一种基于EEAC和轨迹灵敏度的暂态稳定约束最优潮流模型与方法

暂态稳定约束最优潮流问题是当前电力系统的研究热点之一。将该问题分解为暂态稳定评估、灵敏度分析和最优潮流等三个子问题交替迭代求解。采用EEAC法进行多预想故障的暂态稳定评估,并给出各不同稳定情况下的裕度表达式;通过轨迹灵敏度法得到稳定裕度关于控制变量的灵敏度,由此构造线性不等式约束;采用非线性原对偶内点法求解含简单稳定约束的OPF问题,并通过增加校正因子的方法避免过度调整问题,通过迭代求解使系统能够满足稳定裕度要求。该方法不仅能考虑多摆失稳问题,也能处理不同失稳模式的多故障问题。通过IEEE-39算例的仿真计算,验证了该方法的有效性。     

基于轨迹灵敏度的暂态稳定约束最优潮流计算

为将暂态稳定约束最优潮流问题转化为最优潮流和暂态稳定两个子问题,根据暂态稳定计算结果求出发电机转角及转速相对于机械输入功率的轨迹灵敏度。基于轨迹灵敏度,计算出在最领先发电机和最落后发电机之间转移的有功功率,据此修改其在最优潮流模型中的有功功率上下限,从而实现两个子问题的交替求解。并且推导出准确的轨迹灵敏度及初值计算公式,利用上述公式,得更小的转移功率值,从而使功率转移后系统的优化程度更高。同时在惯性中心坐标下采用最大转角判据找出最领先机和最落后机,并以3机9节点和10机39节点系统为例,验证了该方法的可行性。     

多故障暂态稳定约束最优潮流的轨迹灵敏度法

将暂态稳定约束最优潮流(transient stability constrained optimal power flow,TSC-OPF)计算过程分解为潮流、暂态稳定及轨迹灵敏度、降阶二次规划最优潮流3个子问题的交替求解。在迭代过程中,根据潮流和暂态稳定计算得到状态变量和代数变量时变轨迹;由此判断系统的稳定性,并计算失稳时刻状态变量和初始时刻代数变量对发电机有功和无功功率的轨迹灵敏度;据此将暂态稳定约束最优潮流问题转化以发电机有功和无功功率增量为独立变量的降阶二次规划最优潮流问题;求解这个二次规划模型得到发电机有功和无功功率增量。通过这种交替求解,最终能寻找到满足暂态稳定约束的最优潮流解。以此为基础,提出了不受故障类型和模式影响的多故障处理方法。新英格兰10机39节点和UK 20机100节点系统的计算结果表明,所提方法在计算精度和速度方面具有一定优势。     

结合轨迹灵敏度和微分进化技术的暂态稳定约束最优潮流计算

分析了求解多故障暂态稳定约束最优潮流的轨迹灵敏度法存在的问题,提出了相应的改进方案.利用轨迹灵敏度法的快速收敛特性和微分进化算法的全局搜索能力,借助用轨迹灵敏度法求解暂态稳定约束最优潮流问题过程中产生的多个逼近全局最优点的稳定和不稳定点来构成微分进化算法的初始种群,将两者结合起来构造成求解多故障TSCOPF的混合算法.在3机和10机试验系统上的计算表明,所构建的混合算法收敛性快且全局搜索能力强.     

结合轨迹灵敏度和微分进化技术的暂态稳定约束最优潮流计算

分析了求解多故障暂态稳定约束最优潮流的轨迹灵敏度法存在的问题,提出了相应的改进方案。利用轨迹灵敏度法的快速收敛特性和微分进化算法的全局搜索能力,借助用轨迹灵敏度法求解暂态稳定约束最优潮流问题过程中产生的多个逼近全局最优点的稳定和不稳定点来构成微分进化算法的初始种群,将两者结合起来构造成求解多故障TSCOPF的混合算法。在3机和10机试验系统上的计算表明,所构建的混合算法收敛性快且全局搜索能力强。     

基于2阶轨迹灵敏度的暂态稳定约束最优潮流计算

针对现有基于轨迹灵敏度技术的暂态稳定约束潮流计算中存在的问题,计算出发电机转角对控制变量的2阶轨迹灵敏度,并利用1阶和2阶轨迹灵敏度更精确地描述发电机转角与所有发电机有功和无功出力之间的2阶泰勒展开表达式。此外,根据时域仿真,将多机系统等值为单机无穷大母线系统,并根据等值系统的临界功角轨迹建立严格的暂态稳定判据。据此可建立更为合理的暂态稳定约束最优潮流模型。新英格兰10机39节点和英国20机100节点系统的仿真结果验证了该方法的准确性和有效性。     

基于单机无穷大母线等值和轨迹灵敏度的暂态稳定约束最优潮流

在分析多故障暂态稳定约束最优潮流(transient stability constrained optimal power flow,TSCOPF)轨迹灵敏度法存在问题的基础上,提出基于单机无穷大母线等值和轨迹灵敏度的暂态稳定度约束最优潮流计算方法.根据单机无穷大母线等值,在暂态稳定约束最优潮流模型中引入严格的暂态稳定判据,并应用轨迹灵敏技术提高计算效率.将故障分为稳定故障、极度稳定故障、一般不稳定故障和极度不稳定故障,分别在暂念稳定约束中分别加以处理,可快速地进行放障筛选.同时,对于小稳定故障不需要寻找临界稳定轨迹,可节省大量的仿真时间.在3机、10机和20机系统上的仿真结果验证了所提出算法的有效性.     

基于EEAC的考虑暂态安全稳定约束的最优潮流计算

基于扩展等面积准则(EEAC)这一稳定性量化分析理论和算法,提出了求解含暂态安全稳定约束的最优潮流(OTS)计算方法.该方法将OTS分解为最优潮流(OPF)和暂态安全稳定预防控制2个子问题.基于安全稳定模式的预防控制在OPF运行点上求取满足暂态安全稳定约束的优化经济调整方案,据此将暂态安全稳定约束转化成相应控制变量的不等式约束,并以此作为OPF计算的附加约束条件,通过OPF和预防控制2个子问题的相互解耦,交互迭代得到OTS的解.以广东电网为仿真算例验证了算法的有效性.     

含VSC-HVDC的暂态稳定约束最优潮流

提出运用轨迹灵敏度法将含电压源换流器的高压直流(voltage source converter-high voltage direct current, VSC-HVDC)输电的暂态稳定约束最优潮流问题转化为含VSC-HVDC 最优潮流和含 VSC-HVDC 暂态稳定2个子问题,避免直接求解混杂系统暂态稳定约束最优潮流所带来的困难。根据暂态稳定计算结果,求出连续系统状态量相对于发电机机械输入功率的轨迹灵敏度,据此求取最领先机和最落后机之间转移的有功功率,修改最优潮流有功出力的上下限,从而实现2个子问题的交替求解。在求得的转移功率满足系统暂态稳定约束后,通过二分法求得系统的最优转移功率。以IEEE39节点系统为算例,验证了轨迹灵敏度法对于求解含VSC-HVDC的暂态稳定约束最优潮流的有效性和合理性,算法实现简单,可处理多个预想故障。     

基于单机无穷大母线等值和轨迹灵敏度的暂态稳定最优励磁控制

为进一步降低电力系统暂态稳定控制代价,提出通过最优控制系统快速动态装置的设定值来保证系统在故障情况下的暂态稳定性。基于单机无穷大母线等值和轨迹灵敏度法,提出暂态稳定最优励磁控制二次规划模型,通过调整发电机电压调节器参考电压设定值来控制系统的稳定性。根据单机无穷大母线等值,在暂态稳定最优励磁控制模型中引入严格的暂态稳定判据;并借助轨迹灵敏度和稳定裕度指标提高计算效率。采用稳定裕度指标后避免寻找临界稳定轨迹,从而节省大量仿真时间。在新英格兰39节点10机系统和某省级692节点138机实际系统上的仿真结果验证了所提算法的可行性和有效性。     

基于有效集减空间逐次二次规划算法的电力系统暂态稳定约束最优潮流

暂态稳定约束最优潮流是实现电力系统动态安全性和运行经济性协调的一种有效方式。针对已有研究中求解算法计算效率低、内存使用量大等困难,提出使用有效集减空间逐次二次规划算法求解该问题。该方法能够利用暂态稳定约束最优潮流问题中低自由度的特点,显著降低计算复杂性。引入有效集方法,在求解二次规划子问题时滤除不起作用的不等式约束,缩减子问题维度,减少了计算量。基于一系列测试算例的分析结果表明,与已有算法相比,所提算法能够有效求解大规模电力系统的暂态稳定约束最优潮流问题。     

考虑DFIG桨距角参数优化的小干扰稳定约束最优潮流模型

现有小干扰稳定约束最优潮流(SC-OPF)一般选择同步发电机(SG)有功出力作为控制参数,当某些危险特征值受SG出力影响较小时,电网稳定水平改善效果有限。基于双馈感应发电机(DFIG)详细模型,推导风电系统危险特征值对控制参数灵敏度的解析表达,利用特征值灵敏度调节控制参数,从而改进现有SCOPF算法;同时优化SG有功出力和DFIG桨距角参数,以调整各自主导特征值。仿真结果表明,所提优化模型能够同时改善电网阻尼比和稳定裕度,并且减小经济损失。     

一种基于小干扰稳定约束最优潮流的实用化校正控制方法

当系统出现小干扰稳定问题时,采用在线校正控制的方法可以避免事故进一步扩大。基于小干扰稳定约束最优潮流(Small-Signal Stability Constrained Optimal Power Flow,SSSC-OPF),提出了一种校正控制的调度方法。根据混成自动控制理论,通过多次事件驱动控制使系统在经济性和安全性上趋优。由于该方法生成控制指令只需一次优化计算,因此决策速度快,提高了系统危急情况下调度控制的时效性,突破了其他方法无法实用化的效率瓶颈。WSCC-9、IEEE-39和IEEE-145三个系统的仿真结果表明:所提方法计算效率高,控制效果好,应用前景广阔。     

基于灵敏度分析和时域仿真的暂态稳定预防控制优化方法

根据临界切除时间灵敏度将暂态稳定约束条件线性化,简化了考虑暂态稳定约束的最优潮流(TSCOPF)问题的求解过程,为暂态稳定预防控制优化问题提供了一种新的解决方案。针对大系统临界切除时间灵敏度计算费时的实际问题,采用线路有功功率灵敏度筛选待调发电机的方法和并行计算技术以提高计算效率。WSCC 9节点系统标准算例和SGCC 9 177节点电网算例的仿真结果表明,所提方法具备良好的优化效果和工程实用性。     

含暂态能量裕度约束最优潮流问题的线性规划解法

提出了计及暂态稳定约束最优潮流问题的线性规划模型。利用暂态能量裕度的解析灵敏度分析方法表达暂态稳定裕度增量与控制变量增量之间的线性关系,以此显式描述暂态稳定性约束,并加入到常规线性化最优潮流的不等式约束中。并采用单纯形法求解。对WSCC3机9节点系统的优化计算结果表明,该模型能较好地保证系统的暂态稳定性,有效地解决系统运行的经济性和安全性的结合问题。     

电力系统暂态稳定预防控制算法综述

较为全面地综述了国内外关于电力系统暂态稳定预防控制的研究状况。首先通过对预防控制数学模型的分析,给出了预防控制算法在数学表达上的控制过程,并将预防控制算法分为三类,对约束转化技术,最优控制理论,灵敏度技术,单机无穷等效,非线性规划,智能优化等技术在预防控制中的应用做了一定的归纳,对不同算法在常用算例的优化结果做了总结比较。在评述各种算法基础上,对一些算法中存在的问题如初值变分、准确性、迭代次数等进行讨论,并指出了改进预防控制算法的研究方向。     

一种计及暂态稳定约束最优潮流的快速方法

给出了一种求解暂态稳定约束下最优潮流(OTS)的快速方法。在该方法中,首先将势能边界面法与最小二乘法相结合,建立系统暂态稳定裕度与系统运行参数变化之间非线性关系的函数表达式;然后基于该函数表达式形成暂态稳定约束条件引入到常规最优潮流(OPF)模型中,从而形成OTS问题的数学模型。该文建立的OTS分析方法不仅使得OTS的求解规模与常规OPF相同,而且计算量亦与常规OPF基本一样。对新英格兰10机39节点典型系统的算例仿真表明了该OTS分析方法的有效性。     

基于BCU法的多故障暂态稳定约束最优潮流计算

基于稳定域边界的主导不稳定平衡点（BCU）方法,求解暂态能量裕度对发电机有功和无功出力的解析灵敏度,再将暂态能量裕度约束直接加入最优潮流模型中,建立含多故障暂态能量裕度约束的最优潮流逐次线性规划模型。通过常规潮流计算、基于BCU法的暂态稳定及暂态能量裕度灵敏度计算、基于单纯形法的线性规划算法的交替求解,获得最优解。并对BCU方法和故障模式法进行了比较,在上述的交替求解过程中,故障模式法并不能保证能求出主导不稳定平衡点,但BCU方法能够给出可靠结果。新英格兰10机39节点系统的计算结果验证了所提方法的有效性。