考虑柔性直流落点约束的最优主动解列断面搜索算法

当电力系统遭受严重扰动后,主动解列策略是防止灾害性大停电事故积极而有效的手段,其核心内容是搜索最优解列断面,通常理解为是一种含约束的组合优化问题。提出了一种基于谱聚类的考虑柔性直流落点约束的最优主动解列断面搜索算法,该方法通过谱聚类算法将电力系统的最优解列断面搜索问题映射为图的分割问题进行求解,直接求取最优解且计算速度较快;以最小有功潮流冲击为目标函数,最小化解列后系统潮流的改变提高了孤岛系统的暂态稳定性;考虑了基于电压源换流器的高压直流输电(VSC-HVDC)的终端落点作为约束条件,将VSC-HVDC的终端置于不同孤岛内可实现孤岛间功率的交换,降低了系统整体恢复稳定的成本。最后通过IEEE 10机39节点系统以及厦门系统实际算例的仿真验证,证明了该方法的有效性和快速性。     

电力系统主动解列断面搜索方法与孤岛调整策略

主动解列是一种基于电力系统实时动态信息的紧急控制手段。及时而恰当的主动解列可以阻隔故障传播,避免保护连锁动作可能导致的系统崩溃,有利于大扰动后电力系统的快速恢复。在此背景下,提出一种包括快速搜索解列断面和优化调整孤岛的系统主动解列方案。首先,对在机器学习领域发展起来的谱聚类算法进行改进,提出含约束谱聚类算法,以计及发电机组的同调约束,从而将解列断面搜索问题转化为广义特征值求解问题。为克服在含约束谱聚类算法中采用传统k-medoids算法存在的对初始中心点敏感、搜索效率低的缺点,提出改进k-medoids算法并将其与约束谱聚类算法相结合,以求取最优解列断面。然后,对于解列后每个不满足安全约束的孤岛,优化调整其发电机组出力,必要时也可削减一些负荷,以维持每个孤岛的安全运行。最后,以IEEE 118节点系统和实际电网为例,说明所提方法的可行性和有效性。     

考虑无功功率的大电网主动解列最优断面搜索策略

主动解列是指当大电网遭受大扰动失去同步时,主动断开一系列线路将电网切割为多个电力孤岛以防止事故进一步扩大的一种控制方式。本文提出一种考虑无功平衡的大电网主动解列最优断面搜索策略。该策略容许在不对电网进行化简的前提下,搜索同时满足电网有功与无功平衡的最优解列断面。并通过对华中电网算例仿真及波兰电网算例验证该策略的有效性以及正确性。     

考虑同调约束的电力系统主动解列断面的搜索方法

电力系统主动解列是避免发生大停电事故和系统崩溃的有效保护措施,需要及时、准确地确定解列方案。文中提出一种考虑发电机同调约束的最佳解列断面的搜索方法。首先基于故障后广域测量系统(WAMS)提供的实时动态响应信息,利用改进拉普拉斯特征映射算法在线识别同调机群,利用发电机同调虚拟节点聚合同调机群,减小解列断面的搜索空间,然后利用加权拉普拉斯分群策略得到初始的解列断面。最后考虑断面有功功率的方向,利用启发式变邻域搜索算法确定最佳的解列断面,使得解列后各孤岛的净不平衡功率最小。文中方法能充分考虑不同故障模式所带来的同调行为的差异性,使得主动解列控制具有选择性和鲁棒性。通过新英格兰39节点系统验证了所述方法的有效性和适应性。     

基于贪心算法的自适应解列断面自动搜索方法：(一)解列指标体系与算法设计

现有的解列断面搜索方法仅能考虑发电机同调、孤岛功率平衡等少数约束条件,在大系统的解列断面搜索过程中需要事先人工化简系统,无法实现从在线调度数据出发自动获得解列断面。文中以交直流系统的自适应解列控制为研究目标,提出了交直流电网解列指标体系,并设计了基于贪心算法的解列断面自动搜索方法。该方法根据系统发电机慢同调分群结果,确定解列孤岛数量及孤岛初始搜索节点,然后,对各孤岛一级相连节点进行评分,确定应该并入各孤岛的节点;最后,设计了解列策略校验环节。     

基于拓扑连通性约束遗传算法的主动解列断面搜索

随着大规模新能源互联电网的发展,电力系统发生连锁故障的风险越来越高,适当的主动解列可以阻止故障的传播。为解决主动解列断面求解过程中的系统拓扑连通性和计算复杂度高的问题,提出了一种含拓扑连通性约束遗传算法的主动解列断面搜索方法。该方法首先构建了解列断面搜索的数学模型,然后基于图论知识提出了一种系统拓扑连通性约束,并加入到遗传算法中。同时提出了一种系统拓扑简化和预处理方法。最后将简化后的系统拓扑和数据输入到含拓扑连通性约束的遗传算法中进行主动解列断面的求解。IEEE 118节点系统算例表明,所提算法能够保证求解出的主动解列断面具有拓扑连通性且有功功率基本平衡,系统拓扑简化和预处理方法能够有效提高算法的运行效率。     

解列后孤岛电网电压失稳机理探讨

电网因故障解列后由于功率缺额孤岛频率一般会下降,而实际电网事故中存在解列后功率缺额情况下孤岛电压失稳且伴随频率上升的现象。利用负荷功率与基本电气量的关系探究网络视在功率传输极限,并从理论上分析电压稳定的静态运行点。通过仿真算例从孤岛网络、负荷电压-功率特性两方面对解列后孤岛电网电压失稳机理进行研究,分析指出解列后负荷视在功率接近网络的视在功率传输极限时,网络极限会制约负荷功率的增长。进一步从各时间断面的视在功率传输极限的角度出发,分析网络极限与马达负荷的制约机理,指出短路故障后马达吸收无功是造成孤岛电压失稳的重要诱因,从而揭示电压失稳后低负荷电磁功率是孤岛低压高频的本质。研究成果可为孤岛电网运行方式安排以及集中切负荷、低压减载措施提供参考。     

对等控制孤岛微电网的静态安全风险评估

间歇性可再生能源发电出力的随机性、波动性及缺乏主网的支撑,增大了孤岛微电网系统的安全稳定运行风险,由此有必要对其进行静态安全性评估。安全分析准则和潮流计算是电力系统静态安全风险评估的基础。针对对等控制孤岛微电网的特性,提出结合N-1事故与解列方案的静态安全分析准则;并计及故障解列后孤岛系统的无平衡节点特性及存在的不确定性因素,提出基于LMIL(Levenberg Marquardt method with inexact line-search)算法的随机潮流模拟法,计算解列孤岛系统的随机潮流,进而得到考虑频率越限风险的静态安全风险指标的概率分布,以更全面地评估系统的静态安全水平。以17节点孤岛微电网测试系统为算例,验证了所提评估方法的正确性和有效性。     

基于半监督谱聚类的最优主动解列断面搜索

主动解列最优断面搜索是依据广域测量信息,在大电网遭受大扰动失步崩溃之前,依据实时工况和运行方式,快速准确求取电力孤岛划分的紧急策略。然而,在实际大系统的求解中,计算复杂度呈几何指数增长,是一个NP难题。提出了一种半监督谱聚类算法,首先采用最小复合有功潮流冲击的目标函数和机组同调/分离等相关约束构建详细解列断面搜索模型,然后将最优断面搜索的优化求解过程,映射为约束谱聚类对静态图分割的松弛解求取过程,最后通过改进的PAM聚类算法选择最优主动解列断面。上述过程,在不丢失全网信息前提下,降低了时间复杂度,IEEE 118标准算例和四川电网实际系统的仿真验证,证明了该算法的正确性、有效性和快速性。     

计及动作时序的电网在线快速主动解列策略计算

失步解列是保障电力系统安全稳定运行的关键技术之一,但常规研究利用强假设对解列后的动态过程进行规避,其实际应用时面临解列失效风险。针对该问题,提出计及动作时序的电网在线快速主动解列策略。首先,基于两机失步振荡模型,分析2种不同场景下电压矢量变化特性,提取表征振荡中心漂移规律的几何特征,进而构建振荡中心定位判据,确定初选断面并搜索断面邻域;其次,基于暂态能量分析了动作时序对孤岛功角稳定性的影响,通过计算不同开断方式下线路开断引发的功率突变量,给出各断面的最佳动作时序,以满足解列后功角稳定性约束;依据孤岛稳定平衡点求解及不平衡功率最小原则,优选最终断面以保证解列后频率稳定恢复能力,最终实现解列控制在时间与空间上的协同,IEEE-9和IEEE-39节点系统仿真结果验证了所提策略的有效性。     

一种考虑发电机同调分群的大电网快速主动解列策略

针对当前主动解列研究中的快速性难题,提出一种考虑发电机同调分群的大电网快速解列策略。该方法在构建大电网图论模型基础上,第一步采用SW(Stoer-Wagner)算法求解发电机动态连接图的最小割,获得发电机分群结果;第二步以最小潮流冲击为目标函数,通过改进的Dinic最大流算法快速搜索最优解列断面。这两个步骤的解列策略,无需对全网进行化简,能够在线获得全局最优解列断面。通过对IEEE 118节点系统和华中电网系统的仿真计算,验证了该方法的正确性、有效性和快速性。     

数据驱动的同调机组分群及主动解列技术

新型电力系统发生区域性故障时系统的安全稳定性问题日益突出,主动解列作为防止故障扩散的有效手段在系统稳定研究中逐渐获得关注。从同调机组分群技术和解列断面搜索技术两个方面对主动解列开展研究,结合时频分析、特征提取和图论等方法,提出基于改进聚类算法的同调机组分群技术和基于多层图分割的解列断面搜索技术,并在IEEE-39节点标准测试系统中验证了所提方法的适用性。     

基于最大流最小截集定理的解列断面搜索方法

如何在系统发生失稳后快速寻找最优解列断面,是实施主动解列需要解决的重要问题。为解决系统规模增大而引起求解过程中的非确定性多项式难题,提出一种基于最大流最小截集定理的最优解列断面搜索方法。首先根据系统失步后发电机的分群信息,以最大流最小截集定理为依据构造容量网络;然后利用Ford-Fulkerson标号法缩小解列断面搜索空间;最后以不平衡功率最小为约束确定最优解列断面。通过新英格兰39节点系统算例验证了该方法的有效性及快速性。     

采用“分区+搜索”模式的大电网最优解列断面搜索方法*

针对大电网受到大扰动失稳后失步崩溃前应及时进行解列的问题,提出一种"分区+搜索"模式的最优解列断面搜索方法。该方法首先选择扰动前后各节点电压幅值和相角的变化量作为特征量,采用模糊C均值聚类算法将电网结构分为稳定区域、扰动区域和解列区域。然后以最小潮流冲击为目标函数,采用Edmonds-Karp算法和Dijkstra算法在解列区域求解出最优解列断面。该方法不需要对电网结构进行化简计算,且计算复杂度较低,可以在线获得最优解列断面。通过对IEEE 118节点系统和某实际大电网系统进行仿真计算,并与现有方法进行对比,证明了该方法的有效性和快速性。     

基于改进递归融合算法的电力系统主动解列断面搜索方法

电力系统主动解列作为电力系统三道防线的最后一道防线起着至关重要的作用。提出了一种新的电力系统主动解列断面搜索算法。该方法基于图割集的搜索算法,通过"定位+搜索"的二阶段方法来求出最终的电网解列断面。相比于其他方法,该方法具有如下特点:根据电流追踪法确定了解列断面搜索区域,减小了解列断面的搜索范围;保证了非解列区域结构的合理性,减小了解列之后潮流计算不收敛的可能性;未对解列断面搜索区域内的节点进行合并,避免了合理解列断面的丢失;运用改进的递归融合算法进行断面搜索,可以搜索出区域内的全部的解列断面。通过对新英格兰系统和IEEE-118节点系统进行解列断面搜索的仿真计算,验证了该方法的有效性和准确性。     

大电网互联格局下的解列断面双阶段搜索方法

针对大区互联电网受扰失稳后应及时进行解列的问题,提出了一种解列断面双阶段搜索方法。首先,基于有功对相角的灵敏度计算各母线节点之间的电气距离,利用K-medoids算法对互联电网进行预分区,再将子区域进行聚合,得到互联电网的初始简化结构图;然后,构建主动解列断面搜索的数学模型,设置有功不平衡功率最小的目标函数及约束条件;最后,利用改进的蚁群算法求解最优解列断面。结果表明所提出的双阶段解列断面搜索方法在不丢失可行解的情况下可将IEEE 118节点算例和某实际大电网算例分别简化为20节点与310节点的系统,并在不平衡功率分别为1.01 MW和189.1 MW搜索到了解列断面,总过程耗时分别为0.21 s与4.35 s,满足了解列搜索过程所要求的快速性与有效性。     

基于暂态能量的解列功角区间快速预估方法

研究解列后局部电网功角首摆稳定特性,明晰解列时机对解列措施有效性的影响机理,对信息驱动的大电网暂态稳定主动防御具有重要意义。首先,基于扩展等面积准则(extended equal area criterion,EEAC),对3区域互联系统解列后的局部电网进行等值,划分等值功角的相对运动为3个阶段;其次,针对故障切除后和系统解列后局部电网的运行特性差异,将其区分为2种典型场景,基于相对动能的概念量化分析解列后功角首摆的稳定性,进而引申出最晚解列角和最早解列角的概念,机理上解释并刻画极限解列时刻的特征;最后,给出解列功角区间预估在主动解列技术中的实现手段和应用方法。采用IEEE-9系统和IEEE-39系统算例验证方法的有效性,证明该方法具有较好的工程应用价值。     

基于Dijkstra算法的最优解列断面快速搜索方法

如何快速确定合理的解列地点,是解列控制实施的关键。针对该问题,提出基于Dijkstra算法的最优解列断面搜索方法。该方法以Dijkstra算法求取节点间最小电抗累加和路径,依据各节点间的电气联系强弱程度,将节点划分为公共节点与一般节点;凭借解列断面与公共节点的联系,将解列断面的搜索转换为公共节点的处理问题,缩小了预搜索空间的规模;以解列后子系统中有功不平衡功率最小为目标函数,基于宽度优先搜索算法完成对公共节点集的搜索分配,获取最优解列断面。仿真算例表明,所提方法既能在考虑节点间电气联系的情况下缩小原始的求解空间,避免化简过程中可行解的丢失,又能适应系统运行方式的变化,满足快速性与有效性要求。     

基于“搜索+优化”的主动解列断面选择方法

针对大规模电力系统失稳后应及时进行解列的问题,提出一种"搜索+优化"的主动解列断面选择方法。该方法在"搜索"阶段分2个步骤进行:首先将电力系统等效为无向加权图,以Floyd算法得到节点之间的耦合程度获取公共节点,对原始网络结构进行降维;再依据失稳机组电压相角均值与负荷节点电压相角差的大小,将公共节点划分到相应的集合中,得到初始解列断面。"优化"阶段按照解列原则对初始解列断面进行调整,得到满足孤岛功率平衡约束的解列面。所提算法计算复杂度小,能快速缩减求解策略的规模,确定最终解列断面。以CEPRI 36节点系统和IEEE 118节点系统进行仿真,结果验证了所提方法的正确性与有效性。     

大型火电机组动态频率响应特性

当电网发生解列故障时大型火电机组的动态频率响应特性对于维持系统频率安全和稳定具有至关重要的作用。以频率最大偏移量及其出现时刻为研究关注点,建立了解列后大型火电机组频率调节动态模型,提出一种通过求解四阶线性定常非齐次状态方程组确定频率最大偏移量及其出现时刻的方法。以此为基础,采用一台600MW火电机组的实测参数,深入分析了机组一次调频限幅、调差系数、前馈系数3个重要参数对解列后电网频率动态过程的影响。研究结果可用于指导解列后电网频率安全稳定措施的制定。