电力系统故障恢复Petri网模型的硬件实现

应用Petri网络法描述电力系统故障恢复过程,并利用数学规划方法将数学描述和数学推理计算引入电力系统故障恢复控制领域,为实时决策提供必要的条件,具有较高的应用价值。但在Petri网络的实际应用中,由于软件实现过程存在许多问题,如软件项目和复杂度很大、控制周期较长、管理需求变化因素大等,因而限制了Petri网的应用范围。文章采用硬件电路设计并实现电力系统故障恢复的Petri网模型,实现了硬件设计的“软件化”,其优点是结构灵活,通用性很强,系统容易维护和扩展。文章通过分析Petri网的拓扑结构,利用高速硬件描述语言(VHDL)为该Petri网模型进行程序设计,采用现场可编程门阵列(FPGA)获得电力系统故障恢复Petri网模型的硬件实现电路,最后结合算例阐述了具体的技术方案。算例结果表明了该硬件电路的有效性。     

一种基于Petri网模型的配电网故障恢复算法

Petal网是一种对离散事件动态系统进行建模和分析的强有力工具,被广泛应用于各种工业领域。鉴于配电网故障的发生和恢复过程具备异步、并发等动态特征,将Petri网方法应用到配电网故障恢复问题中。提出了基于Petri网的建模方法,将配电网的故障恢复过程抽象为Petri网中的变迁序列,设计了一种基于最优目标状态的故障恢复算法。该方法中提出的Petri网模型结构更为简洁,同时最大限度的保留配电网系统的拓扑结构,便于理解;解决了其中最大的一个优化问题,并与现有算法进行比较,证明了本故障恢复算法的全局最优性和有效性。     

基于多智能体的船舶综合电力系统故障恢复方法

提出基于多智能体(Agent)系统的船舶综合电力系统故障恢复智能决策新方法.该方法定义与船舶电网供电区域相对应的供电区域Agent模型,基于Agent抽象体系结构设计构成供电区域Agent的各职能Agent,并建立故障恢复智能决策多Agent系统,在此基础上,基于动态主从式多Agent协同策略实现船舶综合电力系统故障恢复.典型算例系统故障恢复离线测试结果以及实时仿真结果表明,该方法能够快速、有效地求解船舶综合电力系统故障恢复问题,具有较好的工程应用前景.     

计及拓扑结构的时间Petri网故障诊断模型

故障元件的快速准确识别是电力系统故障应急处置的首要环节,是电网在线调控运行的重点工作之一。针对现有基于Petri网的电网故障诊断方法未能充分利用系统拓扑信息以及告警时序信息等问题,提出一种计及拓扑结构的时间Petri网故障诊断模型。首先,从系统的拓扑描述及告警信息的时序推理出发,定义了时间Petri网故障诊断模型,并给出了其图形建模及矩阵描述;其次,从保护逻辑出发,重点分析了断路器失灵保护以及远后备保护推理路径的拓扑映射转换规则,在此基础上给出了时间Petri网模型的推理流程及其矩阵推理算法,无需遍历便能够快速得到各疑似元件的故障置信概率及其时序点约束区间;最后,IEEE 39节点系统算例的仿真结果验证了所提故障诊断方法的有效性、容错性及适应性。     

电力系统负荷恢复问题的混合遗传算法求解

对电力恢复过程中最后一个阶段的负荷恢复问题进行了研究,把电力系统的负荷恢复问题建模为带众多约束条件的0?1背包问题,并设计了一种将贪心算法与改进遗传算法相结合的改进混合遗传算法来对问题进行求解.在遗传算法之前,先用贪心算法生成该问题的贪心解,然后让每一代中有着最差适应度的个体无条件的变为此贪心解,使最终结果至少不会比贪心法差.解决了系统在负荷恢复过程中的潮流计算问题,采用先求系统的频率变化,然后再计算潮流分布的方法,将约束条件和目标函数融合在一起,通过建立一种偏序关系,避免了罚函数选择参数的困难.利用贪心算法求解背包问题的快速性和多父体杂交的非凸组合技术,使算法具有求解的快速性和在解空间内搜索的遍历性.算例求解结果表明了该算法在负荷恢复问题中的有效性.     

基于Petri网和多种群遗传算法的海洋核动力平台电力系统网络重构

针对现有海洋核动力平台电力系统网络重构方法中功率流分析复杂,且重构模型求解算法难以稳定收敛到全局最优解的问题,提出一种基于Petri网和多种群遗传算法的核动力平台电力系统网络重构方法。综合故障后负荷恢复量、开关操作代价和发电机运行效率指标建立系统网络重构目标函数;基于Petri网对系统进行拓扑建模,将储能装置等效为负值"负荷",通过动态更新机制确定功率流分布;采用多种群遗传算法求解网络重构问题,获取满足系统约束的最佳开关状态组合方案。典型核动力平台电力系统算例表明,所提方法能有效防止算法局部收敛以及减少迭代次数,快速提供完备的系统重构方案。     

计及特级负荷恢复的网架重构分时段全局优化方法

制定科学合理的网架重构恢复方案对加快系统恢复进程、减小停电损失具有重要作用。针对当前分时段恢复方案优化策略无法实现时段间协调优化的不足,提出一种网架重构分时段恢复方案全局优化方法。首先,鉴于特级负荷对维持社会稳定和恢复过程的重要性,将其纳入网架重构过程的恢复目标;之后,综合考虑多种约束,建立了协调机组、特级负荷和网架结构三方面恢复效果的网架重构分时段全局优化模型。该模型是一个含整数决策变量的复杂的多目标优化决策模型。通过分析总结已有恢复操作序列优化制定方法的内在逻辑,提出了一种分时段全局优化两步求解策略,即首先优化求解时段数参考值,再进行恢复方案全局优化。结合非支配近邻免疫算法和变异系数法对建立的模型进行求解。新英格兰10机39节点系统算例和我国西南某地区实际电网算例验证了本文所提模型和算法的有效性。     

基于多智能体技术的电力系统故障恢复系统研究

研究了多智能体技术中代理和多代理系统在电力系统故障恢复系统中的应用,在介绍代理基本概念和结构、多代理系统的基础上,运用代理技术对电力系统故障恢复系统的结构和实现技术进行了研究,并具体讨论了恢复管理代理、系统跟踪及故障定位代理、恢复规划代理、系统分析代理的功能、结构、实现技术以及相关的决策规则.最后的算例分析结果表明了所提方法的正确性和有效性.     

电力系统并行恢复分区新模型及算法

制定合理的电网并行恢复分区方案可以有效缩短系统恢复时间,而如何构建更为有效的分区模型及算法是该问题的关键。提出了电网并行恢复的分区新模型及快速求解算法。首先根据系统恢复的实际过程,构建了完善的系统并行恢复最优分区新模型;进而,为了克服大型混合整数非线性规划问题求解的困难,提出了分步求解策略:先基于电气距离对待启动机组进行划分和调整;再基于电气距离和潮流追踪算法的负荷分区和调整。所构建的模型相对比较完整,所提算法计算性能好且易于实现,而有望用于工程实际。不同规模算例验证了所提模型及算法的有效性和正确性。     

基于Petri网技术的电力系统故障诊断

2003年8月14日美加大停电事故为我国电力安全工作今后研究方向带来了启示。利用Petri网技术对电力系统故障进行快速建模,并在计算机辅助故障诊断方面进行研究运算,可及时得出故障范围。为此,介绍了利用Petri网进行电力系统故障仿真,包括了模型的建立、故障假设与诊断和对不确定信号的诊断与排除,并给出了仿真算例。这有助于调度人员快速、准确地判断事故,防止电网事故扩大。     

能在线应用的地区电网故障恢复系统

开发了一种能在线应用的地区电网故障恢复系统,该系统既可由故障诊断程序启动,用于在线辅助事故后的调度决策,也可由静态安全分析程序启动,用于事故预想和辅助编制事故预案。文章提出了一种基于断路器隔离开关组的新的故障恢复路径搜索策略,提高了搜索的效率和准确性。由于采用搜索方式动态形成电网各设备间的逻辑关系,因此网架结构变化时无需对故障恢复系统做特殊维护。该系统已在兰州地区电网在线运行4个月,运行情况良好,恢复策略正确,证明了该系统的有效性。     

基于恢复价值动态评估的配电网恢复控制决策

配电网停电后,停电场景、恢复进程和应急情况下的负荷职能等均会影响负荷恢复供电的紧急程度,通常根据待恢复对象自身的恢复价值静态设置其重要等级或重要度,这制约了有限恢复资源的精细化管理.为此,考虑冷负荷启动特性与负荷间职能耦合关系对负荷单位恢复价值的影响,考虑间歇性电源出力的可控性对电源恢复价值的影响,结合母线恢复为周边其他待恢复对象带来的潜在恢复价值,同时计及系统供电缺额、恢复代价和恢复操作的不确定性,提出了综合恢复收益、代价和风险的负荷及电源母线恢复价值动态评估方法.以此为基础,建立了配电网供电恢复多进程优化模型及分区并行恢复决策方法.最后,通过仿真分析验证了所提策略能够有效提高恢复资源的利用率.     

海上多平台互联电力系统故障后的供电恢复策略

在电力系统出现故障后,恢复非故障区域的供电可有效提高系统自愈能力。针对应急发电机、储能装置辅助的海上多平台互联电力系统,提出了一种适用于孤岛电网故障后的供电恢复策略。首先,提出了电源恢复优化模型所考虑的4种指标:故障恢复效果、故障恢复时间成本、对非故障区域内潮流影响和启动应急发电机数量。此外,给出了具有潮流约束、网络安全约束和网络拓扑约束的故障后供电恢复优化模型。然后,将遗传算法应用于该供电恢复策略中,通过改变电力系统中开关的分合状态来调整电网的运行方式,进而恢复非故障区域的供电。最后,结合IEEE 53节点配电系统和海上多平台互联电力系统的大量仿真实验,验证了所提电源恢复策略的有效性,此外,还评估了含储能的海上多平台互联电力系统的自愈控制能力。     

基于协同进化算法的配电网故障阶段式恢复策略

传统的配电网故障恢复算法难于同时兼顾恢复过程的快速性和恢复策略的最优化。文章提出一种将启发式搜索算法与优化算法相结合的配电网故障阶段式恢复策略：第一阶段采用启发式搜索方法恢复负荷供电;第二阶段利用优化算法处理过载的负荷转移;第三阶段按启发式搜索方法处理过载负荷的切除。为实现快速的网络拓扑分析,采用家族树结构表征配电网,并对传统的粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法与模拟退火(simulated annealing,SA)优化算法进行改进,提出了协同进化算法(co-evolutionary algorithm of PSO and SA,CPSOSA),CPSOSA算法在求解故障恢复数学模型时具有较高的全局寻优能力。算例分析证明了本文所提恢复策略及算法的可行性和高效性。     

电力系统故障恢复方法简述

概述了故障诊断过程中常用方法，提出分布式技术在解决大系统故障诊断中跨区域复杂故障的处理方法；归纳了配电网故障恢复的目标、恢复方法和注意事项；综述了输电网故障恢复的指导思想、恢复策略的形成过程、典型的实现方法、恢复步骤及恢复过程中所需注意的主要事项。最后，提出了故障恢复系统成功运行时所必须具备的若干要素，并指出在开发故障恢复系统时，人工智能技术和数学规划法与分布技术的有机结合，是适应电力系统未来发展的方向。     

计及故障供电恢复策略的主动配电网电源规划

主动配电网的核心在于主动管理,在规划阶段综合考虑运行管理策略的影响,有利于提高主动配电网规划结果的适用性。为此,考虑到主动配电网具有分层分布管理的特性,采用故障下游静态分区划分孤岛运行以实现故障供电恢复。同时提出了基于蒙特卡洛模拟计算停电损失费用的方法,以衡量主动配电网是否具有故障供电恢复能力对其可靠性的影响。考虑正常与故障状态下的两种控制策略,提出一种主动配电网电源规划双层优化模型。上层以综合成本净现值最小为目标,其中包含了停电损失计算,下层模拟正常运行状态下全局优化控制获得最优潮流。经仿真实例验证,引入停电损失费用并且考虑供电故障恢复策略的规划模型能保证规划后主动配电网的可靠性,进而整体地提升了主动配电网规划方案的经济性,具有较强的实用性及可推广性。     

计及通信失效的输电系统信息物理协同恢复策略

为应对输电系统信息物理复合故障,提出了一种计及通信系统失效的信息物理协同恢复策略.首先,基于发电机、电力线路与负荷的故障特性,综合考虑了系统频率、节点电压、线路容量等安全约束,构建了物理系统的恢复模型.然后,提出了一种基于通信网络拓扑的信息系统恢复策略.接着,考虑信息系统故障给发电机出力调节、电力线路投运以及负荷恢复可...     

地区电网智能调度辅助决策系统

开发了一套智能调度辅助决策软件,它从智能告警、故障诊断和故障恢复3个方面为调度人员提供在线辅助决策,是现有调度自动化系统的有益扩展。智能告警模块对信息进行分类、分流,利用压缩技术解决了信号扰动问题;故障诊断模块建立统一信息模型和分层诊断模型,引入故障可信度指标,采用多模式诊断推理技术提高了故障诊断的实用性;故障恢复提出了一种基于广播原理的快速在线供电恢复技术。同时,该软件紧密切合事故前后的整个连续过程,将各模块有机结合在一起,现场运行效果良好。     

考虑时间尺度的含DG配电网故障动态恢复策略

提出了考虑分布式电源(Distributed generation, DG)随时间变化的动态模型来解决含分布式电源的配电网故障恢复问题。实际情况中不同类型DG的实时输出功率随时间变化,考虑将时间尺度拉长,进行多时段的动态故障恢复。选取故障恢复时段内损失电量之和最小为主要目标函数,开关操作次数最少作为次要目标函数。该算法首先利用改进二进制粒子群算法(Binary Particle Swarm Optimization, BPSO)求得辐射状网络结构,排除大量不可行解,然后利用所提出的基于最优故障恢复路径策略进行切负荷操作。最后通过枚举组合对最小开关次数进行求解,得出最优的开关操作方案。算例结果证明,进行配电网故障恢复时考虑主网和DG的动态配合,能够最大限度恢复供电。     

大容量风电场接入电网的暂态稳定特性和调度对策研究

给出了异步风力发电机组的动态仿真数学模型和含风电场的电力系统暂态稳定分析方法，与国内大型电力系统分析软件相联接，实现了含风电场的电网动态稳定分析及其工程应用。结合风电场接入系统实例，分析了大容量风电场接入系统后电网的暂态稳定特性，提出了保证风电场和电网安全稳定运行的风电场安全容量的概念。探讨了通过控制负荷侧功率因数、采取动态无功补偿装置、加强网架结构、故障 后切除风电机组等措施改善电网暂态稳定水平、提高风电场安全容量的办法。通过计算风电场不同开启容量下最大可调出力及对应风速的关系，提出了风电场接入系统后的电网调度对策，采取该调度策略，可以提高风电场的接入系统容量。