基于动态分析方法的电网N-1关键支路识别

由于电力系统是强非线性时变系统,而传统的用戴维南等值参数评估系统电压稳定性的方法在具有动态特征的非线性电力系统应用上有很大局限性。基于非解析复变电力系统的动态分析方法,提出了评价N-1系统PQ节点电压稳定性的法向阻抗模裕度指标,并由此指标来判定N-1网络中电压稳定最薄弱的环节。另外,法向阻抗模裕度最小值决定系统电压稳定整体水平,通过开断标准IEEE14节点系统中的重要支路,计算出支路开断后PQ节点法向阻抗模裕度最小值。然后通过对比开断不同支路时对应的最小法向阻抗模裕度值,找出系统电压稳定性最弱时的开断支路,并将此支路视为关键支路重点监控,从而为电力系统的规划和调度提供参考。仿真结果验证了此方法的正确性和有效性。     

基于边界支路的电网等值方法

使用PSCAD软件对大规模电力系统的局部区域进行电磁暂态分析时,需要将整个系统分为内部系统和外部系统2部分,并对外部系统进行等值简化。由于Ward等值方法获得的外部系统等值参数包含了内部系统π形联络线的对地导纳参数,导致外部等值系统与内部系统拼接后不能复现原系统潮流。因此提出了一种基于边界支路的外网等值方法。在内部系统与外部系统之间串入阻抗极小的边界支路,然后再使用Ward等值方法,可保证获得的外部系统等值参数不包含内部系统的任何参数。同时,该方法克服了PSD-SCCP等值模块只能对整个电网进行等值计算的局限性,给出了利用PSD-SCCP实现基于边界支路的外网等值方法的具体步骤。理论和实际系统算例分析表明,该方法具有极高的准确性和实用性。     

基于多支路开断和关键支路集的快速潮流转移识别

为快速识别实时潮流转移,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(Line Tripping Distribution Factors,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,为后续减载控制策略缩小了分析范围。对New-England 10机39节点系统的算例分析表明,该方法可准确预估开断后潮流,快速有效识别受潮流转移影响严重支路,克服了以往仅用分布因子去评价支路受潮流转移影响程度的不确切性和漏选重要支路的不足,具备合理性、可行性及快速性。     

基于状态估计的电网支路参数估计方法

正确的电网参数是电网安全稳定预警和控制决策的必要基础,研究实用的电网支路参数的估计方法具有重要的现实意义。扩展状态估计法是一种有代表性的参数估计方法,在该算法的实际应用中,发现支路参数不可估计或者估计结果不合理的现象时有发生。该文以IEEE 9系统和中国某实际电网为算例,对扩展状态估计法的性能进行深入研究,找到该方法存在的数值稳定性和局部最优性问题。继而提出一种基于Tabu搜索策略的参数估计方法,经IEEE9标准系统和实际电网算例验证,具有良好的数值稳定性和全局寻优能力,在实际电网得到在线应用。     

基于合作博弈的电网支路脆弱性评估方法

电网支路脆弱性评估是连锁故障分析和防治的重要步骤。现有的脆弱性指标存在物理意义不明、未充分考虑多重故障对脆弱性的影响等问题。为此,首先构建电网支路的合作博弈框架,根据博弈结果将故障链的后果合理分配到每个支路,并以此作为电网支路的脆弱性指标。该指标能反映电网支路故障对停电事故导致电网损失的贡献,物理意义明确。为解决多重故障链的损失不满足超可加性的问题,将合作博弈的多目标优化问题转换为集体理性与个体理性2个阶段的优化模型,并分别使用遗传算法、线性规划求解。IEEE 39节点系统的算例分析验证了该指标的合理性。     

基于TPLAN的福建电网N-1分析

介绍了福建电网2005年典型年大运行方式熏用TPLAN软件对该方式进行了确定性和概率性N-1分析福建电网存在的薄弱环节,对福建电网规划和发展提出建议。     

面向互联电网连锁故障安全防控的关键支路辨识

随着电网互联紧密程度的提高,抵御连锁性故障成为关键问题。在一定场景下,电网关键载流支路故障会引发过载型连锁反应,威胁系统安全运行,对于此类关键线路的筛选和辨识具有重要意义。据此,在考虑无功电压的改进直流潮流模型的基础上,推导和构建了过载型连锁故障动态演化模型。该模型考虑连锁故障过程中系统功率平衡和电压稳定装置的调节作用以及系统的校正控制措施,并较为准确地模拟支路失效后互联系统连锁故障的动态演化过程,进而研判连锁故障对系统功能和结构的影响。在此基础上,提出了电网载流支路的重要度评估指标,通过大规模连锁故障模拟计算,获得各载流支路的重要度指标,最终实现电网关键支路的有效辨识。以IEEE 39节点系统为算例,验证了所提模型和方法的有效性。     

基于主导性评估的电网支路参数估计

系统地研究了基于主导性评估的电网支路参数估计的理论与方法。为提高参数估计的量测冗余度,从参数估计的应用目标及电网支路参数对状态估计的影响入手,给出主导参数、非主导参数的严格定义,并将主导参数确定为待估计的参数。为了解决主导性差异较大的参数在估计过程中相互干扰较大的问题,进一步提出强主导参数和弱主导参数的定义,并形成强主导参数和弱主导参数交替估计的参数估计方法。给出了基于主导性评估的电网支路参数估计的流程以及主导参数集的确定方法。IEEE 14节点系统和IEEE 300节点系统的仿真结果表明所提出的电网支路参数估计主导性评估方法的有效性。     

基于电气距离的复杂电网关键节点识别

深入研究电力系统复杂网络特性及连锁故障传播机理对预防大停电事故至关重要。在分析电力网潮流分布机理的基础上,针对经典复杂网络模型不能很好地结合决定网络潮流分布定律的问题,提取蕴含于电网特征参数中的物理信息,根据叠加原理计算得出电网节点间电气距离,基于电气距离提出了网络节点电气耦合连接度的概念。建立基于节点电气耦合连接度的电力系统复杂网络特性辨识模型。与已有复杂电网模型相比,该模型更符合电力系统实际。通过对IEEE标准示例系统的计算,揭示电网内在的异质结构特性,并将该指标应用于电力网关键节点识别。对IEEE 39节点系统和湖南某地区电网进行分析计算,时域仿真结果表明,所提指标比拓扑度指标更为合理有效。     

一种基于关键输电断面识别的交直流电网连锁故障分析方法

为了分析南方电网中由直流闭锁造成潮流大量转移而引发的连锁故障风险,提出了一种基于关键输电断面识别的交直流电网连锁故障分析方法。首先提出了一种基于图论的输电断面遍历算法用来搜索位于直流送受端之间的所有输电断面,然后利用输电断面的潮流转移系数和最大过载率来识别连锁故障风险较大的关键输电断面,最后通过暂态稳定计算得到所有关键输电断面中有较大风险的连锁故障集和应重点监控的关键支路。以南方电网楚穗直流为例,分析了云南电网在楚穗直流单极闭锁后容易发生连锁故障的关键输电断面及关键支路。结果表明,提出的方法是可行和有效的。     

基于GPU加速的大电网N-1故障扫描批量计算方法

随着电网规模的不断扩大,从各种可能的设备开断情况中筛选出严重故障集成为N-1安全校验的重要耗时部分。为了加速大电网N-1安全校验的故障筛选,提出了一种基于中央处理器-图形处理器(CPU-GPU)异构计算框架的实时N-1故障扫描批量计算方法。考虑到不同工况下的计算存在粗粒度并行性,进一步挖掘计算中的细粒度并行性是提高计算效率的有效途径。提出了同时考虑断线故障和发电机开断故障这2种预想事故下的细粒度并行计算方法,并设计了关键计算步骤的核函数。增加考虑了网络拓扑中的移相器,使得计算精度更高,通过与IEEE标准算例和欧洲真实电网算例对比,验证了各工况下批量计算方法的正确性,并取得了显著的加速效果。     

一种基于连锁过载跳闸模式的电网脆弱支路识别算法研究

针对电网的连锁过载跳闸现象产生的脆弱性,提出一套识别电网中脆弱支路集合的算法。首先通过对初始故障在故障传播过程中的表现行为进行分析,给出评价初始故障支路脆弱性的指标,并提出用以分析初始故障支路脆弱性的基本结构和算法,然后在此基础上对基本分析结构和算法进行扩展,建立分层分析结构和综合分析结构,使得对初始故障支路的脆弱性分析更加灵活全面。所提出的分析结构和算法提供一种比较规范的分析初始故障支路脆弱性的形式,并可方便用来识别电网中的脆弱支路环节。最后通过IEEE 39节点系统上的算例对该算法的操作和合理性进行进一步的说明。     

基于支路势能信息的电网脆弱性评估

随着电网互联进程的推进,电网支路运行经常逼近输电能力极限,导致电网脆弱性问题越来越突出。文中从能量函数的观点出发,构建了支路势能函数模型,在此基础上提出了支路脆弱性评估指标,以此计算各支路当前输送值偏离初始值的距离,确定系统的脆弱区。在IEEE30母线系统中通过多种系统事件下的仿真结果及与最优潮流计算结果的对比,证明了该方法在评估电力系统脆弱性时的有效性和可行性,可望用于系统的在线安全监测。     

基于电网影响因子的电力通信网关键节点识别

作为电力系统的通信专网,电力通信网具有明显的行业特点。为准确识别网络关键节点,从电力通信网与电网的特殊关系分析节点的重要性,提出电网影响因子的概念。根据节点所处的站点在电网中的地位及作用,即站点类别因素和负荷因素两方面评价节点权重。然后利用电网影响因子,并结合所定义的聚合系数指标,分析电力通信网中重要节点的分布密集状况,得到各节点在网络拓扑中的相对重要性。仿真表明,相对于现有其他算法,该算法能够更好地结合电力通信网的应用特点区分网络拓扑中节点位置相似的节点的重要性,在电力通信网运行风险分析中具有较大的参考价值。     

计及关键支路的输电断面自动确定方法

对于大型电力系统,国内外提出了以输电断面作为反映实际系统运行安全水平的监控对象,并以此来提高系统运行控制的效率。然而,现有的输电断面识别方法未能充分考虑系统分析和监控的实际需要,不能保证系统运行安全水平评估的准确性。为此,提出了一种能够考虑制约输电能力关键支路的输电断面自动识别方法,以帮助调度运行人员找到可靠准确的控制策略。首先,根据网络结构和潮流状态自动搜索出系统中存在的断面形式;然后,在断面输电极限分析过程中,识别出影响断面输电能力的关键支路且将其作为断面实际监控对象,并给出能保证系统安全运行的控制策略。最后,通过在广东省电网的应用验证了文中所提出模型和方法的有效性。     

基于负荷扰动的电网薄弱支路的识别方法

针对电力系统静态电压稳定问题,采用简单交流电路方程组的几何分析,得出临界崩溃潮流的电压电流特性,并利用该特性提出在负荷扰动下,通过增大负荷的有功功率或无功功率可以识别电力系统薄弱支路的方法,从而为运行调度人员提供防止电压失稳、规避电压崩溃的理论依据,IEEE5节点算例结果表明,该方法确实是行之有效的。     

基于信息熵权和层次分析法的电网关键节点识别

在极端天气下电网关键节点的故障可能会引发大面积停电,而识别出电网关键节点并对其进行保护对提高电网运行的可靠性具有重要的意义。基于此,提出了基于信息熵权和层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)的电网关键节点的识别方法。该方法根据复杂网络理论和电网运行参数提出了评价电网关键节点的特性指标,接着通过各节点的客观信息获得信息熵权,并通过层次分析法获得专家权重;同时利用优劣解距离法将电网各节点按照重要程度进行排序。采用新英格兰10机39节点系统验证所提出方法的有效性与实用性。     

基于支路综合脆弱性的电网抗毁性分析

大停电事故一般由个别元件故障开始并最终导致全系统崩溃,而其中极少数带有较重传输任务的支路往往起到助推作用,因此寻找这些关键支路,分析该部分支路失效情况下的电力系统的抗毁性,具有重要的研究价值。建立支路静态能量函数模型,并在此基础上提出支路状态脆弱因子。结合基于电气介数的结构脆弱因子,提出支路综合脆弱性评估指标。通过仿真计算,评估电网的支路综合脆弱性,确定脆弱环节。基于脆弱性评估结果建立抗毁性评估指标,通过蓄意攻击和随机攻击,仿真验证不同扰动模式对电网抗毁性的影响。通过对IEEE-30母线系统的仿真,验证了该方法的合理性与有效性。     

基于改进负载潮流熵指标准确辨识电网脆性支路的方法

电力系统关键环节定位是电网安全分析的核心问题。针对基于潮流状态识别脆性支路只考虑系统静态特性,存在忽略系统运行极限及元件本身特性影响的不足,以及基于电网复杂拓扑结构分析辨识脆性支路时忽略电压运行状态影响,容易引起漏选的缺陷,提出一套改进负载潮流熵权指标准确辨识电网脆性支路的方法,由2阶段3类排序筛选构成,初筛阶段提出负载潮流熵和支路开断熵测度两指标,能准确评估电网稳态时支路不稳定运行特征,以及电网受扰后系统维持稳定运行的趋势。深筛阶段提出含调节因子的双测度熵和加权综合熵指标,满足电网设计或运行等不同场景对辨识脆性支路的需求。针对所提辨识方法,选经典IEEE10机39节点算例,并与其他方法开展对比实验,表明所提方法能更全面、更准确辨识电网脆性支路的优点。     

计及电压等级的电网关键节点识别

从泰尔熵标准基本原理出发,在计及系统电压等级的基础上,综合考虑节点静态电压稳定性和支路转移潮流分布均衡性,提出一种电网关键节点辨识方法。从节点负荷变化对系统电压幅值增长和支路传输潮流变化的影响机理出发,建立电压增长率泰尔熵模型和加权潮流冲击率泰尔熵模型,描述系统电压增长和支路潮流变化的均衡性;采用二元分析法与熵权法相结合的权重分析法对指标进行综合,得到既结合主观偏好又考虑客观数据的关键节点综合评估指标,从而准确辨识出系统关键节点。IEEE 30节点系统及西南某地区实际系统的仿真结果验证了所提模型的有效性。