基于负荷频率特性的低频减载方案优化

针对当前低频减载整定方案大都没有计及负荷重要性,及负荷切除对于系统频率恢复的灵敏性的问题,本文建立了同时考虑上述两种负荷特性的低频减载优化新模型。该模型基于对系统负荷的分类、设置与每类负荷对应的低频减载方案。在保证全局统筹切负荷的情况下,以系统切负荷量最小和频率偏移最小作为优化目标,基于机电暂态仿真与粒子群算法相结合的方法,对低频减载方案中各类负荷的各轮次切负荷比例参数进行优化,从而获得最优的低频减载方案。实际算例证明了本文方法的有效性与正确性。     

可控负荷参与低频减载的动态集群优化控制策略

智能电网环境下,可控负荷参与低频减载(under frequency load shedding,UFLS)协助电力系统辅助调频,成为了新型低频减载研究的重点。新型低频减载策略对于负荷调节的时效性以及准确性要求较高,但负荷的通信状态和用户被控意愿等问题会对调频减载结果造成影响。该文综合考虑上述问题,对负荷通信延迟、丢包进行建模,同时考虑用户被控次数,提出了一种新型集群控制策略。该文首先分析了简化的发电机–负荷模型下的通信状态对调频减载结果的影响,而后基于此提出了考虑通信状态与控制均衡的负荷群参与低频减载的优化控制方案。最后以IEEE3机9节点系统模型为例,对优化控制策略的效果进行验证。仿真结果说明了控制策略对负荷群的控制具有低延时、高准确性的特点,能够保证控制动作的及时性,从而抑制系统频率下降深度,减少频率调节误差,大大降低了系统失稳的风险。     

基于综合权值和广域测量的低频减载

低频减载一般采用分级延时逐次逼近的方法切除定量负荷,对负荷频率特性及其重要程度的综合考虑较少,常会造成过切、欠切等多方面的问题。因此提出用综合权值的方式统一考虑不同节点负荷频率特性差异、不同节点负荷重要性差异以及同一节点不同类负荷重要性差异,按综合权值由小到大确定负荷切除顺序。用基于广域测量的系统惯性中心频率的变化率来估计系统功率缺额,作为低频减载基本段的负荷切除量。将该方案用于IEEE39节点系统的一个三机区域在与主网解列后成为孤网的低频减载,仿真结果表明,该方案能够在尽可能少切负荷的情况下使系统频率尽快恢复,且能够减少重要负荷的供电损失,验证了该方案的有效性。     

考虑负荷频率调节效应系数的低频减载方案研究

目前的低频减载方案中,没有充分考虑负荷频率调节效应系数KL*在切负荷过程的作用,针对这一问题本文给出了一种考虑荷频率调节效应系数KL*的低频减载方案.该方案利用负荷频率调节特性,提出在低频减载基本轮应优先切除频率调节效应系数小的线路,保留频率调节效应系数大的线路.而在特殊轮频率在不断上升恢复时,应优先减载频率调节效应系数大的线路,保留频率调节效应系数小的线路,这样更利于系统频率恢复和系统稳定,并尽可能地减少负荷的损失.最后,对所提出方案进行数字仿真,仿真结果验证了该方案的合理性.     

频率的时空分布对低频减载的影响研究

基于电网网架结构、发电机组分布、机组参数及负荷类型等因素的影响,系统频率特性呈现为时空分布。由于系统频率是制定低频减载方案的依据,致使低频减载装置不能按照设计的理想状态动作。针对某地区电网解网事故,详细分析了功率缺额下系统频率的动态特性及低频减载装置的动作情况。基于频率的时空分布特性考虑低频减载装置动作后频率恢复效果、切负荷大小及切负荷类型等影响因子,分析了负荷特性对频率的影响,提出了分散切负荷和集中切大用户工业负荷的两种研究方案。研究结果阐明集中切大用户工业负荷可快速恢复系统的频率,并对居民负荷影响较小。因此,对实际电网运行、低频减载方案的制定具有重要的参考价值。     

交直流系统中低频减载与负荷恢复的静态优化算法

电网有功缺额时的频率控制,涉及快速低频减载和相对较慢的调速器动作。同时考虑两者的静态减载算法,初期减载量较小、频率恢复时间较长。文中基于控制效果的先后顺序,将频率调节过程分为2个静态阶段,即不考虑调速器效果的低频减载阶段,以及调速器投入及随后的负荷恢复阶段。计及潮流约束,采用非线性优化算法,求解交流和交直流系统的低频减载及负荷恢复问题。计算结果表明,文中算法减载量稍大,有利于频率的快速恢复;交直流混合系统中电压源变流器的瞬时调节特性,又使减载量比纯交流系统的减载量稍低。第2个阶段,结合调速器调节效果,将该算法应用于负荷恢复量的计算。算例分析验证了所提方法的有效性。     

计及调速器特性的低频切负荷方案的设计及分析

采用计及调速器的发电机经典模型,设计不同的低频减载方案,并对这些方案在不同系统功率缺额下进行低频减载频率变化的动态仿真来研究计及调速器时低频切负荷频率响应特性。定义了描述系统频率变化特性的指标参数,基于这些参数对仿真得出的频率响应特性曲线进行了定量分析和比较,讨论了切负荷方案设计中动作频率的整定对切负荷效果的影响。最后总结出了在计及调速器时低频切负荷方案设计中动作频率整定应遵循的规律,并给出了切负荷方案与发电机调速器相互协调、配合的关系。     

一种基于有序二元决策图的低频减载新方案

为控制电力系统大容量机组跳闸时频率下降的问题,需要设计可靠的低频减载方案。针对传统方案存在的不足,设计了一种考虑负荷模型和系统有功备用的低频减载方案。该方案通过故障后系统频率变化率来估算系统功率缺额,充分考虑负荷模型、系统备用的影响,确定切负荷量;根据负荷的频率调节特性确定切除的优先级;利用有序二元决策图(ordered binary decision diagram,OBDD)搜索切除方案可行解,针对可行解,考虑负荷的控制代价,确定最优的控制策略。该方案经在IEEE9节点系统上测试验证,能准确估算故障大小,并能快速得到最优切负荷方案,相比于传统的低频减载方案,具有自适应性强、控制代价小等优势。     

计及动态修正的自适应广域低频减载

传统分轮逐次逼近的低频减载方法,对系统运行变化缺乏足够的适应性,会造成过切、欠切等问题,所以提出一种基于广域测量系统计及动态修正的自适应低频减载策略。在低阶频率响应模型的基础上,考虑电压对不平衡功率的影响,利用较短周期内的系统响应轨迹估计系统不平衡功率;考虑系统频率自恢复调节能力,采用频率变化率变化梯度逐轮对减载量进行动态修正;各负荷节点减载量由计及负荷特性、发电机受扰程度的多因素综合指标确定。IEEE 68节点系统仿真结果表明,所提方法可有效减少负荷切除量,同时能明显缩短频率恢复时间,保证了系统的稳定运行。     

基于站域信息共享的低频减载策略

针对传统低频减载装置存在的问题,提出一种基于站域信息共享的低频减载方案,综合考虑负荷的各种影响因素,利用优序图计算出各种影响因素的权重占比,从而得到每个负荷的加权得分,将其按照从小到大的顺序排序 得到低频减载的最优方案.仿真结果表明,相较于传统方案,该方案的频率能够更快地恢复到正常运行范围内,切载能力更加精确.     

计及无功潮流影响的传输介数概念及其电网关键线路辨识研究

在潮流介数的基础上,考虑了线路在传输无功潮流方面的作用,提出线路传输介数并将其用于辨识电网关键线路。由于充足的无功支持是电压稳定性的基础,将无功传输的作用纳入到关键线路辨识方法中后,传输介数能准确地辨识出影响系统电压稳定性的重要线路。关键线路的连续故障会导致有功和无功传输通道的破坏,需要切除部分负荷以维持系统频率和电压稳定,故采用基于最优潮流的失负荷量作为故障线路重要性的评价指标,以验证具有高传输介数的线路在电网运行中承担关键作用。IEEE39和IEEE118节点系统算例表明,传输介数能够辨识出系统中影响节点电压稳定水平的重要线路,其辨识效果优于潮流介数,基于传输介数的电网关键线路辨识方法具有合理性和有效性。     

An improved under frequency load shedding strategy based on dynamic power flow tracing

Under frequency load shedding is an effective approach to maintain or restore the steady-state operation of the power system when frequency accidents occur. An improved under frequency load shedding strategy based on dynamic power flow tracking is proposed. The expression of the kinetic energy theorem in power system is derived and combined with the power flow tracing method to analyze the relation between system energy distribution and its frequency. The power system frequency influencing factors are then constructed and applied to find the reasons of frequency decline and to quantify the contributions of the mechanical power of the generators, the load power and the transmission losses for the frequency deviation. Finally, considering a variety of unbalanced power scenarios in the system, the modified load shedding strategy is designed. Based on the results of dynamic power flow tracing, the strategy can choose the suitable load node to control, and the defined load frequency contribution indicator is utilized to determine the load shedding amount which each control object undertakes. The proposed methodology is verified by the fault scenarios when the generator sets mistakenly cut off and the trip of important tie-lines in the IEEE 39-bus system. Compared with the conventional strategies, the proposed strategy is more selective, can reduce the blackout range, and improve the effect of stable frequency recovery.     

湖南电网"2.10"低频事故分析

阐述了湖南电网2005年2月10日的低频减负荷事故经过,对事故当日低频实际可切总量进行统计,并进行数字仿真,结果显示,系统的最低频率与频率记录仪实际记录的数据相一致,低频切负荷总量及轮次与实际较吻合,低频减负荷装置动作基本正确.并针对某些地区电业局低频减负荷装置误动的情况,提出了相关建议.     

An enhanced cascading failure modelintegrating data mining technique

Under frequency load shedding is an effective approach to maintain or restore the steady-state operation of the power system when frequency accidents occur. An improved under frequency load shedding strategy based on dynamic power flow tracking is proposed. The expression of the kinetic energy theorem in power system is derived and combined with the power flow tracing method to analyze the relation between system energy distribution and its frequency. The power system frequency influencing factors are then constructed and applied to find the reasons of frequency decline and to quantify the contributions of the mechanical power of the generators, the load power and the transmission losses for the frequency deviation. Finally, considering a variety of unbalanced power scenarios in the system, the modified load shedding strategy is designed. Based on the results of dynamic power flow tracing, the strategy can choose the suitable load node to control, and the defined load frequency contribution indicator is utilized to determine the load shedding amount which each control object undertakes. The proposed methodology is verified by the fault scenarios when the generator sets mistakenly cut off and the trip of important tie-lines in the IEEE 39-bus system. Compared with the conventional strategies, the proposed strategy is more selective, can reduce the blackout range, and improve the effect of stable frequency recovery     

基于综合贡献度指标的紧急减负荷控制多目标优化方法

紧急减负荷控制是应对特高压直流闭锁故障后输电断面潮流越限的重要技术措施。提出一种基于综合贡献度指标的紧急减负荷控制多目标优化方法,考虑可中断负荷对负荷切除总量、用户切除总数这2个目标函数的不同贡献程度,通过并行计算形成分布均匀的Pareto解。考虑发电机的二次调频能力计算负荷切除后的系统潮流,采用交流潮流校核对输电断面的功率越限量进行修正,求解满足计算精度要求并能够完全消除功率越限量的负荷控制方案。     

基于无迹变换随机潮流建模的主动配电网优化调度

为了解决风电和电动汽车大量接入主动配电网所引发的随机优化调度问题,利用基于无迹变换的随机潮流计算方法处理风电出力的波动性、电动汽车充电的随机性以及电网负荷的随机波动。进而建立了以电动汽车充电功率和分布式电源出力为优化变量,以配电网运行费用最小、有功网损最小和负荷方差最小为优化目标的主动配电网随机优化模型。同时,采用多目标粒子群算法对模型进行求解,并以改进的IEEE 33节点测试系统为例对该模型进行仿真。仿真结果表明:考虑不确定性和电动汽车有序充电的优化调度模型,可以有效地减少配电网运行的成本、降低网损和缩小峰谷差,验证了所提模型的正确性和有效性。     

大容量岸电系统接入电网的影响及优化策略研究

针对大容量岸电系统并网给电网运行带来的负荷波动大、电能质量差等一系列问题,提出了一种经济高效的补偿方案,旨在提高电网运行的稳定性和安全性。通过研究大容量岸电接入后电网的稳定性,包括岸电功率的波动性,对电网无功功率分布的影响以及系统电压、网损、潮流分布的影响等,建立了大容量岸电的出力模型,对船舶负荷接入的配电网运行状态进行了仿真。仿真结果表明,该方案可提高岸电接入系统的安全稳定性和电能质量,为促进岸电的快速发展和绿色港口的建设提供参考。     

考虑电动汽车不确定性因素的配电网分布式电源优化布置

分布式电源和电动汽车的规模化接入对配电网经济运行和电能质量产生了较大影响。分布式电源和电动汽车的功率具有不确定性。为实现分布式电源的合理配置,提出了一种考虑电动汽车不确定性因素的分布式电源优化布置方法。首先,以网络损耗最小、电压偏移最小和系统稳定性高为优化目标,利用机会约束规划方法建立分布式电源优化配置模型。然后,采用支持向量机算法和多目标粒子群算法对上述模型进行求解,得到其Pareto解集。以IEEE 37节点配电网为例对所提模型进行验证,结果表明该模型可以有效得到合理的配置方案。     

计及风电功率预测误差的备用容量计算新方法

风电出力的不确定性对于备用容量的配置具有重要影响。基于此,提出了一种计及风电功率预测误差的备用容量计算新方法。针对拉普拉斯分布形状调整不够灵活的问题,提出了一种改进拉普拉斯分布。并以此为基础,提出了一种发电机备用容量计算新方法。该方法首先以最小化发电成本为目标的最优潮流模型,对系统各机组的运行基准点进行求解;再按照鲁棒优化思想并结合发电机自动发电控制(AGC)的仿射模型建立鲁棒最优潮流模型求解各AGC机组参与因子;最后结合等概率转换原则求解系统的备用容量。算例分析表明,所提改进拉普拉斯分布模型拟合效果较好,且所提备用容量计算新方法能够综合考虑系统安全性和经济性的需求。     

基于高斯混合模型及近似线性规划的风电系统校正控制方法

提出一种基于高斯混合模型及近似线性规划的风电系统校正控制方法。考虑到风电及负荷功率预测误差的非高斯特性及相关性,建立了描述风电及负荷功率联合概率分布的高斯混合模型。考虑切负荷、发电机功率调整以及统一潮流控制器等控制措施,以控制代价最小为目标函数,构建了计及电压、频率及线路潮流等静态安全约束的风电系统校正控制优化问题的数学模型。为求解含不确定变量的非线性优化问题,依据高斯混合模型的性质,在稳态运行点的邻域内将非线性约束近似转化为线性约束,用线性规划方法求解,并不断迭代直至收敛。最后,将该方法应用于修改后的IEEE 10机39节点算例系统验证其有效性,与场景法的对比结果表明该方法求解效率较高,且具有较好的经济性。