N及N—1静态安全域研究

本文提出了一种基于快速解耦潮流模型计算电力系统静态安全域的新的分组扩展算法,并首次在静态安全域研究中引入了N-1安全约束,成功地计算出综合考虑N约束、N-1约束的N-1静态安全域。文中给出了算例及计算结果。     

基于静态安全域的交直流混联大电网关键线路辨识

特高压直流输电系统的相继投运导致电力系统运行特性改变,交直流混联大电网的薄弱环节将出现变化。为辨识出交直流混联电网中的关键线路,避免大停电事故的发生,提出一种基于静态安全域的交直流混联电网关键线路辨识方法。采用静态安全域分析方法构建交直流混联电力系统的静态安全域,考虑交流线路潮流越限与直流逆变站闭锁判据,结合支路潮流模型,提出适用于交直流混联电力系统的静态安全裕度计算方法。以静态安全裕度为指标,给出交直流混联电力系统的关键线路辨识流程。最后使用江西电网实际电力系统进行仿真分析,结果验证了所提方法的合理性和有效性。     

东北电网实时静态安全分析和最优潮流

介绍了东北电网实时静态安全分析和最优潮流软硬件结构；软件包中的状态估计和不良数据辨识、系统和母线负荷预测、外部网络静态等值和在线潮流、自动故障选择和静态安全评定、最优潮流和校正对策分析等软件使用的算法，其中不良数据辨识采用递归量测误差估计辨识法，负荷预测使用了ＡＲＩＭＡ模型，在快速静态安全评定中使用稀疏矢量法的快速因子修正算法，最优潮流采用独创的交叉逼近算法，并考虑了各种约束条件，包括联络线族的潮流约束。在线实际应用证明，这套系统对提高电网安全经济运行水平起到至关重要的作用。     

基于拉格朗日乘子的电力系统安全域边界通用搜索方法

为提升电力系统安全域(security region,SR)的构建效率,提出一种基于拉格朗日乘子(Lagrangemultiplier,LM)的电力系统安全域边界(security region boundary,SRB)通用搜索方法。首先,根据电力系统静态安全性问题是由数量有限的关键支路和节点主导的特点,将电力系统高维空间安全域进行降维化简,进而构建降维后的电力系统安全域临界点通用搜索优化模型;然后,引入拉格朗日乘子法建立安全域临界点优化模型以直接搜索SR临界点,克服最优潮流(optional power flow,OPF)法的复杂迭代寻优过程;进一步,根据SRB上相邻临界点在有限邻域内这一特性,通过边界追踪法获取SR临界点集合,提高SRB构建效率;最后,通过IEEE-14节点测试系统和欧洲电网9241节点测试系统对所提方法进行分析、验证。结果表明所提基于拉格朗日乘子的电力系统SRB通用搜索方法可实现电力系统SRB的准确、快递构建,增强电力系统静态安全性的在线评估和监控能力。     

输电系统静态电压概率安全分析

介绍了一种基于随机潮流和静态电压稳定域的输电系统静态电压稳定概率模型。该模型能够计及节点注入功率和元件故障的不确定性。采用随机潮流确定输电系统关键割集中线路的潮流概率分布,利用半不变量法和Gram-Charlier级数,得到割集静态电压稳定域中线路潮流的线性组合随机变量的概率分布函数;根据超平面形式的静态电压稳定域计算出静态电压不稳定概率;通过对所得概率指标进行分析,能够找到对系统静态电压不稳定概率影响最大的预想事故,分析结果可以帮助运行人员进行预防控制决策;以10机39节点New England系统为例验证了所提算法的有效性。     

电力系统有功静态安全域的优化方法

本文提出了一种电力系统有功静态安全域的非线性规划模型；为求解该模型，本文还采用了一种基于人工神经网络模型的非线性规划新算法．该方法克服了通常所采用的扩展法的不足．通过算例验证了所提模型和算法的有效性．     

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。     

计及静态安全风险的输电网短期综合扩展规划

为兼顾输电规划的经济性与可靠性,建立了计及静态安全风险的输电网短期有功和无功综合扩展规划的数学模型,模型中将线路与无功补偿设备投资的年值费用、年运行费用及年风险费用总和作为目标函数,计及了预想事故发生的概率和交流潮流约束。为了基于交流潮流模型进行静态安全风险评估,提出了一种基于有功静态安全域和电压灵敏度循环迭代的2阶段削负荷方法。首先确定最优校正性控制下的负荷削减量,进而用损失电量的社会产值来衡量风险费用。为应对模型求解计算上的复杂性,给出了一个2阶段寻优算法,该法不仅降低了原问题的求解难度,而且最终可获得若干数目的满意解,辅助规划人员决策。通过巴西南部46节点系统算例验证了模型的合理性和算法的有效性。     

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。     

基于支路耗散功率转归分量的最优潮流模型与算法

针对最优潮流模型中线路安全稳定约束表达式的复杂性,运用支路耗散功率的转归分量方法给出了一种以电源出力为变量的近似线性表达式,构建了一种最优潮流模型。对模型中线性度不同的约束,采用逐次线性化和逐段线性化相结合的方法处理。在求解过程中直接考虑线路安全稳定约束,避免了牛顿法被动校验和变更约束带来的模型和求解的低效性。仿真结果表明,文中的模型和算法改进了最优潮流的收敛性和求解速度。     

一种新的优化潮流模型

为了将电力系统的总发电成本降至最低,提出了一种新的优化潮流算法和模型。借助静态安全域计及静态安全约束,建立了支路角与有功注入功率的关系式,并将支路角确定为优化变量进行优化计算,方便快捷地得到最优调度方案。通过对NewEngland系统和我国某省实际电力系统所进行的计算,证明了该模型和算法的有效性。同时,该模型还可以提供优化后系统各支路的安全裕度,以便调度人员更加直观地了解系统的运行状况。     

一种线路极限传输容量的在线计算方法

提出了一种电力系统在线极限传输容量的计算模型和实用化算法。这一模型基于发电计划和短期负荷预测来定义负荷发电增长方向，全面地考虑了系统在一个预想故障集下的暂态稳定约束、静态稳定约束、电压和支路潮流等静态运行约束。文中采用了一种考虑暂态稳定约束的连续潮流算法来求解，在充分利用连续潮流可以有效地计及静态稳定和安全约束的同时，采用快速时域仿真技术来处理暂态稳定约束。对一个300节点的实际系统和50个故障组成的故障集的应用表明，文中所提模型和算法是有效实用的。     

预防性安全约束最优潮流的主导故障过滤技术

运用适当的故障过滤方法筛选有效的预想故障,可以提高预防性的静态安全约束最优潮流的计算效率。提出一种新的应用于预防性静态安全约束最优潮流的故障过滤方法,该方法根据故障引起的约束条件越限的程度,将故障区分为主导故障和非主导故障两类。迭代过程中,只将主导故障引入到安全约束最优潮流中计算,经过几次迭代即可求出结果。在IEEE-4、IEEE-14和IEEE-30节点系统上测试本文过滤技术,测试结果表明:应用主导故障过滤技术减小了每次计算的安全约束最优潮流的规模,有效的提高了预防性静态安全约束最优潮流的计算效率。     

基于安全域的电力系统有功及无功优化

提出了一种同时计及电力系统有功及无功的新型优化潮流模型与算法。在构建优化潮流(OPF)的数学模型时借助了3种电力系统安全域的概念与方法,它们分别是:满足系统潮流约束(母线电压约束、支路热稳定极限以及发电机出力限制)的“静态安全域”、“静态电压稳定域”以及针对既定的网络结构和既定的网络结构变化过程的保证系统暂态稳定性的“动态安全域”。在此基础上,利用电力系统的有功功率与支路角之间、无功功率与节点电压幅值之间的仿射关系,建立了通过二次规划来求解优化潮流(OPF)的算法。文中最后在新英格兰10机39节点系统中演示了所提出算法的有效性。     

计及静态安全因素与热电最优潮流的综合能源系统联合运行优化模型

针对区域多能量枢纽(energy hub,EH)互联的热电耦合综合能源系统(integratedenergysystem,IES),提出一种综合考虑静态安全因素与热电最优潮流的IES联合优化运行模型。模型为双层结构,首先提出热电耦合网络最优潮流计算方法,并在此基础上建立整个系统的静态安全评估指标。上层模型以系统运行经济性与静态安全性为目标,优化各EH单元的冷热电输出;下层模型根据上层热电最优潮流计算结果,结合经济性目标,并兼顾光伏消纳能力,实现EH单元内部各机组的实时出力优化。最后结合算例仿真结果证明了所提模型的有效性。     

基于潮流模型的在线静态安全评估方法准确性探究

现有在线静态安全评估方法基于传统潮流模型在轻载条件下效果较好。随着社会的不断发展,电力系统负荷增加,基于潮流模型的在线静态安全评估方法的准确性受到考验。本文研究在不同负荷条件下,故障后潮流解与时域仿真模型稳态解之间的差距。实验结果表明,潮流解与时域仿真稳态解之间的差距普遍存在,且此差距随负荷加重而增大,使得重载条件下基于潮流模型的在线静态安全评估方法的准确性受到很大影响。本文提出在静态安全评估中应用混合模型,在兼顾快速性的前提下,提高了方法的准确性,有利于现代电力系统的安全稳定运行。     

计及风功率波动的交直流系统区间最优潮流计算及直流潮流控制器的配置

为描述风功率波动等电力系统运行参数的不确定性对系统的影响,掌握系统的区间潮流分布,提出一种基于区间和仿射算术的含直流潮流控制器(DC power flow controller,DCPFC)的交直流混合系统区间最优潮流计算方法。首先,合理利用区间和仿射算术建立区间潮流模型,采用静态安全指标(static security performance index,V_SSPI)灵敏度计算方法确定了DCPFC在直流电网中的最佳配置位置,进而建立了含DCPFC的区间潮流优化数学模型,将系统的新能源发电出力等不确定量表达为区间变量,兼顾系统的网络损耗和静态安全性,运用基于精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-II)进行模型求解,得到在空间中均匀分布的Pareto最优解集。最后,利用MATLAB仿真算例验证了该方法在计及风功率波动的同时,能够使系统的网络损耗和静态安全指标趋于最优。     

基于机会约束规划的主动配电网分布式风光双层优化配置

提出了一种基于机会约束规划的主动配电网(ADN)分布式风光双层随机最优潮流优化配置模型。上层模型以兼顾传统配电网的投资收益与配电自动化成本的年利润最大为目标函数,通过蒙特卡罗(MC)随机模拟和前推回代法获取系统静态安全机会约束;下层模型以分布武电源(DG)有功削减最小为目标函数,考虑包括DG有功功率削减限制、有载调压变压器电压调节、DG功率因数调节等主动管理(AM)措施及系统静态安全机会约束。给出了结合遗传算法、MC随机模拟和前推回代法的模型求解方法,通过判断上层模型是否满足静态安全机会约束起动下层模型。算例仿真结果表明,该方法在满足置信水平的机会约束下可有效避免小概率事件的负面影响,且在适应多容量渗透率边界下获得兼顾安全经济环境优化的ADN规划方案。     

计及综合负荷模型的配电网线性潮流计算方法

在配电网大量的非线性优化问题中,线性化潮流算法有助于降低其非线性度和获得全局最优解。基于线性化潮流计算方法,对电压静态特性的综合负荷模型作出线性化处理,推导了一种考虑综合负荷模型的线性化潮流计算方法,采用多个算例,通过对不同负荷比例、过负荷、不同阻抗比的测试,验证了所提方法的有效性。     

基于非线性内点法的安全约束最优潮流(二)算法实现

提出一种考虑多预想事故的安全约束最优潮流内点算法实施方案.讨论了预想事故集中,起作用预想事故的监视与强制策略及不可行预想事故的辨识.根据简约KKT(Karush-Kuhn-Tucker)系统的带边列分块对角特殊结构,推导了内点安全约束最优潮流的一种分解协调实施算法.为保证预想事故扫描对安全约束最优潮流的支撑,提出了一种能量管理系统中安全约束最优潮流和静态安全分析模块间的衔接和交互方案.算法在IEEE 14节点等4个系统上,对全部非解列型开断事故进行了大量的计算,结果表明,算法有效、可靠.安全约束最优潮流解与经典最优潮流解在安全性和经济性上的比较则显示了将静态安全约束引入经典最优潮流的必要性.