基于有功功率流的运行风险负荷损失快速评估

定义了电网负荷损失方面的风险指标。为满足运行风险在线分析的要求,建立了考虑局部削减范围的负荷削减模型,该模型以局部削减范围内一、二、三类负荷削减量与负荷重要度乘积之和的最小值为目标函数,并满足电网安全运行约束条件。给出了负荷重要度的取值依据,提出了基于有功功率流的局部削减范围求取方法,将负荷削减模型求解过程从传统的全局寻优转换为负荷削减范围内寻优。对IEEE 24等多个节点系统进行仿真计算,结果表明所提负荷削减范围求取方法能得到靠近故障元件的负荷节点集,计及局部削减范围的负荷削减模型计算结果准确可靠,计算效率大幅提高。     

基于潮流转移和追踪的含风电电力系统运行风险评估

为实现含风电电力系统运行风险快速评估,提出了一种基于潮流转移和追踪的风险快速评估方法。首先,考虑风电出力波动与时间和风速的相关性,基于Markov理论建立了风速相依的风电出力波动模型;其次,为提高系统状态分析效率,通过推导节点转移分布因子和适用于多支路开断的支路开断分布因子来实现快速潮流计算,避免了潮流迭代计算;然后,建立了基于潮流追踪的负荷削减模型,采用潮流追踪理论筛选出最有效的控制节点集合,将全系统范围内寻优转化为局部范围内寻优,在改进潮流计算算法和负荷削减模型2个方面实现了运行风险快速评估;最后,通过IEEE-RTS79系统的仿真分析,验证了所提模型的准确性和有效性,进一步计算切负荷风险指标和线路越限风险指标以分析不同风速条件对系统运行风险评估的影响,为含风电电力系统运行风险评估提供参考。     

电力系统负荷恢复控制协调优化策略

就黑启动最后阶段的负荷恢复问题,以全局恢复量最大为目标,计及负荷投载后系统暂态约束,构建了一种新的最优负荷恢复模型。通常依据发电侧调节能力增加一定的出力进行优化分配,缺乏对系统物理特性和运行工况的考虑,所增加量不一定是实际可恢复的最大量。提出在负荷侧求取最大可恢复量,同时将原动机响应特性用于算法初始化,提高寻优效率。所提方法对所有待恢复负荷进行编码,全局搜索,动态校验,能够协调系统暂态约束、可恢复负荷量与位置以及寻优速度三方面的要求,较好地解决了负荷恢复这一“技术—空间—时间”的多维问题。以IEEE-30节点测试系统为算例模型,验证了该方法的有效性。     

基于云模型的线性网络二级电压控制分区及中枢点识别

提出了利用云模型并以线性网络中节点电压实部与节点注入电流无功部分之间的线性灵敏度为基础实现二级电压控制分区.提出了考虑优化对象预处理的中枢母线优化选择方法,并由人工智能优化算法实现.把每个待分区负荷节点从无功源控制空间经云运算形成对应云滴,通过概念提升,由云模型的模糊性与随机性解决了电压分区的软划分问题.将节点负荷权重与可控性相结合进行优化预处理并由改进粒子群算法实现,增强了优化结果的可信度,提高了全局寻优的效率.经IEEE 39节点输电网络仿真测试,验证了所提方法的有效性.     

考虑最优负荷削减方向的电网多目标分层随机机会约束规划

提出了一种含机会约束的电网多目标分层随机规划模型。以最优负荷削减量和电压稳定裕度乐观值为上层优化目标、网络损耗期望值为下层优化目标。用最危险负荷增长模式计算静态最小电压稳定裕度,并提出了计算最优负荷削减方向的方法。将最优负荷削减方向作为约束条件之一,采用基于拉丁超立方抽样的蒙特卡洛模拟嵌入非支配排序遗传算法求解含机会约束的多目标分层优化模型。基于IEEE 39节点系统仿真,结果表明所提方法在保证经济性的同时,能够有效提高电网安全水平和电压稳定裕度。     

电力系统负荷恢复控制协调优化策略

就黑启动最后阶段的负荷恢复问题,以全局恢复量最大为目标,计及负荷投载后系统暂态约束,构建了一种新的最优负荷恢复模型.通常依据发电侧调节能力增加一定的出力进行优化分配,缺乏对系统物理特性和运行工况的考虑,所增加量不一定是实际可恢复的最大量.提出在负荷侧求取最大可恢复量,同时将原动机响应特性用于算法初始化,提高寻优效率.所提方法对所有待恢复负荷进行编码,全局搜索,动态校验,能够协调系统暂态约束、可恢复负荷量与位置以及寻优速度三方面的要求,较好地解决了负荷恢复这一"技术-空间-时间"的多维问题.以IEEE-30节点测试系统为算例模型,验证了该方法的有效性.     

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。     

考虑网损与负荷偏差的节点边际电价模型与求解

文中分析了中国在市场出清和节点边际电价计算时,存在发用电负荷偏差和系统网损难以精确计算的问题。首先,提出2种节点边际电价计算模型,利用网损分布因子分摊系统网损与负荷偏差分配因子分配负荷偏差相结合的方法,实现系统网损与负荷偏差的精确计算。然后,基于迭代的节点边际电价模型,以母线负荷为初始点编制发电计划,每次求解后将总发电量与系统负荷的偏差分摊至节点,修正其负荷,通过多次迭代求解节点边际电价。两步法节点边际电价模型,以系统负荷为依据,建立考虑系统网损与负荷偏差的耦合模型。第1步计算负荷偏差,第2步固定偏差计算节点边际电价。最后,通过比较所提方法与网损直接分摊方法的节点边际电价,以及分析不同负荷偏差水平、不同负荷偏差分配因子对节点边际电价的影响,验证了所提模型的有效性。     

基于广域量测信息的负荷裕度灵敏度计算新方法

提出一种基于广域量测信息的电力系统负荷裕度灵敏度(LMS)分析方法。根据电力系统的广域量测信息,在线计算电力系统中各负荷节点的负荷裕度;依据所得的负荷裕度,提出一种基于广域量测信息的节点负荷裕度对有功、无功及机端电压的灵敏度分析方法;针对所提的LMS方法,进一步提出了改善系统电压稳定性的相关控制策略;最后将所提方法应用到New England 39节点系统和IEEE 118节点系统中,仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于复杂网络理论计及校正控制的电力系统连锁故障模型

为在基于复杂网络理论的连锁故障模型中计及校正控制的影响,提出基于潮流追踪的按比例削减负荷与有功网损最小的最优潮流模型相结合的校正控制方法。该方法采用潮流追踪技术,在节点故障后形成的孤岛子系统中,根据转移负荷确定负荷削减区域,并进行削减负荷。基于复杂网络理论提出计及该校正控制方法的电力系统连锁故障模型。该模型克服了只在拓扑层面对连锁故障描述的缺陷,能够反映负荷分布的变化对连锁故障的影响。通过对IEEE 30节点系统的仿真计算验证了所提校正控制措施的可行性和有效性。仿真结果表明,所提校正控制措施可在负荷分布均匀时减小连锁故障发生的规模。     

计及电压稳定的自适应协调低频减载策略

为了提高资源利用率,电网经常处在临界稳定的运行状态,大停电事故往往在系统重负荷运行时发生,多表现为多个电气量协同作用下的系统崩溃。提出一种计及电压稳定的自适应协调低频减载策略。根据功率缺额的动态计算值对扰动的严重程度进行分类,以期有针对性地采取不同的控制措施。若发生严重故障则需要进行两阶段的减载,先基于各负荷母线的频率调节效应来指导阶段1的选址定容,然后应用有功网损灵敏度来获取电压薄弱区域信息,计及时延后实施阶段2的减载;若发生一般故障则直接进行阶段2的减载过程。仿真对比验证了所提策略的有效性和优越性,该策略可以自适应不同严重程度的故障扰动,并能及时有效地保证系统频率稳定以及各母线处的电压稳定。     

Bus-based reliability indices and associated costs in the bulkpower system

This paper presents a methodology to evaluate the reliability and to calculate interruption costs at the load bus level in the bulk power system (Hierarchical Level II). The method is based on a nonsequential Monte Carlo simulation combined with a linear optimization model in which the load at every bus is represented by two components, a firm and a nonfirm (curtailable) portion. Expected values of not served energy (EENS), not served demand (EPNS) and loss of load probability (LOLP) are computed for the whole system (global indices) as well as for each load bus. The paper includes a sensitivity analysis taking into consideration variations of the indices due to factors such as interruption costs and load shedding policies. In a number of countries the evaluation of bus-based reliability indices has become a key component in the negotiation of supply contracts in the open access environment. The same indices are useful to assess the reliability of the supply at the delivery point to both distribution utilities and large industrial customers     

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。     

Load Shedding and Restoration for Intentional Island with Renewable Distributed Generation

Due to the high penetration of renewable distributed generation (RDG), many issues have become conspicuous during the intentional island operation such as the power mismatch of load shedding during the transition process and the power imbalance during the restoration process. In this paper, a phase measurement unit (PMU) based online load shedding strategy and a conservation voltage reduction (CVR) based multi-period restoration strategy are proposed for the intentional island with RDG. The proposed load shedding strategy, which is driven by the blackout event, consists of the load shedding optimization and correction table. Before the occurrence of the large-scale blackout, the load shedding optimization is solved periodically to obtain the optimal load shedding plan, which meets the dynamic and steady constraints. When the blackout occurs, the correction table updated in real time based on the PMU data is used to modify the load shedding plan to eliminate the power mismatch caused by the fluctuation of RDG. After the system transits to the intentional island seamlessly, multi-period restoration plans are generated to optimize the restoration performance while maintaining power balance until the main grid is repaired. Besides, CVR technology is implemented to restore more loads by regulating load demand. The proposed load shedding optimization and restoration optimization are linearized to mixed-integer quadratic constraint programming (MIQCP) models. The effectiveness of the proposed strategies is verified with the modified IEEE 33-node system on the real-time digital simulation (RTDS) platform.     

基于节点电动机最大自起动量的配电网低压减载

低压减载是电力系统安全稳定第三道防线的重要组成部分,而减载方案是低压减载的重要研究内容。感应电动机是造成电网电压崩溃的主要因素,也是低压减载的主要负荷。基于配电网及感应电动机有功特性、无功特性、转子运动方程等在Matlab搭建模型进行时域仿真分析。结果表明低压减载后的电网存在感应电动机的自起动过程,且以感应电动机为减载对象时,自起动的最大允许量与最小减载量有紧密联系。从而提出一种基于节点电动机最大自起动量的减载量整定计算方法以及减载策略。即通过不同初始转速下的节点电动机最大自起动量计算出每轮减载量,考虑减载速度对电压稳定性的影响,可在每轮减载中引入基于电压变化率的加速判据,实现有选择性地加速切除负荷。最后对传统减载策略和所提减载策略进行对比仿真,验证了所提减载方案在保证节点电压快速稳定的同时可实现对减载量的有效控制,从而保证了系统和重要电动机负荷的安全稳定运行。     

采用分布鲁棒优化方法的最小切负荷量计算

含径流式小水电等不确定新能源的电网规划一般采用随机规划方法建模和求解,但径流式小水电出力概率密度函数一般难以准确获得,而分布鲁棒可以针对性地处理不确定因素的概率分布不确定优化问题,因此采用分布鲁棒优化方法解决含径流式小水电站出力不确定的电网规划中最小切负荷量计算问题。考虑径流式小水电站出力不确定性,构建最小切负荷量计算模型,引用鲁棒思想将模型转化为基于分布鲁棒优化理论的最小切负荷量计算模型,并通过拉格朗日对偶原理进一步转换为一个确定性的半定规划。算例计算了不同径流式小水电容量下系统地最小切负荷量,结果表明最小切负荷量受径流式小水电站出力估计值扰动范围的影响,切负荷量随扰动范围的增大而增加,且不同节点的敏感度也不相同;最小切负荷量与接入系统的径流式小水电容量成正相关趋势。     

考虑暂态电压稳定的低压减载地点选择

提出一种考虑暂态电压稳定的低压减载最佳地点的选择方法。在电力系统微分代数方程模型中,系统轨迹碰到奇异面对应着系统发生暂态电压失稳,可以通过切负荷控制使得奇异面远离系统轨迹,从而避免发生电压崩溃。奇异面移动的距离可以看做评估控制效果的一个指标。用文中提出的灵敏度分析方法计算这一指标对于节点负荷的灵敏度,根据灵敏度大小选择低压减载装置的最佳地点。在IEEE 39节点系统中进行了仿真验证,结果说明所提出的低压减载地点选择方法合理有效。     

Determination of load shedding to provide voltage stability

A computationally simple algorithm is developed for studying the load shedding problem in emergencies where an ac power flow solution cannot be found for the stressed system. The proposed algorithm is divided into two sub-problems: restoring solvability sub-problem and improving voltage stability margin (VSM) sub-problem. Linear optimization (LP)-based optimal power flow (OPF) is applied to solve each sub-problem. In restoring solvability sub-problem, rather than taking restoring power flow solvability as direct objective function, the objective function of maximization of voltage magnitudes of weak buses is employed. In VSM sub-problem, the traditional load shedding objective is extended to incorporate both technical and economic effects of load shedding and the linearized VSM constraint was added into the LP-based OPF. Case studies with a real 682 bus system are presented. The simulation results show that the proposed load shedding algorithm is effective, fast in finding the load shedding scheme to solve the problem of restoring solvability and improving VSM.     

基于虚拟控制单元与启发式搜索的线路过载紧急控制策略

为了快速消除由潮流转移引起的线路过载,给出了基于虚拟控制单元与启发式搜索的紧急控制策略。首先,引入虚拟控制单元的概念:节点的出力调整量等于最大线路过载量时,能够完全消除线路过载的控制单元。然后,给出了最优可控单元的双层搜索策略:第一层,通过设置合理的阈值,筛选减载能力较强的控制节点对构成优先控制单元集;第二层,综合考虑控制单元的减载效果和消除过载能力,给出了基于虚拟控制单元的启发式搜索步骤,得到优先控制单元集中的最优可控单元。若所选的阈值范围内无法找到可控单元,则适当扩大第一层搜索范围,依次类推,直至得到满足要求的控制单元。考虑正常线路冗余量约束来计算调整量,避免了潮流校验。经过一次调整后,依据灵敏度关系修正线路潮流与节点的最大可调整出力,提高控制速度。IEEE 30节点系统的仿真验证了所提算法的有效性。     

发输电系统可靠性评估的启发式就近负荷削减模型

为提高发输电系统可靠性评估的计算效率,提出了一种启发式就近负荷削减模型,其基本思想是:按照就近原则在故障元件附近的一定区域内通过潮流追踪搜寻能有效缓解系统故障情况的负荷削减节点集。该模型避免了在整个系统范围内进行全局优化以求取最优负荷削减量,因此具有较高的计算效率。通过对RBTS和IEEE-RTS79可靠性测试系统的计算分析表明,该模型能在保持较高精度的前提下大幅度提高计算速度,为缓解发输电系统可靠性评估的计算瓶颈提供了良好的解决方案。