文中首先介绍引入可信性理论的必要性,然后较为详尽地介绍了可信性理论中的基本公理、可信性测度、模糊变量期望值、随机模糊变量期望值等基本内容。上述内容是可信性理论在电力系统应用的必要基础。     

基于可信性理论的智能电网信息网络安全评估

随着智能电网的发展,信息网络的安全评估影响着智能电网安全运行。利用可信性理论与改进的层次分析法,结合智能电网网络结构特征,从广域网、接入网、企业本地网、现场区域网和用户驻地网及家庭用户5个方面评估了信息网络对智能电网安全运行的影响。并针对以上情况提出安全防护策略,以提高智能电网运行可靠性,从而为电网的发展和用户用电安全提供了指导依据。     

基于SUNDIALS的有源配电网随机动态仿真方法

随着分布式电源在配电网络中的渗透率不断提高及用电需求的日益增长,分布式电源及负荷具有的随机特性对配用电侧的安全可靠运行带来了新的挑战。为此,文中提出了一种考虑随机扰动影响的有源配电系统动态仿真方法。首先,根据分布式电源及负荷的随机特性,建立了光辐照度、风速、负荷波动的随机动态模型;其次,基于SUNDIALS提出了有源配电网随机动态仿真方法;最后,在中低压有源配电系统算例中进行了测试和验证。该方法与确定性仿真方法相比能够反映配电系统的不确定性,得到更真实的仿真结论。此外,利用SUNDIALS与并行计算策略,在满足了仿真数值精度的同时,提高了仿真效率。     

基于D-S理论的主动配电网不确定性潮流及运行风险分析

基于D-S理论建立联合可能性—概率性的不确定性潮流求解方法,针对主动配电网中各类分布式电源及负荷特性,对呈现概率性及可能性分布的输入变量分类建模,并分别选用无迹变换(UT)算法和α-截集算法求解。讨论不确定性潮流结果的越限情况,结合停电损失建立运行风险分析体系。通过改进的IEEE 33节点系统算例,分别在三相平衡和三相不平衡情况下验证不确定性潮流联合求解方法的正确性和算法的时效性,得出风险节点及支路,实现主动配电网的风险感知。     

基于状态变量分析的有源配电网电磁暂态仿真自动建模方法

状态变量分析法是电力系统电磁暂态仿真中的一类重要方法,但复杂的建模过程限制了其在实际研究中的应用,对于配电网等大规模系统而言必须考虑易于程序实现的一般性建模方法。提出了一种面向有源配电系统电磁暂态仿真的状态空间自动建模方法,与传统方法相比充分考虑了当前配电网络的实际结构特点与元件特性,并通过选取适当的状态变量保证了模型规模较小、模型性质满足分析需要,同时特别易于算法的程序自动实现,为各种基于状态变量分析的电力系统电磁暂态仿真、分析、计算方法的研究奠定了基础。