基于典型故障与环境场景关联识别的城市配电网运行风险预警方法

随着城市电网逐步迈入高供电可靠性水平,配电网运行风险评估和预警成为进一步提升可靠性水平的关键。配电网故障具有随机性强、因果性弱的特征,常规方法难以寻找其规律。论文引入数据挖掘思想,基于对故障各类型数据的分析,提出了故障环境场景的概念,并对运行风险指标进行了定义,然后分析了Apriori算法在配电网运行风险评估中的适用性,并提出了若干改进措施,在此基础上建立了基于典型故障与环境场景关联识别的配电网运行风险预警算法。算例分析验证了所提方法的可行性。     

基于复杂网络理论的主动配电网多级运行风险快速评估

主动配电网运行状态的时变性、网络元件的多样性和随机模糊性、自动化系统的主动自愈性对系统的安全稳定运行提出了新的挑战。将复杂网络理论应用于风险评估,建立了一套具有运行风险快速预警能力、多级运行风险分析能力、全面体现时空间及动静态运行风险能力的主动配电网运行风险评估体系。该体系依托主动配电网自动化系统及可信性理论等数学工具,能够对网络结构和元件的变化进行实时响应并给出定性和定量的多级运行风险评估结果以协助主动配电网调度工作,从而降低系统风险,防止大面积停电事故的发生。最后,通过实例仿真验证了所述评估方法的可行性、快速性、灵活性和适用性,为复杂网络理论在电力系统中的应用提出了新的研究及应用方向。     

基于健康度和重要度的配电网运行风险评估方法

针对故障概率与故障后果风险指标应用于配电网运行风险评估的不足,提出了基于健康度和重要度的配电网运行风险评估方法。综合考虑配电网多样化运行的发展现状和配电用户对供电可靠性需求的差异,定义了面向系统运行状态的健康度和面向用户差异的重要度为风险指标,全面分析在各风险源因素作用下,健康度和重要度等级的确立规则及计算方法,建立风险评估模型,并在此理论基础上开发了风险评估软件功能平台,完成对配电系统的实时感知、评估和预警。以佛山市实际配电系统为示范工程,截取断面数据进行分析,实验结果可反映系统运行的实时风险,在警戒状态下自动生成预防控制措施,保证配电网安全运行,提高供电可靠性,验证了所提方法的正确性和可行性。     

配电网馈线负荷预测及风险评估预警分析方法

配电网馈线重过载运行是影响配电网可靠性的重要因素,为了掌握配电网馈线运行情况和预警馈线风险状况,提出了配电网馈线负荷预测及风险预警分析方法。首先基于用户负荷特性分析,采用聚类分析方法将用户类别进行细分。其次开展负荷分布预测,并基于用户聚类分析结果,确定用户负荷叠加结果,提出馈线负荷预测方法。然后基于馈线负荷结果,考虑馈线重过载运行对配电网供电可靠性的影响程度,提出馈线风险评估和风险预警方法。最后通过实例分析验证了研究成果的有效性。     

考虑实时和潜在因素的城市配电网风险评估模型和方法

为了对城市配电网的风险水平进行准确评估,建立了配电网风险评估模型,并提出一种风险评估方法。从运行风险和网架风险两个方面建立配电网的风险评估模型,运行风险反映了配电网当前运行状态下的风险,网架风险反映了网架结构方面存在的潜在风险。通过建立相应的配电网风险指标体系,并结合风险量化值的计算及风险等级的划分确定配电网综合风险水平,在计算风险量化值的过程中采用变权重和对数合成相结合的方式。算例表明所提出的城市配电网风险评估模型和评估方法能够有效地评估配电网的风险。目前,该风险评估模型及方法已在某供电局得到了初步应用。     

配电网故障风险综合评估方法

针对传统可靠性分析没有考虑故障影响后果的概率性的不足,以及运行风险评估仅利用有限的电网断面数据的不足,提出了一套综合评估多因素影响下的配电网故障风险的方法,用以指导实际配电网的规划和建设。首先,以故障基准风险为基础,考虑气象、负荷结构、时间等因素的加成影响,提出了故障风险综合评估的计算方法;其次,从风险的角度出发,建立了全面合理评估配电网故障基准风险的指标体系;最后,对故障发生概率、故障影响后果以及综合这两方面的故障风险进行量化评估。算例结果表明,该评估方法能够有效地评估配电网故障风险,并合理反映造成配电网故障风险的薄弱环节。     

基于主成分分析方法的多类型电动汽车接入配电网的综合风险评估

针对新能源和多种类型电动汽车(EV)接入配电网造成的安全和经济等运行风险问题,提出了一种考虑多种风险因素的配电网运行综合风险评估方法.首先,构建了风光出力和EV时序概率分布模型,并用日行驶里程数代替了主观设定的多种类型EV的起始荷电状态;然后,基于复杂网络理论,提出了电压越限风险和支路功率过载运行风险等时序安全指标,并根据配电网的经济运行建立了经济风险和电网高效性风险指标;再者,构造了不同容量EV并网运行风险评估矩阵,运用主成分分析(PCA)方法对风险评估矩阵进行降维和计算客观权重系数,并对结果进行综合风险评估排序;最后,以接入风电、光伏的改进IEEE 33节点配电系统为例,分析了所提风险指标的有效性和综合评估方法的合理性,对比了基于PCA的综合风险评估与传统安全风险评估方法,结果表明在同时考虑安全和经济等因素的情况下,采用所提方法时某范围内的运行风险有下降趋势,对某区域内的EV容纳数量规划有积极的指导意义.     

配电网运行风险识别与评估

实地调研内部因素和外部因素对配电网运行的不确定因素进行识别,归纳出配电网运行风险的13类风险因素;统计数据建立了基于故障频次和风险损失程度的风险损失值的计算公式;对配电网运行的风险进行定量评估;分析找出运行风险的本质原因,为电网公司的管理提供参考.     

基于模糊故障树的配电网综合风险评估

为减少停电损失,提高供电可靠性,需对配电网的风险进行预警。考虑到现有风险评估主要采用定性或定量的评估方法,没有充分结合两者算法的优势,综合两者的优缺点构建了一套配电网风险评估模型。首先通过鱼骨图分析法对配电网风险进行识别,考虑到故障树分析的基本事件概率难以准确量化,采用模糊理论建立了基本事件的失效概率求解模型,利用故障树逻辑关系推理出配电网综合失效概率。从经济损失和社会损失对配电网失效后果进行量化评估,并引入影响因子对其进行修正。最后,由7×7风险矩阵确定量化后的失效概率和失效后果对应的风险等级。对宜昌某地区的配电网风险进行分析,评估的风险等级与实际情况相符,验证了模型的有效型。算例表明,评估结果量化了配电网的风险,便于运维人员能够快速识别风险等级,制订检修计划。     

大规模分布式光伏接入的配网风险评估及应对措施研究

分布式光伏出力存在较强间歇性、波动性和不确定性,当其大规模并网时将对电网潮流分布及电压分布产生较大影响,引起配电网运行风险。本文开展了大规模光伏发电接入配电网的风险评估方法及预控措施研究。以节点电压越限和线路潮流越限为风险评估指标,建立了配电网运行风险评估模型,给出了配网风险评估的具体实现步骤,提出针对性的风险应对措施。给出了本文所提风险评估方法的算例,并通过仿真结果验证了风险应对措施的有效性。     

基于LHS与BR的风电出力场景分析研究

场景分析是电网运行规划中的一项重要技术,也是一个基础性工作。为有效分析风电出力的场景特征,本文基于风速的不确定特性对场景分析问题进行建模,构建了基于拉丁超立方抽样（LHS）与后向缩减法的场景分析模型,为快速分析任意时段的风电出力提供重要依据。本文首先分析风速特征,归纳同一时间点风速符合的概率分布;接着拟合各时刻威布尔分布的参数值,提出了一套基于LHS的场景生成方法;然后构建后向缩减场景缩减模型,使得到的若干条曲线能够更大程度表征原始场景的变化特征。最后,通过算例分析对比验证了本文所提方法的有效性与准确性。     

大规模可再生能源接入下的电力系统充裕性优化(三)多场景的备用优化

场景分析法在用于描述可再生能源出力不确定性时,不仅能表征预测风/光功率等随机变量在时间—功率空间上的概率分布,还能进一步反映这些随机波动在时序上的相关性。多场景分析中普遍存在场景维数灾问题,在备用优化中更遭遇控制措施组合爆炸问题,加剧了求解的困难。场景削减有利于场景分析法的实用化,然而现有场景削减方法不能确保小概率高风险场景不被剪除,继而引发风险泄露问题。文中提出一种计及场景集剩余风险下逐步筛选场景的多场景备用优化方法,将场景削减与优化过程融合于一体。相比于传统的"先场景削减、再优化"的思路,所提出的方案能自适应地选取待优化场景集,且能有效识别小概率高风险场景。通过与基于传统场景削减方法的混合整数线性规划方法的对比,所提出的多场景优化方法在平衡优化效果与计算效率上具有显著优势。     

微电网经济运行中的典型时序场景分析方法

微电网经济运行涉及对大量场景和方案的分析评价,区域内风电/光伏出力和负荷变化的时序性、周期性和不确定性给微电网运行带来影响。提出一种典型场景分析方法,对计算周期内的大量风电/光伏出力和负荷原始数据进行同步聚类划分,形成能够反映计算周期内历史数据特征的典型场景集;建立包含多种分布式电源和储能单元的微电网系统经济运行优化模型;针对某微电网区域,比较典型时序场景、全周期时序场景、周期内缩减场景3类场景数据的经济运行优化结果,验证所提方法的有效性。     

计及换流器损耗的风电经柔直并网系统的随机最优潮流模型

由于风电的随机性和不确定性,使得风电大规模并网后电力系统的安全稳定运行难度增大,因此有必要对风电经柔直并网系统的随机最优潮流展开深入研究。提出一种计及换流器损耗和风电随机性的风电经柔性直流并网的随机最优潮流模型。首先,建立风电功率数学模型和计及换流器损耗的VSC-HVDC数学模型,考虑风电并网时换流站的不同控制方式;其次,利用场景法模拟风电功率的不确定性,并通过Kantorovich距离的场景削减技术提高计算效率,构建风电经柔性直流并网系统随机最优潮流模型,采用内点法对优化模型进行求解,利用统计学方法计算目标函数的数字特征;最后,以修改的WECC 2机5节点系统和IEEE-118节点系统为例进行仿真分析,验证所提出优化模型的合理性和有效性。     

多风电场接入的灵敏度场景静态无功/电压评估

风电出力对电力系统运行的影响存在复杂的非线性,现有处理风电随机性的风电场景模型难以保证风电场景与电力系统优化运行保持一致,为此提出含多风电场的电力系统无功/电压灵敏度场景分析方法。首先利用网损/电压灵敏度计算方法计算多风电场相关性出力样本的网损/电压灵敏度,再基于主成分分析构建联合网损/电压灵敏度特征空间,并在此基础上进行场景聚类,得到多风电场网损/电压灵敏度场景。将某2个风电场的实际数据接入IEEE 30节点系统中分别进行传统风电场景分析和所提灵敏度场景分析,验证了所提方法的有效性和优越性。     

计及自然灾害风险的输电系统多场景规划方法

严重自然灾害事件会给电力系统运行安全带来巨大风险,需要研究提高电力系统应对自然灾害事故能力的措施与方法,这也是弹性电力系统建设的重要内容。增强电力系统弹性的最基本措施是加强系统结构,发展计及自然灾害的输电系统规划方法,以适当平衡支路建设成本与风险损失是值得研究的重要课题。在此背景下,通过综合考虑投资与运行经济性、常规运行情况下的系统可靠性和发生自然灾害情况下的系统风险等因素,发展了输电系统规划的混合整数非线性规划模型。构建了计及风电与负荷波动以及发生自然灾害情形下的2类场景集,分别用于对候选规划方案进行安全校验和风险评估。之后,在分层优化架构下采用粒子群优化算法求解所构造的优化模型。最后,用经典的18节点系统说明了所提方法的基本特征。     

基于Copula函数的风电时序联合出力典型场景生成

针对风、光出力进行典型场景生成是电力系统规划和运行中应对风、光出力不确定性的常用方法,然而现有的典型场景生成方法未考虑不同时刻出力分布函数的差异性。在此背景下,针对分布式可再生能源发电的不确定性和相关性,创新性地考虑了不同时刻出力分布函数的差异性,运用Copula函数建立了多风电场时序联合出力模型;对模型进行概率抽样、拼接生成大量初始场景集,采用K-means聚类算法进行场景缩减生成风电时序联合出力典型场景。算例分析表明,所得的风电时序联合出力典型场景符合出力的相关性,并可以体现出力分布函数在不同时刻的差异性,在反映同一地区多风电场实际出力方面具有更高的准确性,可以更加有效地指导电力系统的优化运行。     

考虑风电出力不确定性与半绝对离差风险的机组组合模型

在风电-火电系统中,若机组组合策略不当,风电出力的不确定性会引起电力系统的实际运行成本严重偏离期望成本,称之为决策风险.为了降低潜在的决策风险,运用情景生成与情景削减的方法表征风电出力的不确定性,并采用半绝对离差(lower semi-absolute deviation,LSAD)来衡量决策风险,即仅考虑实际运行成本高于期望成本的情形,提出了考虑风电出力不确定性与决策风险的机组组合模型,模型以最小化各个情景的半绝对离差风险期望值为优化目标(decision risk minimization,DRM).算例对比了不考虑决策风险的机组组合模型与考虑决策风险的机组组合模型,计算结果表明DRM模型能够降低潜在的决策风险.最小化运行成本期望将会增大决策风险,而最小化决策风险会导致运行成本期望的增加,计算结果表明DRM模型能够较好地处理风电出力的不确定性带来的运行成本期望与决策风险之间的矛盾关系,为决策者在不确定条件下进行决策提供新的思路.     

基于多场景和运行模拟技术的电网规划及评估研究

本文提出中长期水电群的电力系统运行模拟模型,使运行模拟能够更精细化地考虑中长期水电群在规划期内的优化运行;通过搭建多场景的模拟仿真技术,实现电力规划的精细化评估与最优决策。在基于多场景和运行模拟技术设计并开发的软件系统中,通过实际的工程项目进行相应的算例分析,验证系统的设计思路和实现方法具有有效性和实用性。     

基于情景分析的上海市输电网络应急管理实证研究

以近3年上海停电事故为例,分析外力破坏、电力设备、人员行动、监控系统、沟通协调、备用容量、负荷水平和网架结构8大影响因素在电力突发事件中的实际状态和应急管理过程中发挥的作用.提出系统动力学模型,并进行实证,进一步深入探讨输电网络应急过程中的应急影响因素以及应急管理规律.