基于灵敏度及粒子群算法的输电断面功率越限控制方法对比研究

针对电力系统运行过程中由于负荷过重或支路开断引起输电断面内部线路可能出现越限的实际问题,研究了有功潮流灵敏度(节点注入有功功率对线路有功功率的灵敏度)和综合灵敏度(考虑各输电断面内部线路有功越限权重时,节点注入有功功率对输电断面有功功率的灵敏度)的计算方法。分析了粒子群优化算法,选取断面处实际功率与目标功率值的偏差为目标函数,得到发电机组出力进行断面越限控制。利用IEEE39网络模型,采用AP聚类算法进行网络的分区及输电断面的识别,对上述两种方法进行了对比分析,验证了两者均可应用于越限控制过程中。     

输电设备过载与断面功率越限在线控制决策

为解决电网实际工况或预想故障下存在的输电设备过载、断面功率越稳定限额问题,提出一种针对输电设备过载与断面功率越稳定限额问题的校正控制与预防控制的在线辅助决策算法。考虑频率安全、控制优先级、调整代价等条件,以直流潮流计算措施、交流潮流校核修正的方式,协调控制直流功率、发电机出力和负荷调整。对于输电设备接近过载或断面潮流接近稳定限额的情况,也可以给出提升安全稳定性的控制措施。测试结果表明,采用并行计算方式计算快速高效。目前,该算法已在智能电网调度技术支持系统投入实际应用。     

适应特高压直流闭锁故障处置的批量负荷快速控制关键技术

特高压直流双极闭锁后以及重大事故等紧急情况下,受端电网功率会严重失衡进而导致重要输电断面过载、联络线超用以及系统旋转备用不足等问题,电网调控人员亟需快速准确切除大量负荷平衡区域电网功率的技术手段。文中提出了基于现有智能电网调度控制系统基础平台一体化建设的批量负荷快速控制系统,阐述了系统总体架构及关键技术实现方案,重点提出了综合考虑负荷重要等级、控制顺序、控制裕度等多目标融合的批量负荷控制策略,并实现了基于多厂站并发控制的批量负荷快速切除方法。最后,结合实例验证了该批量负荷快速控制系统的有效性,紧急情况下能够快速完成大量负荷切除操作,切实保障电网安全稳定运行。     

协调经济性及事故评级的紧急减负荷控制优化方法

系统失去大功率电源后,要保持暂态稳定并过渡到新的稳态运行点,此时有可能需要补充一定量的减负荷控制,以消除断面超供、备用不足、频率偏低等问题。为降低减负荷控制的经济代价,同时使各负荷中心事故评级尽量均衡,提出了协调经济性及事故评级的紧急减负荷控制优化方法。首先,进行计及电网频率变化的增广潮流计算,并据此分析减负荷控制对系统静态运行点、频率及备用水平的影响;接着,以归一化的经济代价及减负荷率均衡性指标的加权和为目标函数,在考虑电压、支路潮流、频率偏移等约束的基础上,构建紧急减负荷控制优化问题的数学模型;然后,引入罚函数,将其转化为仅含潮流等式约束的优化问题,并应用改进粒子群算法求出最优减负荷率;最后,以IEEE 10机39节点系统为例,分析了失去大功率电源后受端系统的减负荷协调优化控制。结果表明,与常见的最小经济代价及等切负荷率控制方案相比,协调优化控制不仅经济代价较小,且事故评级相对均衡,具有较好的综合性能。     

利用负荷转移方法提升电网输电能力

输电断面潮流超控制极限会限制电网的输电能力,而利用变电站之间的联络通道转带负荷是电网实际运行过程中解决潮流越限的常用方法。从现场运行经验出发,在介绍变电站之间负荷关联特性的基础上,以灵敏度系数为切入点,系统地阐述利用负荷转移方法提升电网输电能力的基本原理,推导变电站之间负荷转移灵敏度系数的简化计算公式,并利用启发式搜索算法的推演思路,提出负荷转移方法控制策略。实际算例表明:提出的负荷转移方法具有计算速度快、操作简单实用等优点,在潮流控制过程中能有效地消除潮流越限现象,达到提升电网输电能力的目的。     

基于线路功率组成的关键输电断面快速搜索

提出一种基于线路功率组成快速识别与过载支路相关的关键输电断面的方法,为避免发生连锁过载的快速控制算法提供基础。首先根据当前潮流采用基于图论的输电线路功率组成的快速分析方法,计算出每条线路上各发电机与各负荷间实际输送的功率;然后采用基于离差平方和法的聚类分析对线路进行分类,得到各条线路按照与过载线路功率组成相似程度的排序。线路过载后,依序比较回路中线路与过载线路的潮流方向,以判定其是否属于过载线路的并行输电断面。最后通过计算过载线路切除后引起其潮流增加的有功潮流分布系数,判定过载线路的并行输电断面的范围。采用标准IEEE14节点系统进行仿真计算,结果验证了该算法的有效性和可行性。     

南方电网交流输电断面极限控制难点与对策

分析显示,影响南方电网交流输电断面极限控制的主要因素包括负荷及频率波动、直流功率偏离、贵州500kV交流出口潮流特殊性,以及存在着临时电力交易等;据此提出了保证裕度、自动调整直流功率、建立临时交易支持系统以及研究考虑断面约束的AGC控制策略等几种避免交流断面越极限运行的措施,帮助调度运行人员将稳定断面有功功率控制在极限内,保证电网安全稳定运行。     

计及价格弹性负荷及风电的随机安全约束经济调度

基于机会约束规划,提出一种计及价格弹性负荷响应及风电不确定性的随机安全约束经济调度模型。模型考虑了输电断面潮流机会约束,并通过设置安全概率水平,控制输电断面潮流越限的概率。利用潮流灵敏度分析方法将分支潮流约束、输电断面潮流约束线性化,进而将输电断面潮流机会约束转化为常规约束,最终将所建随机优化模型转化为确定性二次规划模型,验证了所提模型及方法的有效性。     

考虑新能源出力不确定性的可用输电能力在线评估方法

准确、高效地在线计算新能源送出断面的可用输电能力(ATC)对于在维持系统安全稳定运行的前提下提高新能源消纳能力具有重要意义提出一种考虑新能源出力不确定性的ATC在线评估方法,在各新能源电厂出力区间概率的基础上进行概率潮流计算,获得关键输电断面的功率区间及其概率;评估断面功率区间故障后新能源机组脱网和受端负荷损失情况,获得运行风险;以收益与运行风险差值最大化为目标获得断面的ATC值。某实际电网算例验证了所提方法的有效性.     

基于N-1静态安全约束的输电断面有功潮流控制

输电断面的有功潮流控制是电网运行中的重要预防控制手段，基于直流潮流研究了输电断面的N-1静态安全潮流约束，分析表明断面潮流是节点注入功率的线性组合。运用支路开断分布系数分析了断面潮流与N-1状志下线蹄潮流的关系，指出其随着系统发电模式以及负荷模式的变化而改变，并提出了采用各种运行方式下断面潮流与N-1状态下线路潮流的比值变化范围来衡量断面潮流控制的合理性。算例针对实际电网运行中的输电断面有功潮流控制问题，结果表明．采用断面潮流控制必然趋于保守．在电网实时运行数据非常可靠的前提下，运行监视及控制直接采用线路开断后的计算潮流值将会显著提高受N-1静态安全约束的断面输送能力，对提高区域间的功率交换能力具有重要意义。     

大电网可靠性影响分析的潮流跟踪方法

提出了大电网可靠性评估中削减负荷的潮流跟踪模型, 建立了节点和系统可靠性对元件的分配计算模型,基于此易于分析系统的薄弱环节。在负荷削减的潮流跟踪模型中,按负荷对发电机和线路利用系数的大小顺序削减负荷。基于潮流跟踪削减负荷能建立故障元件与削减负荷节点间的映射关系,该模型的核心在于找出所有元件中对削减负荷节点利用系数最大的元件。算例结果证明了所提出方法的有效性。     

发输电组合系统可靠性评估中的最优负荷削减模型分析

介绍了基于直流潮流的负荷削减线性规划模型和基于交流潮流的负荷削减非线性规划模型的基本原理,对它们各自的优缺点进行了分析,并使用它们对 RBTS(RoyBillinton Test System)可靠性测试系统进行了评估.计算结果表明,直流潮流的负荷削减线性规划模型由于忽略了节点电压约束的影响,存在较大的模型误差,要得到精确的可靠性指标,应该使用基于交流潮流的负荷削减非线性规划模型.     

输电系统风险评估中的分层分级负荷削减模型

负荷削减计算是输电系统风险评估中的关键步骤。为解决目前负荷削减模型还存在的没有考虑无功潮流和节点电压约束、无法考虑负荷类型削减优先级对风险指标的影响等不足,提出了一种分层分级最优负荷削减模型。按负荷类型重要度从高到低依次分层削减负荷,兼顾就近和最优原则,将参与负荷削减的节点限制在一定分级范围内,减小计算规模。IEEE-RTS6算例表明,所提出的模型在保证准确性的前提下,相比传统方法能够极大减少重要负荷的削减次数和电力不足期望,更符合系统实际运行要求,并一定程度上减少计算时间。     

基于潮流估计和分块负荷削减的配电网可靠性评估算法

基于中压配电网闭环设计、开环运行的特点,以及元件电压降落、功率损耗及树状网络潮流分布的特点,推导出了节点电压、支路传输功率与支路阻抗的关系。在节点负荷矩基础上推导出了计算和修正节点负荷矩的等值阻抗和等值功率计算公式;提出了配电网故障解析中负荷转移后的电压估计模型、送端馈线潮流估计模型和受端馈线潮流估计模型,提高了可靠性评估中元件故障状态下潮流计算的效率。以分块链表简化配电网的结构并给出分块负荷削减的模型,实现了计及潮流约束的配电网可靠性评估。IEEE 33节点系统和工程算例仿真表明,文中提出的负荷削减模型与潮流估算模型相结合可快速、准确地实现中压配电网的可靠性计算,具有较高的工程实用价值。     

An enhanced cascading failure modelintegrating data mining technique

Under frequency load shedding is an effective approach to maintain or restore the steady-state operation of the power system when frequency accidents occur. An improved under frequency load shedding strategy based on dynamic power flow tracking is proposed. The expression of the kinetic energy theorem in power system is derived and combined with the power flow tracing method to analyze the relation between system energy distribution and its frequency. The power system frequency influencing factors are then constructed and applied to find the reasons of frequency decline and to quantify the contributions of the mechanical power of the generators, the load power and the transmission losses for the frequency deviation. Finally, considering a variety of unbalanced power scenarios in the system, the modified load shedding strategy is designed. Based on the results of dynamic power flow tracing, the strategy can choose the suitable load node to control, and the defined load frequency contribution indicator is utilized to determine the load shedding amount which each control object undertakes. The proposed methodology is verified by the fault scenarios when the generator sets mistakenly cut off and the trip of important tie-lines in the IEEE 39-bus system. Compared with the conventional strategies, the proposed strategy is more selective, can reduce the blackout range, and improve the effect of stable frequency recovery     

An improved under frequency load shedding strategy based on dynamic power flow tracing

Under frequency load shedding is an effective approach to maintain or restore the steady-state operation of the power system when frequency accidents occur. An improved under frequency load shedding strategy based on dynamic power flow tracking is proposed. The expression of the kinetic energy theorem in power system is derived and combined with the power flow tracing method to analyze the relation between system energy distribution and its frequency. The power system frequency influencing factors are then constructed and applied to find the reasons of frequency decline and to quantify the contributions of the mechanical power of the generators, the load power and the transmission losses for the frequency deviation. Finally, considering a variety of unbalanced power scenarios in the system, the modified load shedding strategy is designed. Based on the results of dynamic power flow tracing, the strategy can choose the suitable load node to control, and the defined load frequency contribution indicator is utilized to determine the load shedding amount which each control object undertakes. The proposed methodology is verified by the fault scenarios when the generator sets mistakenly cut off and the trip of important tie-lines in the IEEE 39-bus system. Compared with the conventional strategies, the proposed strategy is more selective, can reduce the blackout range, and improve the effect of stable frequency recovery.     

基于潮流追踪算法的自适应低频减载策略研究

低频减载（under frequency load shedding,UFLS）是防止电力系统频率崩溃的有效手段之一,它通过在系统的某些地点切除过负荷量,达到维护系统稳定的目的。为此,计及负荷的电压调节效应,提出一种改进的功率不平衡量计算方法,针对不同的扰动在线计算系统的减载总量;并利用邻接矩阵的稀疏性,结合邻接矩阵和比例分配原则提出了一种潮流追踪新算法,提高了潮流追踪算法的计算效率,将其应用于在线确定减载地点与分配减载量。仿真结果表明,新的自适应减载策略可靠性更高,能够有效防止欠切或过切,改善受扰系统减载后的频率恢复效果,并提高系统的电压稳定水平,对实际电力系统紧急控制研究具有重要意义。     

多支路开断潮流转移识别及防连锁过载策略研究

为有效防止发生连锁跳闸,基于直流潮流补偿原理推导了用于快速预估多支路开断后潮流分布的支路开断分布因子(LTDF)的计算方法,结合改进的严重度函数,给出了用于评价支路受潮流转移影响程度的过载严重度指标和关键支路集的概念及其求解过程,对单支路或多支路开断同样适用。在此基础上研究了减载优化模型和基于广义灵敏度和关键支路集的减载策略,采用该策略对New-England 10机39节点系统进行算例分析,结果表明;该方法可有效预估多支路开断后潮流,能在准确识别潮流转移的基础上以最小的调整量快速消除过载,并确保其余支路不过载。     

特高压直流闭锁后的交直流混联受端电网最优切负荷方案

交直流混联受端电网中大容量特高压直流(UHVDC)输电线路发生直流闭锁故障后,电网会产生巨大功率缺额,引起潮流大幅度转移和频率跌落,可能会造成交流通道过载,引发连锁故障。针对这一问题提出了一种交直流混联受端电网最优切负荷方案计算方法。该方法基于广域测量技术,利用直流闭锁后瞬间量测数据,建立闭锁后稳态时交流通道传输功率和电网频率的估算模型,考虑交流通道传输功率极限、电网频率安全约束及可切负荷的重要性差异,以负荷综合损失最小为目标,建立最优切负荷方案的优化模型。通过改进的粒子群优化(PSO)算法求解得到电网最优切负荷点及其对应的最优切负荷量,保证了直流通道闭锁之后,交直流混联受端电网的安全稳定运行。最后在机电暂态软件PSS/E中以IEEE 39节点改进系统为例,通过仿真分析对所提方法进行对比验证,证明了该方法的正确性和有效性。     

适合风雨气候的电力系统风险评估模型与方法

建立了风雨气候的电力系统风险评估模型,弥补了传统风险评估模型中忽略风雨气候影响使评估结果过于乐观的不足。采用最优交流潮流模型计算系统切负荷量,在得到最小切负荷量的同时,可评估系统低电压风险,解决了传统方法用直流潮流模型无法直接评估节点低电压风险的问题。利用最优潮流模型求取系统切负荷量,有效改善由于潮流计算不收敛,而导致无法得到切负荷量或切负荷量计算不准确的问题。最后利用该方法对改造后的IEEE-RT79系统进行计算,结果表明该方法有效可行。对改造后的系统进行线路过载和低电压风险评估,评估结果可以为风雨气候条件下电网的规划及运行提供参考依据。