基于Gram-Charlier级数的含风电电力系统静态电压稳定概率评估

可再生能源的波动性和随机性加剧了传统电力系统静态电压稳定评估的难度.为了有效计及风电出力不确定性对静态电压稳定评估的影响,提出了一种计及风电出力不确定性的静态电压稳定概率评估方法.首先,借助电力系统负荷裕度,推导各节点负荷裕度对风电注入功率的灵敏度,进而求解负荷裕度的各阶半不变量和负荷裕度的各阶矩.然后,结合风电所连节...     

考虑新能源发电不确定性的静态电压稳定故障筛选与排序方法

为了有效地分析电力系统设备故障和新能源发电不确定性对系统静态电压稳定的影响,提出了一种考虑新能源发电不确定性的静态电压稳定故障筛选与排序方法。假设各新能源发电出力为均值,建立N-1故障场景下确定性的电压稳定临界点模型,根据所得的故障后负荷裕度筛选得到严重故障集。考虑风电和光伏发电的随机分布,建立故障场景下的电压稳定概率评估模型,采用随机响应面法求解获得故障场景的负荷裕度累积概率分布。根据负荷裕度累积概率分布,设计了2种故障后系统电压稳定性的排序指标,确定严重故障集的排序。IEEE 118节点标准系统的计算结果表明,所提故障筛选与排序方法是有效的,可以甄别和排序各故障场景下系统的概率静态电压稳定性;根据故障排序结果构建的电力系统概率电压稳定域有助于对概率稳定边界的分析和研究。     

基于风-荷典型日聚类的电力系统静态稳定裕度评估

随着新能源占比的提升,在确定电网典型运行方式时,必须考虑风-荷典型日的选取及其波动性对电力系统静态稳定裕度的评估,以保证电网稳定运行。提出一种基于风-荷典型日聚类分析的电力系统静态稳定裕度研究方法;给出了一种基于动态时间弯曲和密度冠层的改进K-means的聚类分析方法来确定风-荷的典型波动特性;采用改进二分法搜索连续潮流法,建立了考虑典型日源荷波动的电力系统静态稳定裕度指标体系,以定量评价并确定风-荷波动对系统稳定性的影响,从而为准确辨识系统薄弱点及确定运行方式提供依据。经修改后的IEEE 39节点系统验证,对比分析了不同典型日、不同风电渗透率下电网静态稳定裕度变化趋势与薄弱点,验证了所提方法的准确性和有效性。     

基于拟蒙特卡罗模拟和核密度估计的概率静态电压稳定计算方法

概率静态电压稳定计算能考虑电力系统中的随机因素,获得稳定裕度的统计数字和概率分布,是传统确定性的电压稳定计算方法的有效补充。文章研究了基于模拟法的概率静态电压稳定评估方法,通过引入拟蒙特卡罗模拟获得输入随机变量样本,以提高模拟法的计算效率,并采用基于扩散方程的核密度方法以准确获得稳定裕度的概率分布函数。将所提算法应用于IEEE 118节点系统和某省级电网的静态电压稳定分析。计算结果表明:相比于常用的模拟法,所提算法仅需要较少的采样规模即可获得较高的计算精度;随着外部直流馈入功率的增加和内部发电机开机的减少,该省网在低谷时段的电压稳定裕度低于峰荷时段的稳定裕度,即系统轻载时更加逼近稳定运行临界点。     

考虑风电概率特征的静态电压稳定在线评估方法

随着我国风电场装机容量的不断增加,风电场并网对电网静态电压安全的不利影响开始凸显,迫切需要对大规模风电并网情况下电力系统静态电压稳定的安全性进行评估。针对上述问题,提出了考虑风电概率特征的电压安全评估方法。首先,统计风电波动的概率特征,获取系统运行状态的概率分布;然后,应用基于广域测量下的戴维南等值方法计算各风电随机出力状态下各节点戴维南等值参数;最后,依据戴维南等值参数求取静态电压稳定裕度指标评估系统静态电压稳定状况。该方法将静态电压安全与概率分析充分结合,仅依据单状态断面即可评估系统静态电压稳定裕度,计算简单、迅速,适用于含风场电力系统静态电压安全稳定的在线监测。利用IEEE 9节点算例验证了所提方法的可行性和有效性。     

一种基于连续潮流的在线静态稳定综合评估方法

基于负荷裕度计算的电力系统静态电压稳定评估已经成为现代能量管理系统中的一个基本任务。传统方法大多没有考虑负荷的静态电压特性,没有计及有载调压变压器分接头与并联电容器的自动投切、低压减载等动作的作用,也没有计及线路热约束及其继电保护动作造成的开断对于负荷裕度的影响。因此,电压稳定评估得出的功率裕度与实际脱节,无法满足安全预警与预防控制的需求。文中提出一种基于连续潮流技术的在线静态稳定综合评估方法,计及了负荷的静态电压特性,考虑了自动装置和线路保护动作的作用。对中国某省网系统的实际应用表明,该方法比传统方法更具有实用价值。     

特约主编寄语

<正>大力发展新能源是实现国家“双碳”战略目标的必由之路。随着新能源和电力电子装备渗透率的不断提高,电力系统的源/网/荷侧电力电子化程度日益加深。新型电力系统惯量支撑力度弱、出力不确定性强、频率调节能力和阻尼特性差,故障场景下系统频率失稳风险显著增大。新型电力系统频率响应相对传统电网呈现三个新特性。首先,其运行方式随机多变,惯量具有时变和空间分布差异特性导致了惯量时空分布差异化,频率响应精确建模难;其次,大量异质化的源/网/荷/储调频资源的引入导致频率动态稳定机理复杂,频率稳定分析难;最后,多元可控资源参与调频急剧增加了控制决策的维度和复杂度,频率稳定控制难。这些新特性给新型电力系统频率稳定分析和控制带来挑战。     

基于相量测量的电压稳定裕度在线评估

超高压、大容量、远距离电能的传输和电力市场化等因素使电压稳定问题成为严重威胁电力系统安全稳定的主要隐患之一,研究一种快速、可靠的电压稳定裕度在线评估方法是十分必要的。提出了一种基于相量测量装置的电压稳定裕度在线评估策略,该方法根据电力系统在重负荷情况下网损增长率特性确定电压稳定裕度评估指标,利用相量测量装置提供的节点相量信息可以快速实现电压稳定裕度的在线评估。IEEE 39节点算例仿真验证了该方法的正确性和有效性。在相量测量装置不断推广的情况下,该方法对实现电压稳定的在线监控具有一定的现实意义。     

受端电网暂态失稳场景识别及控制措施优化

受交直流耦合、网源发展不协调、新能源涉网性能不满足要求等因素影响，电力系统稳定问题日益突出。分析了受端电网暂态电压和功角稳定关联特性，基于暂态稳定机理探讨了暂态电压和暂态功角失稳为主导诱因的两种暂态失稳模式及其具体演化过程。随后梳理并验证了电网布局、电源结构、网源协调、电源分布、源荷互动等方面的优化控制措施对提升暂态稳定的效果，避免了采用限制机组出力的传统稳定控制措施。暂态失稳模式演化过程的梳理及仿真分析研究为受端电网关键机组暂态失稳场景的识别、控制措施的制定提供了可靠参考。     

计及新能源影响静动态结合的电网脆弱节点辨识

随着新能源发电的快速增长,其所具有的随机性、波动性不确定给电网脆弱节点辨识带来了新的挑战。提出了一种考虑新能源不确定性的电网静动态结合的脆弱节点辨识方法。该方法在静态辨识中采用区间数表示新能源的不确定性,提出了基于区间直流潮流的最小切负荷模型计算各节点的区间静态脆弱性评估指标。在动态辨识中,提出基于单机等效延伸方法计算各节点的稳定性裕度,并根据稳定性裕度的正负对应计算各节点的动态脆弱性评估指标。最后建立基于熵权法的电网脆弱节点综合评估方法。IEEE-39节点算例仿真结果表明,该方法能准确快速地辨识新能源接入情况下电网中的脆弱节点。与已有脆弱节点辨识方法相比,该模型更符合新能源接入下电力系统实际运行情况。通过研究发现新能源的随机性、波动性不确定对节点脆弱性具有就近影响原则,为新能源电源在智能电网中的规划提供指导作用。     

基于主动响应负荷电压调节的预防控制策略

特高压交直流输电和可再生能源发电的增加使得电力系统复杂程度加深,特别是特高压直流输电的容量巨大,一旦发生直流闭锁故障,受端电网发生严重功率缺额,将给电网的安全稳定运行带来巨大冲击,常规处理措施则会切除大量负荷,造成重大经济损失。而采取适当的措施进行预防控制则可以增加电网的稳定裕度,减轻发生故障时电网的压力。文章基于主动响应负荷的分类定义,根据电压响应型负荷的ZIP模型说明其电压特性,然后通过OLTC调压手段,结合负荷主动响应的特性,提出基于主动响应负荷电压调节的预防控制策略,提高静态电压值,从而可以有效的降低事故发生的可能,并在发生事故后,提高暂态电压裕度,从而减少需要切除负荷的量。在河南算例中的仿真结果表明了该策略的有效性。     

结合证据理论和双层规划的电压稳定不确定分析

提出了一种基于证据理论和双层规划的含风电系统静态电压稳定不确定分析方法。首先,以证据理论中基本可信度分配的概念来描述风速不确定性,建立了静态电压稳定不确定分析模型。然后,通过构造多个风电场风速的联合可信度分配,建立风速的若干个超立方体域,从而将原电压稳定不确定分析问题转化为超立方域内最远和最近电压稳定临界点问题。最后,采用双层规划方法分别求解最远和最近临界点问题,得到各超立方域的负荷裕度最大值和最小值,并合成负荷裕度的信任累积概率分布和似然累积概率分布。IEEE 118节点和IEEE 300节点标准系统的计算结果表明,相比传统概率方法,所提模型与方法能够有效描述风速的客观不确定性和主观不确定性信息,利用负荷裕度的信任和似然分布可确定系统发生电压失稳的最小和最大概率,符合电力调度人员的思维习惯。     

计及灵活资源调节潜力的高压配电网新能源接纳能力评估

风电、光伏并网装机容量的快速增长给电网的安全运行带来了巨大挑战,挖掘电网灵活性资源是保证新能源健康发展的有效途径。为此,提出了一种计及灵活资源调节潜力的高压配电网新能源接纳能力评估方法。首先,基于模糊C均值聚类算法生成风电、光伏和负荷典型场景集;然后,计及配电网水电和网架的灵活性,综合考虑系统的正常运行状态和N–1预想故障状态,以配电网新能源接纳能力最大为目标函数建立新能源规划模型;最后,选取某地区110 kV高压配电网进行算例分析,验证了所提模型及方法的有效性。     

计及灵活资源调节潜力的高压配电网新能源接纳能力评估

风电、光伏并网装机容量的快速增长给电网的安全运行带来了巨大挑战,挖掘电网灵活性资源是保证新能源健康发展的有效途径。为此,提出了一种计及灵活资源调节潜力的高压配电网新能源接纳能力评估方法。首先,基于模糊C均值聚类算法生成风电、光伏和负荷典型场景集;然后,计及配电网水电和网架的灵活性,综合考虑系统的正常运行状态和N–1预想故障状态,以配电网新能源接纳能力最大为目标函数建立新能源规划模型;最后,选取某地区110kV高压配电网进行算例分析,验证了所提模型及方法的有效性。     

考虑分布式新能源动态不确定性的配电网灾后时序负荷恢复方法

现有弹性配电网负荷恢复研究较少考虑到接入的分布式新能源出力不确定性及其动态更新对负荷恢复策略的影响,同时新兴的动态微电网技术能根据不确定因素的预测曲线灵活调整网络拓扑,进一步提升系统弹性。为此,提出了一种考虑分布式新能源动态不确定性的配电网灾后时序负荷恢复方法。建立了基于高斯Copula的不确定因素预测概率分布滚动修正模型,并提出了基于切片采样法的场景生成方法形成分布式新能源出力和负荷的典型场景;在考虑动态微电网划分的基础上,建立了配电网多时段负荷恢复模型;将滚动修正与负荷恢复模型相结合,建立了弹性配电网在线负荷恢复决策框架。所提方法在改进的IEEE 37节点馈线测试系统中得到了验证,算例结果表明其能充分考虑动态变化的不确定性以及灵活的配电网拓扑对负荷恢复策略的影响,从而有效提高系统的恢复能力。     

含风电场电力系统的负荷裕度概率分析混合方法

负荷裕度是电力系统静态稳定性分析中的一项重要指标。为评估风电并网后系统的电压稳定性,文章针对风速的随机特性提出了一种基于叠加性原理和半不变量法的负荷裕度概率分布求解方法。首先求得负荷裕度关于随机参数的灵敏度矩阵,然后在线性化后的系统上运用叠加性原理,将系统负荷裕度指标在期望值附近进行分解。在求得负荷裕度概率密度函数的基础上计算非正常运行状态下的系统电压失稳概率,有效评估电力系统的电压稳定状态。IEEE14节点算例系统上的仿真结果表明所提方法不仅计算简单、准确,而且计算效率也优于半不变量法。     

含风电机组的配网无功优化

研究了分布式电源中发展较为成熟的风力发电机组并网后配电网的无功优化问题,提出一种基于场景发生概率的无功优化综合指标,该指标由网损和静态电压稳定裕度两部分构成。基于该指标,提出一种新的无功优化模型。在该模型中,提出风电机组输出功率典型场景的选取策略,无功优化潮流计算中考虑了风电机组的特点,将其作为电压静特性节点处理。在求解方法上,采用基于自适应权重的遗传算法求解。算例表明,提出的模型和算法是可行的,对风电系统的运行具有一定的参考价值。     

综合灵敏度和静态电压稳定裕度的直流受端交流系统电压薄弱区域评估方法

提出综合无功-电压灵敏度与静态电压稳定裕度的直流受端交流系统电压薄弱区域评估方法,并在灵敏度及静态电压稳定计算中计及了负荷静态电压特性。以计及负荷静态电压特性的交直流电力系统潮流方程为基础,计算交流节点电压相对于直流落点无功功率的灵敏度;基于连续潮流法,计算计及负荷静态电压特性的直流受端交流系统静态电压稳定裕度,综合这2个指标识别电压薄弱区域。并进一步地比较了不同ZIP负荷占比、不同直流控制方式对直流落点近区交流系统电压薄弱区域评估的影响。