FACTS优化配置提高电网最大输电能力

灵活输电系统(FACTS)技术是提高电网输电能力的有效手段。本文采用可控串联补偿器(TCSC)和可控移相器(TCPS)的功率注入模型,在建立的计及TCSC和TCPS最大输电能力(TTC)的最优潮流计算模型基础上,运用序列二次规划法对其进行求解。考虑到确定FACTS配置位置的重要性,提出以最小奇异值与FACTS控制参数的灵敏度作为指标,选择最优配置位置,对IEEE30节点系统进行的仿真结果表明方法的有效性。     

计及TCSC的电压稳定性灵敏度指标计算

鉴于电力系统中日益出现的动态无功不足而导致的电压稳定性问题,基于潮流计算法,将可控串联补偿装置(thyristor controlled series compensator,TCSC)的稳态模型加入到潮流方程中,推导出带有TCSC的雅可比矩阵,并将其用于计算电压稳定性灵敏度。在此基础上,用灵敏度指标对比计算和分析了TCSC安装前后整个系统和TCSC安装节点的电压稳定性,结果表明,安装TCSC后的电压稳定性灵敏度指标有较大改善。运用电力系统分析工具PSAT1.3.4对WSCC-3机9节点系统进行仿真,结果再次验证了文中方法的正确性、有效性和可行性。     

SVC与TCSC优化配置在电力系统静态电压稳定中的应用

为提高电力系统静态电压的稳定性,提出将静止无功补偿器(static var compensator,SVC)与可控串联补偿装置(thyristor controlled series compensator,TCSC)相结合并作用于电力系统线路中,运用动态连续潮流法计算电力系统静态电压稳定裕度的新方法。首先建立SVC与TCSC的稳态模型;然后引入节点参数因子和支路参数因子的概念,运用模态分析法确定系统母线和支路的薄弱点,并联SVC对母线薄弱点进行无功补偿,串联TCSC优化薄弱线路功率分配;最后运用动态连续潮流法求出静态电压稳定裕度。以IEEE-14节点系统进行仿真计算,并对无灵活交流输电(flexible AC transmission system,FACTS)装置、单独安装SVC或TCSC、SVC和TCSC相结合情况下的系统静态电压稳定裕度值作比较,结果表明所提新方法能够快速、准确地提高电力系统静态电压稳定性。     

含TCSC的电力系统潮流计算研究

为了寻找能够充分考虑FACTS元件对整个电力系统影响的潮流计算方法,在常规的潮流计算基础上,根据可控串联补偿器(TCSC)的工作原理和数学模型,采用节点等效注入功率法处理网络中的TCSC支路,建立了计及TCSC的潮流计算数学模型,并以TCSC所在线路的有功功率为控制目标进行潮流计算。通过潮流结果分析,可以证明该计算方法能够将TCSC的影响考虑到潮流计算中。在采用牛顿-拉夫逊法进行求解时,含TCSC的潮流计算与普通潮流区别不大,编程时做一下改动即可。通过比较,可以得出了在不同的线路安装TCSC后得到不同的潮流结果的结论,并对TCSC的最佳安装地点问题进行简单讨论。IEEE 4节点系统和IEEE14节点系统的仿真验证了该计算方法的有效性。编程采用MATLAB语言,利用稀疏矩阵潮流算法形成导纳矩阵则节省了存储空间,加快了运算速度。     

发电机励磁与TCSC的非线性协调控制

针对电力系统的稳定性问题,设计了发电机励磁系统与可控串联补偿TCSC(thysistor controlled series compensation)装置的协调控制器。该方法从发电机励磁系统与TCSC模型出发,建立了含TCSC的单机无穷大系统的四阶非线性状态空间模型,利用非线性系统的微分几何理论,将其非线性模型精确线性化。在线性化模型的基础上,考虑电力系统运行参数的不确定性,采用滑模控制理论对发电机励磁系统与TCSC进行协调控制,通过指数趋近律和准滑动模态方法,最终获得了整个系统的滑模协调控制规律。单机无穷大电力系统仿真结果表明,所设计的协调控制方法对电力系统的扰动具有良好的适应性和鲁棒性,提高了电力系统的稳定性。     

考虑FACTS配置的电网输电能力计算

灵活交流输电(FACTS)技术是提高电网输电能力的有效手段。文章基于连续潮流法,将静止无功补偿器(static var compensator,SVC)和可控串联补偿器(thyristor controlled series capacitor,TCSC)的稳态模型加入潮流方程中,建立了计及SVC和TCSC的可用输电能力计算模型。考虑到确定元件安装位置的重要性,利用连续潮流法求取系统极限功率点的输电能力,以该值与网络参数的灵敏度系数作为指标,选择最有利于提高输电能力的SVC和TCSC安装位置。对IEEE 30和IEEE 118节点系统进行的仿真计算证明了所提出模型和方法的有效性。     

一种新型的FACTS控制设备实验与性能测试平台

本文构建了一种新型的FACTS控制装置实验与性能测试平台。以可控串补(TCSC)的接入为例,该仿真平台由TCSC控制装置与电力系统全数字实时仿真装置(ADPSS)接口而成。仿真平台用机电暂态模型对大电网建模,用电磁暂态模型对TCSC及其所在的线路建模,通过物理接口箱将TCSC控制装置接入到仿真平台。TCSC控制装置采集功率放大器的输出,根据内置的控制策略发出TCSC的控制信号。ADPSS根据接收的控制信号控制晶闸管模型的状态。该仿真平台不需要对大电网进行任何等值就可以研究FACTS接入后对电力系统的影响。本文给出了TCSC的阻抗控制、潮流控制及阻尼功率振荡控制的实验结果。实验结果表明,本文构建的实时仿真平台是有效的,可以用于研究FACTS装置对电力系统的影响及检测FACTS控制设备的性能。     

TCSC的最优配置

TCSC的投运能够有效地提高电力系统暂态稳定性,由于TCSC价格昂贵,安装数量受到限制。文中以特征分析法、相关因子和TCSC的H∞控制器作为工具．以系统稳定和H∞指标作为最优配置目标来实现TCSC的最优配置。在扩展的Anderson试验电力系统模型中进行仿真,结果表明此方法可以提高多机电力系统暂态稳定性。     

柔性交流输电系统交直流潮流可靠性评估模型

根据串联补偿器(TCSC)、晶闸管控制移相器(TCPST)和统一潮流控制器(UPFC)的工作原理,从交流和直流潮流的视角建立了潮流计算和最优负荷削减模型,采用状态枚举法在RBTS可靠性测试系统中进行分析和验证,结果表明采用交流潮流模型能更准确评估FACTS元件对系统可靠性的影响;而直流潮流模型计算耗时较少,且当节点电压约束不是刚性约束时,所得结果与交流潮流模型结果相近.     

TCSC的最优配置

TCSC的投运能够有效地提高电力系统暂态稳定性,由于TCSC价格昂贵,安装数量受到限制.文中以特征分析法、相关因子和TCSC的H∞控制器作为工具,以系统稳定和H∞指标作为最优配置目标来实现TCSC的最优配置.在扩展的Anderson试验电力系统模型中进行仿真,结果表明此方法可以提高多机电力系统暂态稳定性.     

搜寻者优化算法在最优潮流中的应用

为实现电力系统经济运行,以有功网损最小为目标函数,建立电力系统最优潮流模型,将搜寻者优化算法(seeker optimization algorithm,SOA)应用到最优潮流计算中,选取发电机机端电压、变压器分接头位置和可投切电容器组等控制变量构建初始矩阵,对IEEE30、IEEE57标准系统进行测试,并与带自适应惯性权值的粒子群算法、带收敛因子的粒子群算法和全面学习的粒子群算法进行了比较.结果表明:SOA能够有效地搜索到最优解且具有较好的全局寻优能力,适应于电力系统最优潮流计算.     

含FACTS元件的电力系统非线性最优潮流计算

根据FACTS 元件的控制原理分别建立适合于最优潮流计算的数学模型,便于给定其计算初值和可行域。提出采用直接非线性路径跟踪算法求解含FACTS元件的电力系统最优潮流模型,研究了FACTS元件的支路潮流控制对该算法的影响。IEEE 30节点和IEEE 118节点系统的优化计算结果表明该算法不仅具有强大的处理不等式约束的能力,而且还具有较强的适应支路功率定向定值控制的能力,但其收敛性要受到FACTS元件的数目及安装地点的影响。     

含UPFC的电力系统最优潮流计算

由于UPFC能够控制母线电压和线路潮流,包含UPFC的电力系统最优潮流模型中须引入附加的等式约束和不等式的约束,增加了优化计算的复杂性,本文应用直接非线性原一对偶路径跟踪内点算法进行求解,并给出了3个试验系统的优化计算结果,验证该方法的有效性。     

A new method for secured optimal power flow under normal and network contingencies via optimal location of TCSC

In the deregulated power industry, private power producers are increasing rapidly to meet the increase demand. The purpose of the transmission network is to pool power plants and load centers in order to supply the load at a required reliability, maximum efficiency and at lower cost. As power transfer increases, the power system becomes increasingly more difficult to operate and insecure with unscheduled power flows and higher losses. FACTS devices such as Thyristor Controlled Series Compensator (TCSC) can be very effective to power system security. Proper location of TCSC plays key role in optimal power flow solution and enhancement of system performance without violating the security of the system. This paper applied min cut algorithm to select proper location of TCSC for secured optimal power flow under normal and contingencies operating condition. Proposed method requires a two-step approach. First, the optimal location of the TCSC in the network must be ascertained by min cut algorithm and then, the optimal power flow (OPF) with TCSC under normal and contingencies operating condition is solved. The proposed method was tested and validated for locating TCSC in Six bus, IEEE 14-, IEEE-30 and IEEE-118 bus test systems. Results show that the proposed method is good to select proper location of TCSC for secured OPF.     

基于线性最优潮流的电力系统新能源承载能力分析

随着能源结构的深化调整,可再生能源在电力系统中的渗透率逐步提高,而其出力的波动性和随机性对电力系统的稳定运行带来了新的挑战.科学地评估电力系统对新能源的承载能力,对于含高比例新能源电力系统的规划和运行具有重要意义.建立电力系统中新能源承载能力的线性最优潮流(optimal power flow,OPF)模型.针对电力系...     

含大规模风电场的电力系统线性化最优潮流计算

考虑随机因素的最优潮流(optimal power flow,OPF)计算属于非线性计算,随着系统规模增大,计算难度大大增加,计算效率低,难以满足电力系统在线计算分析要求。针对含大规模风电场的电力系统,首先利用近似简化方法对传统考虑风电不确定性的最优潮流模型进行线性化处理,同时利用拉丁超立方采样进行风电场景生成,基于场景削减技术获得概率测度较大的少数风电场景;然后建立一种新的考虑风电不确定性的线性化最优潮流模型;最后利用简化内点法进行求解。IEEE 300节点、Polish 2 736节点系统的计算结果表明,考虑风电不确定性的线性化最优潮流精度高、计算时间短、适用性强。     

考虑负荷需求弹性的输电阻塞管理

在输电阻塞管理中考虑负荷的需求弹性(load demand elasticity),并研究不同需求弹性对系统阻塞程度、节点需求电价和系统网损的影响.文中的模型是以社会收益最优为目标函数,考虑负荷需求弹性以及各种系统约束条件,通过路径跟踪内点算法求解最优潮流(OPF),利用电价经济杠杆调节用户用电.通过IEEE-14母线...     

具有变量范围约束的潮流算法在OPF中的应用

提出一类新的电力系统最优潮流(OPF)算法.运用函数变换法模拟变量不等式约束,建立具有变量范围约束的潮流方程,并将目标函数与其上限值构成优化目标方程,与变量范围约束潮流方程一起组成扩展的变量范围约束潮流方程.该方程为非线性不定方程组.逐次收缩目标函数上限值,运用广义逆矩阵和牛顿-拉夫逊法求解,将OPF问题转化为一系列求解非线性不定方程组的一维优化逼近过程.介绍了以最小发电费用为目标的潮流优化问题和以最小有功网损为目标的无功优化问题的新算法,通过实例验证了算法的实用性.     

含广义统一潮流控制器(GUPFC)的最优潮流模型和算法研究

广义统一潮流控制器(GUPFC)作为比统一潮流控制器(UPFC)控制能力更强大的FACTS装置，其对最优潮流(Optimal Power Flow)的影响需要深入地研究。根据GUPFC的控制原理，基于功率注入法建立了含GUPFC的OPF数学模型，并采用基于信赖域内点法的最优潮流算法予以求解。该算法采用多步中心校正原一对偶内点法连续求解线性规划子问题，通过信赖域决定线性化步长的选取。对IEEE30和118节点系统作了数值计算，结果表明，GUPFC不仅可控制节点电压而且可控制多条线路潮流，显示出强大的控制能力，同时也说明了含GUPFC的OPF数学模型和算法的可行性和有效性。     

搜寻者优化算法在含风电机组系统最优潮流中的应用

针对风力发电机组并网后电力系统的最优潮流(OPF)问题,将搜寻者优化算法(SOA)应用到最优潮流计算模型之中。通过分析风力发电机的稳态数学模型,根据功率守恒原理,得到异步风电机组有功无功出力的表达式,考虑到风电机组的特点,将其作为电压静特性节点处理。建立综合系统经济性和安全性的最优潮流计算的目标函数,该目标函数由网损和静态电压稳定裕度两部分组成,并将搜寻者优化算法运用到最优潮流模型的求解中,并制定该算法的计算流程。算例表明,提出的模型和算法是可行的。