发输电组合系统可靠性评估中的最优负荷削减模型分析

介绍了基于直流潮流的负荷削减线性规划模型和基于交流潮流的负荷削减非线性规划模型的基本原理,对它们各自的优缺点进行了分析,并使用它们对 RBTS(RoyBillinton Test System)可靠性测试系统进行了评估.计算结果表明,直流潮流的负荷削减线性规划模型由于忽略了节点电压约束的影响,存在较大的模型误差,要得到精确的可靠性指标,应该使用基于交流潮流的负荷削减非线性规划模型.     

基于N-1原则的输电断面传送功率能力分析

输电断面传送功率能力分析是电力系统的一个重要研究课题,文中依据电网分析中广泛采用的N-1原则,研究了输电断面潮流在N-1静态安全约束下的传输功率能力,建立了断面传输功率约束的详细数学模型以及基于直流潮流的简化模型并给出了求解方法,特别针对复杂大规模互联电网建立了交流潮流与有功功率约束相结合的实用模型,并给出了以电力系统分析综合程序(PSASP)和用户程序接口(UPI)为计算工具的算法.通过实际系统中的算例表明,该方法简捷、可靠,能够满足实际电网分析计算需要,具有实用价值.     

计及静态电压稳定约束的交直流系统可用输电能力

为考虑不同控制方式下直流系统对交流潮流的影响,采用顺序求解法计算交直流系统潮流时,对交流系统雅可比矩阵的特殊节点元素进行了有效修正。将电压稳定局部指标L进行合理简化,简化后的L指标能够避免电压相量复数运算,有效提高了计算速度。在简化的L指标基础上,提出了计及电压稳定性约束的交直流系统可用输电能力优化模型。采用非线性原–对偶于内点法对优化模型进行求解,通过计算L指标研究不同的电压稳定裕度对系统可用输电能力和电压稳定性的影响。算例结果验证了简化L指标的合理性和优化模型的有效性。     

计及FACTS装置的可用输电能力计算

利用功率注入法,建立广义统一潮流控制器(generalized unified power flow controller,GUPFC)和线间潮流控制器(interline power flow controller,IPFC)的数学模型。将GUPFC和IPFC的目标控制约束及运行约束即内部功率平衡约束和考虑等效功率注入模型的潮流约束嵌入到最优潮流计算模型中,得到计及GUPFC和IPFC的可用输电能力(available transfer capability,ATC)计算模型,并利用跟踪中心轨迹内点法对模型进行求解。IEEE-30节点系统的仿真计算显示GUPFC对节点电压和多条线路甚至某一子网络潮流的灵活控制能力及IPFC对线间潮流的合理分配能力;同时验证模型和算法的有效性和可行性。     

交流潮流凸松弛约束发输电联合扩展优化规划

电力系统交流潮流方程是非线性非凸的,直流潮流是交流潮流的有功近似,输电网扩展规划数学优化方法使用线性的直流潮流。考虑到电源规划对输电网影响,在输电网扩展规划中增加发电机组待选集,构建发输电联合扩展规划。为求解交流潮流约束的发输电联合扩展规划,分析了交流潮流支路功率方程,提出了一种新颖的支路功率方程凸松弛方法,并建立了最优潮流凸松弛模型。为加强松弛的紧性,提出了电压相角近似约束,建立了交流潮流凸松弛约束的发输电联合扩展优化规划模型,该模型是混合整数二阶锥规划。最后使用IEEE RTS 24节点和IEEE 118节点标准算例,调用数学优化引擎GUROBI,测试了以上模型,对比了直流潮流约束和交流潮流凸松弛约束的发输电联合扩展优化规划结果。算例验证说明了该方法的有效性和意义。     

DFIG风电场经交流/柔性直流并网系统最优潮流与灵敏度分析

针对经交流和柔性直流(AC/VSC-HVDC)并网的双馈感应发电机(DFIG)风电场,考虑风速波动和电压源型换流器控制方式切换,引入直流潮流控制器,以交直流网损和直流电压偏移指标最小为目标,建立计及DFIG详细结构的最优潮流(OPF)模型,从而优化DFIG和VSC-HVDC控制变量。根据OPF拉格朗日乘子,建立目标函数对DFIG与VSC-HVDC控制变量约束灵敏度的解析表达式,以量化DFIG与VSC-HVDC潮流控制能力。给出IEEE 14节点系统的计算结果,验证了所提优化模型及其灵敏度分析的有效性和应用价值。     

基于容量边界与电压边界的潮流模型选择方法

在对配电网安全域(DSSR)、供电能力以及安全分析进行建模时,针对直流潮流模型选择缺乏量化依据问题,提出了基于容量边界与电压边界的潮流模型选择方法.首先,在DSSR交流潮流模型基础上,提出了容量边界和电压边界的概念.其次,基于馈线长度变化时二者的位置关系寻找临界长度,即容量约束或电压约束主导的分界点.若馈线长度小于主导分界点确定的临界长度,则容量约束更严格,可采用直流潮流模型;反之,电压约束更严格,应采用交流潮流模型.最后,针对中国城市、城镇和乡村配电网,计算得到不同导线型号、功率因数和调压措施的临界长度参考值.同时给出了导则中5类供电区域的潮流模型选择建议.     

考虑无功控制特性的交直流电网双解耦潮流计算方法

直流换流站的无功控制策略直接影响交直流电网之间的无功功率交换和电压运行情况,而现有潮流计算方法由于忽略交直流电网之间的无功电压作用,导致计算结果的准确性较低。为此,提出一种考虑直流换流站无功控制特性的交直流电网双解耦潮流计算方法。首先对交直流系统进行功率解耦,交流系统潮流计算时将直流等效为恒功率节点,进而根据交流侧母线电压结果计算换流变压器的分接头;然后将交流系统潮流方程进行PQ解耦,建立包含直流无功控制策略、直流侧潮流方程以及交流系统无功功率约束的无功优化模型,采用内点法求解得到电网电压和直流控制变量的准确解;最后以4回直流接入下的江苏电网为例进行仿真计算,结果证明了所提算法的有效性。     

考虑柔性交流输电系统设备控制的校正型安全约束最优潮流

为提升安全约束最优潮流调度的经济性与安全性,提出一种基于直流潮流的考虑柔性交流输电系统(FACTS)设备控制的校正型安全约束最优潮流模型。在线路故障发生后,通过FACTS设备校正措施,将线路潮流控制在其容许范围内。由于所提模型为大规模的非凸、非线性优化问题,难以直接求解,因此先采用大M法,将原非线性优化模型转换为混合整数线性规化模型,并采用Benders分解算法将转换后的模型分解为基态最优潮流主问题与N-1故障校验子问题。通过固定整数变量的方法,将非凸的混合整数优化子问题转换为线性规划子问题,从而能向主问题返回对应的Benders割。6节点系统与IEEE RTS-79节点系统算例验证了所提模型与算法的有效性。结果表明,考虑FACTS设备校正控制的安全约束最优潮流能有效提升调度运行的经济性。     

基于广域测量系统的电力系统热稳定安全域

给出汴入功率空间中满足输电线路热稳定性约束的电力系统安全域的快速计算方法.该热稳定安全域综合考虑了输电线路电流的有功和无功分量.通过有功静态安全域的数学表达式来描述输电线路有功电流与节点有功注入功率之间的数学关系;对于输电线路的无功电流与节点无功注入功率之间的数学关系,则由"修正的关联矩阵"和基本同路矩阵描述.计算所需的全部状态变量均采用广域测昔系统(wide area measurement system,WAMS)实测获得.以新英格兰39节点系统为例对该方法所确定的热稳定安全域进行校验,结果表明:由该方法所确定的热稳定安全域边界相比基十直流潮流模型的结果更精确:其计算量较采用交流潮流模型的逐点法更低.     

基于相对增益矩阵和 Prony 技术的南方电网FACTS 和 HVDC 之间交互影响分析

高压直流输电(HVDC)及灵活交流输电(FACTS)装置因其优良特性被广泛应用于现代电网中,但是其实际应用时间较短,加之其控制器的复杂性,使得对大规模交直流混联电网中 FACTS 装置之间及 FACTS 装置与 HVDC 间的交互作用的研究不够成熟和完善.文中以定量分析南方电网中FACTS 装置之间以及 FACTS 装置与 HVDC 系统间的交互作用大小为目标,建立了含 FACTS 装置和 HVDC 系统的多机电力系统的线性化模型,并详细阐述了引入不同 FACTS装置及直流系统时,控制变量、输出变量的选择及对代数方程的处理.接着对南方电网进行等值,利用该线性化模型推导出等值系统的传递函数,利用 RGA 方法找出 FACTS 装置之间以及 FACTS 装置与 HVDC 系统间的交互作用的大小.最后通过大扰动下的 Prony 分析验证了 RGA 分析结果的正确性.     

一种新型柔性交流输电技术的研究

阐述了分布式柔性交流输电系统(FlexibleACTransmissionSystem,简称FACTS)的概念及其分布式控制器的结构,对分布式FCATS控制器与目前集中式FACTS装置的结构与性能进行了对比。设计了基于有源可变电感的小容量分布式静止串行补偿器,验证了该补偿器的潮流控制作用。论述了实现低成本和高可靠性分布式FACTS补偿方案的可能性。     

Power system with multi-type FACTS devices states estimation based on predictor–corrector interior point algorithm

This paper addresses a state estimation problem of power systems incorporating various flexible alternating current transmission system (FACTS) devices. Static var compensators, thyristor controlled series compensators, and unified power flow controllers are considered since they represent various kinds of FACTS devices. By considering constraints of system buses and devices, the estimation problem can be formulated as a nonlinear optimization with constraints. An algorithm based on predictor–corrector interior point is applied to solve the problem. The IEEE 14- and 118-bus systems modified by incorporating FACTS devices are used as test systems to verify and demonstrate the effectiveness of the proposed algorithm. Numerical results indicate that the proposed algorithm performs better than the primal dual interior point based method even the presence of bad measurement data.     

Power flow control approach to power systems with embedded FACTS devices

This paper focuses on developing an approach to steady-state power flow control of flexible AC transmission systems (FACTS) device-equipped power systems. Based on a power-injection model of FACTS devices and an optimal power flow model, a novel versatile power flow control approach is formulated, which is capable of implementing power flow control incorporating any FACTS device flexibly. Different from existing FACTS device control approaches, the active and (or) reactive power injections are taken as independent control variables. Therefore, using this method, Jacobian matrix need not be changed, although various FACTS devices possess different physical models and different control parameters. Furthermore, it enables the integration of FACTS devices into the existing power system analysis and control programs efficiently. Physical limits of the FACTS devices are also considered in the model. Numerical results on a reduced practical system and a 1500-bus practical system with various FACTS devices are presented to illustrate the vigorousness of the proposed approach.     

FACTS对电力系统静态安全性影响评价指标体系研究

针对目前评价灵活交流输电系统（FACTS）系统稳态性能影响指标的不足,结合FACTS设备自身控制潮流和电压的工作特性,提出了一套全面评估FACTS设备对系统静态安全性影响的指标体系。建立了基于运行状况的晶闸管控制串联电容器（TCSC）、静止无功补偿器（SVC）、统一潮流控制器（UPFC）可靠性模型,并基于该模型提出了FACTS设备的控制策略,该策略以状态量越限值最小为控制目标。建立了采用蒙特卡罗仿真的概率评估算法。通过IEEE-57节点的计算验证了所提指标体系和算法的有效性。     

包含直流输电系统的公用信息模型的扩展

在对公用信息模型(CIM)研究的基础上,根据CIM规定的语义和语法,对CIM进行扩展,设计了直流系统特有的类,并在扩展CIM的基础上完成了交直流潮流框架设计。程序采用C 语言实现,使交直流潮流计算程序成为一个独立的、有良好接口规范和数据模型的应用组件,能够作为插件方便地嵌入能量管理系统(EMS)。     

Application of particle swarm optimization technique for optimal location of FACTS devices considering cost of installation and system loadability

This paper presents the application of particle swarm optimization (PSO) technique to find the optimal location of flexible AC transmission system (FACTS) devices with minimum cost of installation of FACTS devices and to improve system loadability (SL). While finding the optimal location, thermal limit for the lines and voltage limit for the buses are taken as constraints. Three types of FACTS devices, thyristor controlled series compensator (TCSC), static VAR compensator (SVC) and unified power flow controller (UPFC) are considered. The optimizations are performed on the parameters namely the location of FACTS devices, their setting, their type, and installation cost of FACTS devices. Two cases namely, single-type devices (same type of FACTS devices) and multi-type devices (combination of TCSC, SVC and UPFC) are considered. Simulations are performed on IEEE 6, 30 and 118 bus systems and Tamil Nadu Electricity Board (TNEB) 69 bus system, a practical system in India for optimal location of FACTS devices. The results obtained are quite encouraging and will be useful in electrical restructuring.     

交直流系统可靠性评估

直流系统传输容量大、元件多、故障率高,对电力系统的可靠性影响较大.随着实际系统中直流输电工程的陆续投运,迫切需要研究如何定量考虑直流系统对系统可靠性的影响.文章根据双极直流系统的结构和特点,采用故障树分析法,将直流故障结果分为单极停运、双极停运和容量降低;然后应用频率和持续时间法计算得出直流系统的多状态模型嵌入发输电系统可靠性评估软件中;并在系统状态分析中考虑了直流控制措施的影响.建立了交直流混合系统可靠性评估的模型、算法及指标体系,并开发了相应软件.对南方电网2005年规划方案的500kV交直流系统的评估结果验证了所提出的算法和软件的可行性和有效性.     

智能电网中面向服务的智能柔性交流输电系统

智能电网中的智能柔性交流输电系统(flexible AC transmission system,FACTS)面临装置平台相关性强和装置间差异性很大的问题,为此,建立智能FACTS装置的分层参考模型,如功率层、驱动层、实时层和应用层,通过层与层间的电气隔离和应用隔离,使具体的智能FACTS装置功能抽象成为软、硬件相结合的服务元并具有标准定义的服务;把智能FACTS中众多服务元进行组织,建立面向服务的智能FACTS构架,即具有统一服务接口的非层次结构,并定义响应服务时服务元与服务接口间、服务元与服务元间关系,大大提高整个系统对服务进行组织、管理和调用的效率。