配电网最大供电能力与N-1安全校验的对比验证

最大供电能力(TSC)是配电系统一个新的重要指标,但目前TSC计算结果是否准确、如何衡量TSC的准确性,这一基础性问题尚未解决。文中采用与传统的N-1安全校验对比来验证TSC准确性。首先,介绍了目前主要的TSC计算方法以及主变压器N-1安全校验方法;然后,设计了对比验证的指标与方案;为便于衡量误差,给出了一种N-1安全校验和TSC计算相结合的逼近法。大量算例对比验证发现,目前文献给出的供电能力计算方法均存在一定误差。通过分析误差规律发现,未将负荷细分到馈线且假设主变转带负荷连续可分是造成误差的主要原因。     

有源配电网的全象限安全域

针对有源配电网,提出了全象限配电系统安全域(TQ-DSSR)的概念与模型,并观测归纳城市配电网TQ-DSSR的拓扑特性。首先,讨论了有源配电网的正常运行约束与N-1安全性,再进一步建立TQ-DSSR模型。其次,观测TQ-DSSR的二维截面,与传统配电系统安全域(DSSR)对比发现,最显著的区别是TQ-DSSR由单象限域变为全象限域。对于以供电功能为主的城市配电网,TQ-DSSR的形状与DSSR相同,可能呈现五边形、梯形、矩形或三角形,但斜边与坐标轴在域方向夹角不只为45°,还可能为135°;TQ-DSSR最安全点为分布式电源出力最大且负荷空载工作点,不再是传统的零负荷坐标原点;TQ-DSSR状态空间中的安全性满足广义单调减性,即当割集净负荷增加时安全性降低或不变。TQ-DSSR模型反映了有源配电网中节点与支路潮流均有反向的基本特征,为后续考虑储能、微网与负荷响应等元素的完整智能DSSR奠定了基础。     

基于负荷恢复策略的配电网N-1安全评估

配电网一般辐射状运行,任何故障都可能导致部分负荷的瞬时或永久失电。配网中故障后的失电负荷往往可以自动或手动实现复电,因此考虑恢复控制因素的系统故障后失电负荷情况,更能表征配电网当前运行的安全性。首先给出了以恢复更多失电负荷为目标的恢复模型,该优化模型具有混合整数非线性的约束形式,可由CPLEX软件有效求解。在此基础上结合配电网 N?1故障仿真,建立了安全评估的指标。算例结果验证了该评估方法的有效性。     

配电网安全域的实证分析

完成了具有一定规模的实际配电网安全域(DSSR)实证研究,并应用于该电网的夏季大负荷分析。首先,简要介绍了现有的DSSR概念和理论,并针对调度部门需求对安全评价方法与安全控制方法进行了实用化改进。其次,在天津市核心城区选择了一个4.82km2的完全配电自动化覆盖的配电网,根据电网数据计算出该电网的安全边界方程,再进一步验证了该安全边界在电网运行中是实际存在的。最后,基于DSSR对夏季大负荷数据进行了安全分析,并将分析结果与已有安全分析报告对比。对比表明,计算得到的安全边界准确地反映了该电网的N-1安全运行范围,对于夏季大负荷的分析结果也与实际情况相符。     

面向智能配电系统的安全域模型

智能配电系统将具备快速的网络转供能力,变电站在下级配电网的支持下能够超越传统导则显著提高满足安全边界的最大负载率,因此,有必要研究能精确计算配电网安全边界的方法。文中将安全域方法应用于配电系统,提出了基于N-1安全性准则的配电系统安全域(DSSR)的概念和模型;定义了运行点相对于DSSR边界距离的计算方法;提出了基于DSSR的安全性评价方法及初步的安全控制方法;通过算例验证了模型及方法的有效性。     

配电网安全域的全维观测

提出了配电网安全域(DSSR)全维观测的概念与方法。首先,在总结现有2维、3维投影观测不足的基础上提出全维观测的概念。其次,提出一种基于安全距离的全维观测方法。该方法包括以下内容:(1)定义DSSR的等效半径,即原点到所有有效安全边界的距离;(2)通过DSSR半径的折线图和雷达图进行全维可视化,以观察域的特征和凹陷;(3)定义凹陷指标和形状畸变指标量化描述域的凹陷程度和圆润程度;(4)分析凹陷对应的边界表达式,得出凹陷原因及改善方案。最后,进行算例验证并与投影法对比。上述方法能完整地观测高维域的形态,发现投影法难以发现的隐藏缺陷,为安全域信息的深度挖掘提供了新的工具。     

N-0安全的城市配电网安全域与供电能力

现有的配电网安全域与供电能力大都基于N-1安全准则,文中提出了N-0安全(即正常运行约束下)的城市配电网安全域模型和供电能力模型。首先,分析了研究N-0下的安全域及供电能力的必要性。然后,分别提出了N-0下配电网安全域和供电能力模型及供电能力曲线的概念和数学模型。最后,通过算例验证了所提模型的有效性,并分析了安全域与供电能力在N-0和N-1下的区别、联系以及在运行和规划中的使用方法。     

高维模型表达技术在N-1有功响应静态安全域中的应用

高维模型表达(HDMR)技术在描述系统输出量与多输入量之间关系方面具有独特性能,而电网潮流状态量与网络多个节点注入量间正好符合相关属性。基于此,将HDMR技术应用于N-1有功响应静态安全域问题:通过典型样本辨识关键支路潮流与电源和负荷功率间的HDMR关系,并在其他支路发生断线时,结合灵敏度和补偿法对已辨识HDMR关系进行修正,以避免针对新的拓扑耗费大量时间进行模型重建;针对直流潮流应用于静态安全域分析精度不高的问题,用支路潮流HDMR关系替代常规潮流方程,以提高分析效率和精度。在已知部分发电机有功功率变化范围的情况下,提出一种计算其他关注节点子集功率变化安全域的方法,可重点监视其功率变化后系统是否仍处于安全状态。算例表明,HDMR模型可以拟合潮流关系,并能够应用于静态安全域问题。     

电力市场日前N-1安全校正模型及算法

在电力市场环境下,系统的运行方式多变,发生输电安全阻塞的概率大为增加.针对当前具有合同电力与竞价电力的电力市场运行特点,提出了一种日前N-1安全校正的数学模型及算法.模型中以电厂与负荷的调整费用最小为目标函数,以线路在正常网络与N-1故障网络下线路潮流与断面潮流不越界及机组满足爬坡功率为约束条件.在目标函数中将发电功率中的竞价电力与合同电力分开,负荷功率中的可切除非重要负荷与重要负荷分开,对于不同类型的发电功率与负荷功率赋予不同的权重;在构造线路约束集时,采用实用的有效约束集方法减少约束线路数.省级电网算例验证了所提算法的正确性和有效性.     

运用N-1原则提高电力通信安全稳定性

运用N-1原则,排查厂站电力通信系统安全隐患,为设备电源、SDH网络与保护通道优化提供改造思路;加强了电力通信系统的运行管理,提高了厂站电力通信安全稳定性。     

考虑N-1安全约束的分布式电源出力控制可视化方法

配电网运行需满足N-1安全准则,而现有文献中的分布式电源(DG)优化运行模型均未计及N-1准则,所得出力策略未必满足系统安全要求。为解决这一基础性问题,提出了一种考虑N-1安全约束的DG出力控制可视化方法。首先,介绍了配电系统安全域理论,给出了安全域、安全边界和安全距离的概念、模型和意义。其次,利用坐标变换技术,定义了风光转换系数,以研究以风电和光伏发电为代表的DG组合的出力特性。然后,分析了考虑节点电压限制和N-1潮流约束的DG出力上限求解方法。此外,以每条馈线为研究单位,给出了DG出力控制可视化流程。最后,通过修改的IEEE RBTS-Bus4配电系统算例进行了验证,结果表明建立的DG出力控制方法具有合理性和可视化的特点,并能满足N-1安全。在保证资产效率最大化的同时,此法为含DG的配电网在线安全监视、评价提供了一定的理论和实践凭据。     

配电网安全域的二维图谱

提出了配电网安全域(DSSR)图谱的概念,并绘制了无源配电网和2种典型有源配电网的DSSR二维图谱。首先,给出了DSSR图谱的定义和绘制方法。DSSR图谱是某一类型配电网所有可能的安全域二维图像的集合,包含了域的象限、形状等图像特征。然后,针对无源配电网、高渗供电网(容量渗透率约为40%)和自给网(容量渗透率约为100%),分别绘制其N-0(正常运行)和N-1的2套DSSR图谱。最后,对比分析了不同渗透率下的DSSR图谱变化规律。DSSR图谱的建立使得DSSR二维图像研究更具系统性,有助于直观理解配电网安全运行范围的几何特征。     

考虑UPFC控制模式的N-1安全约束最优潮流及应用

统一潮流控制器(UPFC)能有效解决电网潮流分布不均引起的一系列问题,近年来受到广泛关注。为进一步挖掘UPFC控制潜力、提高电网运行的安全性,提出了一种考虑UPFC控制模式的N-1安全约束最优潮流模型。首先,建立了考虑UPFC双回线结构的等效功率注入模型;其次,结合中国苏州南部500 kV实际电网算例,分析了UPFC控制模式对静态安全性的影响,指出了在潮流优化过程中考虑UPFC控制模式的必要性;最终,构建以静态安全裕度为目标的优化模型,并在优化的过程中充分计及UPFC控制模式对系统N-1故障后潮流分布的影响,实现系统运行参数与UPFC控制模式的共同择优。基于苏州南部电网的仿真算例表明,所提的潮流优化方法能够充分挖掘UPFC的静态控制潜力,显著提高系统的静态安全水平。     

An Optimal N-1 Secure Operation Mode for Medium-voltage Loop Distribution Networks Considering Load Supply Capability and Security Distance

With many uncertainties, such as intermittent distributed generations and time-varying loads, penetrated into distribution networks, the load supply capability operating point has not been sufficient to guide power system operation for no security margin guarantee. To address this fundamental problem, an optimal operation model for interconnected distribution networks is proposed in this paper with the consideration of both security and efficiency of systems. The uncertainty, a feeder or substation transformer N-1 contingency, is taken into account and conductor thermal constraints after feeder or transformer failure are also incorporated into the formulated multi-objective model. The nonlinear optimization model is solved by a hybrid algorithm combining normal boundary intersection and sequential quadratic programming. The optimal load distribution solution on feeders and transformers can be obtained, which provides a trade-off between two defined indices, load supply capability adequacy and variation coefficient of security distance. Compared with conventional distribution loadability, case studies carried out on a test distribution network and a real urban distribution system in China demonstrate the effectiveness of the proposed model and solving method. The N-1 security margin is verified when increasing load demand.     

Loadability formulation and calculation for interconnected distribution systems considering N-1 security

Traditional distribution loadability applies to radial systems; this paper proposes a new concept of loadability considering N-1 security principle for interconnected distribution systems, in which feeders are connected with normally-open tie-switches. Firstly, this paper presents a nonlinear model to formulate the N-1 loadability, in which network topology, thermal rating of lines and substation transformers, voltage limits and losses are considered. Secondly, Generalized Reduced Gradient (GRG) method is then used to solve the nonlinear programming problem. Meanwhile, a backward/forward sweep algorithm is also employed to solve the load flow calculation in the model. Finally, both an IEEE RBTS case and a real system are given to illustrate the proposed model and calculation method; and the accuracy is verified by the traditional N-1 contingency simulation.     

考虑电网N-1闭环安全校核的最优安全发电计划

提高发电计划的安全性和经济性是将短期发电计划应用于实际调度运行的关键.提出了将机组组合与电网线路N-1安全校核直接闭环的发电计划模式,实现了考虑线路N-1闭环安全校核的机组组合全空间优化,有效地提高了发电计划的安全性和经济性.基于该模式,提出了主、子问题一体摔制的最优奔德斯(Benders)分解方法,确保了分解协调的最优性和高效性,并且将起作用整数变量的识别方法嵌入主问题求解流程,进一步提高了安全机组组合模型的求解效率,为所提方法的实用化奠定了计算基础.理论分析和算例测试验证了所提最优闭环发电计划的最优性和高效性.