基于递推最小二乘法的多端口外网静态等值参数辨识方法

为了能够在外部网络信息不足的情况下在线等值系统网络,提出了利用递推最小二乘法实时辨识多端口外网静态等值参数的方法。该方法利用阻断外网后内网的一步式状态估计,在不要求内网支路开断情况下获取优化后的实测边界信息。基于该边界信息,选取多端口扩展电压源网络模型和 型等值支路分别对外部网络建模,并采用含有数据纠错功能的两步式递推最小二乘法辨识外网等值参数。IEEE30节点系统和湖南528节点系统的仿真结果验证了该方法的准确性,以及该方法可应用于在线外部网络的静态等值。     

外网扩展电压源支路Ward等值模型及其在状态估计中的应用

随着互联电网建设的加强,各区域网络之间的联系日益紧密,在内网状态估计时考虑外部电网的影响已成为一种趋势。现有的基于外网扩展Ward等值的状态估计方法,不仅需要外网提供等值阻抗参数,还需要等值状态信息,同时要求等值状态和内网状态在采样时间上保持一致。在实际系统中,互联电网一体化的计算周期和内网独立状态估计的计算周期难以保持一致,从而易因采样时间的不同步而使外网等值状态和内网不匹配,给内网状态估计带来较大误差。鉴于此,在已有的外网扩展电压源支路Ward等值模型的基础上,提出了等值阻抗参数和状态参数的计算方法。该模型与扩展Ward等值相比,相同之处是等值阻抗支路的结构及其参数,不同之处是等值注入功率。后者在边界节点,前者在等值电源节点。相应所提模型的等值状态信息只有等值电源节点的电压和功率,该状态量可以基于节点功率平衡方程仅通过边界节点的内网电压和支路功率来确定。因此,所提模型的状态量与内网的状态量完全匹配,不存在扩展Ward等值的状态不匹配问题,从而可以大幅度提高含外网等值独立内网状态估计的精度。同时,所提模型继承了扩展Ward等值的阻抗支路结构与参数,因而在全网信息已知时具有与扩展Ward等值相当的等值精度。IEEE39节点系统的仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于内网实测信息的多端口外网静态等值方法

在外网信息完全未知的情况下,提出基于内网实测信息的多端口外网静态等值方法,以估计多端口外网等值网络及其参数.该方法所需的内网实测信息不要求内网支路开断,利用外网等值参数与内网实测信息之间的约束关系,采用两阶段估计方案,建立多端口外网等值参数的量测方程及其两阶段的最小二乘模型,再利用最小二乘法求解得到多端口外网等值网络参数.IEEE 39节点系统和广东电网的仿真结果验证了所提方法的正确性.     

基于支路开断直流模拟法的黑箱外网参数估计研究

针对黑箱外网参数估计难以求解以及不稳定问题,提出了基于支路开断直流模拟法的黑箱外网参数估计新方法。该方法基于输网电阻远小于电抗的原理简化扩展电压源支路模型,利用支路开断直流模拟法构建边界节点间等值电纳与采样状态的线性关系,使得边界节点间等值电纳参数求解简单而且稳定;进一步利用支路开断前后的状态数据建立扩展支路参数的最小二乘模型,最终通过支路开断前后两个数据断面实现外网等值参数的高精度求解,IEEE39节点系统的仿真结果论证了本文方法的准确性。     

基于支路开断模拟的双端口黑箱外网静态等值方法

在电力市场坏境下,黑箱外网静态等值是有效解决互联子网独立潮流安全分析结果准确性的关键技术,现有研究存在参数估计值不稳定的严重问题。为此,提出一种基于支路开断潮流灵敏度的双端口黑箱外网静态等值方法。首先,针对常规的双端口互联电网,将外网等值为简化Ward模型。然后,利用支路开断潮流的灵敏度构造等值转移导纳与边界关联节点电压增量之间的线性关系。最后,在上述线性关系基础上采用最小二乘估计方法实现转移导纳的高效求解。一方面,利用上述线性关系,参数的估计只需要边界关联节点及其支路的几个电压量测和导纳参数,所需数据量和计算量较少,且不存在非线性方程迭代求解的初值设置问题和计算收敛问题。另一方面,除线性化误差外,上述线性关系严格成立,因而在估计精度方面也具有明显的优势。最后利用IEEE39节点系统和广东电网的仿真结果验证该论文所提方法的有效性。     

基于戴维南等值和支路传输功率极限的电压稳定评估方法

提出了一种基于戴维南等值和支路传输功率极限的电压稳定评估方法。通过增大所要评估负荷节点的注入功率,并计算该状态下的系统潮流,求得该负荷节点对应的戴维南等值参数。利用所得到的戴维南等值参数构建包含该负荷节点的2节点系统,分析其节点功率平衡方程,得到其静态电压稳定的判别式。由判别式计算得到2节点系统的支路传输功率极限以及该节点的相对功率裕度,进一步建立整个系统的静态电压稳定指标,将其用于在线评估。此方法无需本地量测数据、计算快速方便、能够给出包含极限传输功率的评估指标,适用于电网调度中心,可实现对电网的在线电压稳定评估。运用该方法对IEEE14节点与118节点系统进行电压稳定评估,验证了此方法的合理性与正确性。     

基于PSASP短路计算的区域电网等值方法

使用PSCAD/EMTDC软件对大型区域电网的局部线路和附近区域进行电磁暂态分析,需要将区域电网分为内部网络和外部网络2部分,对外部网络进行等值简化。传统的网络等值方法需要建立被等值系统的节点导纳矩阵,通过高斯消元法化简网络,计算工作量巨大。为此提出了基于PSASP短路计算的区域电网等值方法。通过全部边界节点的同时短路获得注入电流源参数。然后采用边界节点逐一短路,获得与边界节点数目相同的节点电压方程组,联立求解出节点导纳矩阵。新方法直接求解边界节点对应参数,计算量小。含特高压线路的大型区域电网仿真分析表明,PSASP原网络和PSCAD/EMTDC等值网络的短路电流基本一致,验证了等值方法正确性。最后分析比较了新方法与传统的静态等值方法,探讨了新方法的适用范围。     

基于边界支路的电网等值方法

使用PSCAD软件对大规模电力系统的局部区域进行电磁暂态分析时,需要将整个系统分为内部系统和外部系统2部分,并对外部系统进行等值简化。由于Ward等值方法获得的外部系统等值参数包含了内部系统π形联络线的对地导纳参数,导致外部等值系统与内部系统拼接后不能复现原系统潮流。因此提出了一种基于边界支路的外网等值方法。在内部系统与外部系统之间串入阻抗极小的边界支路,然后再使用Ward等值方法,可保证获得的外部系统等值参数不包含内部系统的任何参数。同时,该方法克服了PSD-SCCP等值模块只能对整个电网进行等值计算的局限性,给出了利用PSD-SCCP实现基于边界支路的外网等值方法的具体步骤。理论和实际系统算例分析表明,该方法具有极高的准确性和实用性。     

复杂状态估计不良数据的前推回代追踪辨识方法

本文综合考虑量测数据之间以及量测数据与网络参数之间的电路关联关系,提出了复杂状态估计不良数据的前推回代追踪辨识方法。首先,基于节点度等于1的拓扑搜索原则和节点不平衡功率最小的解环原则,通过拓扑搜索,将电网分解成辐射网结构并形成电网的支路层次矩阵L及对应支路的首末端节点信息矩阵M,然后利用L和M矩阵和本文定义的不良数据判据进行功率和电压的同步前推回代计算和不良数据判断,最终实现参数错误、不良量测数据及拓扑错误的有效辨识。基于IEEE39节点算例系统的仿真验证了该方法的有效性。     

基于异步迭代模式的电力系统分布式状态估计方法

互联电网安全运行所要求的一体化建模与计算对分布式状态估计提出了新的要求,为了给后续的基于异步迭代模式的分布式能量管理系统高级应用提供一个较为精确的基态计算模型,也为解决传统两层式状态估计中出现的边界失配量较大的问题,提出了一种基于异步迭代模式的分布式状态估计方法。该方法基于等值网等值量测修正思想,通过构建关于边界状态量的不动点迭代格式,实现基本的分布式状态估计方法;通过在异步迭代过程中,强制外网等值量测数据为非坏数据,再经协调计算,借用外网量测信息解决了内网靠近边界区域的不良数据难以辨识的问题。以IEEE 118节点系统为标准算例进行测试,测试结果验证了所提方法的有效性。     

基于指数型目标函数状态估计的电网支路参数主导性评估

电网支路参数的误差会导致能量管理系统的状态估计结果不准确,从而影响其他高级应用软件结果的可靠性和准确性,因此,状态估计程序应具有辨识和估计参数的功能。为此,首先利用戴维南定理将待估计线路外网等值为近似线性模型,对参数可估计性进行分析,提出参数估计中的主导参数和非主导参数;然后从目标函数入手,研究了待估计线路参数对状态估计的影响程度,并给出支路参数主导性评估方法;针对传统加权最小二乘估计（weighted least squares,WLS）易受不良数据影响的特点,将最大指数型目标函数估计（maximum exponential square,MES）引入主导性评估中。IEEE-14节点系统和我国某省网实际系统的仿真结果验证了所提方法的有效性。     

复杂电网的分层解耦潮流算法

基于高压电网中环网和辐射分支并存的特性,提出复杂电网的逆流分层拓扑搜索法及对应的分层解耦潮流算法。首先,通过拓扑搜索将原电网分解成拥有共同边界节点的主环网和辐射子网2部分,并自动形成辐射子网的支路层次结构;其次,将辐射子网等效为主环网对应边界节点的负荷,而将主环网中边界节点的电压等效为辐射子网的电源电压;第三,采用P-Q分解法和前推回代法交替求解主环网与辐射子网,并通过等效负荷和等效电压的交互修正来实现分解协调,从而达到一体化计算的目的。其中,辐射子网的前推回代计算按其支路层次结构分层进行。基于IEEE300节点和重庆电网算例的仿真计算,验证该文方法在计算速度和收敛性方面具有明显优势。     

一种混压同塔四回线路跨电压故障的通用计算方法

从相分量支路阻抗方程出发,采用三序分量法推导了混压同塔四回线路模型解耦的方法,证明了线间互感只影响零序网络,进而推导了跨压模式下零序互感标幺值的计算方法,从而维持了故障前网络基础数据模型节点阻抗标幺值矩阵的对称性;研究了跨线故障的通用故障边界模型,为了适应混压问题,首先建立故障边界节点导纳有名值矩阵,提出了跨电压模式下计算故障边界导纳矩阵标幺值的计算方法,进而基于补偿法求取故障口电流。算例分析验证了方法的正确性。所提方法可用于定值整定与在线校核软件。     

电力系统外网动态等值方法研究

面向大型互联电网暂态稳定计算,提高外网动态等值的准确性,建立了一种基于轨迹灵敏度方法在常规EPRIE’等值边界注入修正功率的混合等值模型.分析过程中根据已知同调发电机群划分的外网进行EPRI E＇等值,以等值模型边界节点电压与原型系统实测值误差最小为控制目标,采用电压轨迹灵敏度方法求取边界功率补偿量,得到在EPRI E＇等值边界实时注入修正功率,实现等值与实测间的误差最小化.PSCAD/EMTDC仿真下,基于新英格兰测试系统建立了混合外网等值模型,并在内网节点设置三相短路故障,仿真结果表明,使用改进的EPRI E’混合等值模型,内网发电机功角与电压波动响应曲线精确度都有明显提高.     

基于电压灵敏度的交直流电力系统静态电压安全域评估方法

特高压直流可能导致近区电网潮流分布不合理,造成电压越限。针对这一问题,提出了一种基于灵敏度分析的交直流混联系统静态电压安全域的快速评估方法。首先结合直流系统准稳态模型得到交直流系统潮流方程,通过对系统功率方程求偏导数得到节点注入功率和支路导纳对电压的灵敏度,进一步给出基于灵敏度的节点电压变化量计算方法。然后设置预想故障集,并将其中的事故等值为节点功率扰动与支路导纳的变化,计算出各种事故后节点电压的变化量。最后基于电压变化量最大值和最小值评估静态电压安全域,给出具体的节点电压安全运行范围。通过对四机两区域的交直流系统及江西500 kV电网的仿真,验证了所提出的评估方法的可行性。     

独立运行微电网的故障特性分析及其线路保护研究

针对变流器接口电源区别于传统电源的故障特性和其分散接入微电网的拓扑结构使传统配电网保护难以快速可靠动作的问题,推导独立运行微电网不同类型电源支路的等效正序故障分量阻抗解析表达式,分析采用不同控制策略时,在故障前负荷情况、故障后输出电流幅值及外部等值阻抗影响下等效正序故障分量阻抗角的变化规律,并对微电网中不同位置正序故障分量方向元件的动作性能差异进行论证。进而提出一种基于线路正序电流故障分量与分布式光伏电源故障前电流相位比较的故障方向判断方法,并利用光伏支路电流突变量和光伏功率参考值突变量构造启动逻辑,形成闭锁式保护动作方案,可以以最小范围快速切除不同类型故障线路。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了所提方案的正确性。     

基于最小二乘外网等效的线路电压稳定性指标

针对SCADA测量误差导致电压稳定性指标计算结果不合理的问题,采用线路一端SCADA多时段量测数据,建立考虑等效电动势相角变化的多时段最小二乘外网等效模型,并基于该外网等效模型提出了一种新的线路电压稳定性指标计算方法。该方法的等效模型精度较高,需要的信息量较少,而且能利用最小二乘法的滤波作用来抑制SCADA量测误差对等效参数和电压稳定性指标计算结果的影响。通过对四川某区域电网的仿真分析,验证了在SCADA系统中有更强的适应性。     

基于相似日选择的调度计划安全校核潮流数据生成

为了提高调度计划安全校核的准确度和精细度,提出了一种基于相似日选择的调度计划安全校核潮流数据生成方法。根据候选基准方式与计划方式综合相似度最高原则从相似日历史数据中筛选出基准方式,在此基础上生成内网潮流数据的拓扑信息和无功电压数据。通过在潮流计算迭代过程中自动投退容抗器,将计划方式母线电压控制在基准方式实际电压值附近,形成收敛的合理的内网潮流数据。根据联络线一致且联络线潮流最接近原则从外网潮流数据中筛选出待拼接的外网方式,在此基础上将内网潮流数据和外网方式数据进行拼接,通过调整外网潮流满足边界节点电压和联络线有功约束,生成满足调度计划安全校核的全网潮流数据。通过实际电网应用,验证了该方法的实用性和有效性。