静态电压稳定域局部边界的快速搜索新方法

可再生能源的波动性、随机性和需求响应的不确定性对电力系统的静态电压稳定评估带来全新挑战,静态电压稳定域(static voltage stability region,SVSR)是分析和评估含随机性和不确定性因素影响的电力系统电压稳定性的重要工具。传统基于连续潮流的SVSR构建方法虽可保证构建精度,但计算效率较低。为提升高精度SVSR的构建效率,提出一种快速搜索SVSR边界的新方法。该方法基于SVSR边界的拓扑特性,根据SVSR边界上相邻临界点之间的关联关系,构造SVSR边界快速搜索的通用数学模型。针对该模型,首先采用连续潮流确定初始SVSR边界点,然后采用预测–校正方法求解所提模型,实现SVSR边界上所有边界点的快速搜索,进而构建出SVSR边界。最后,通过WSCC 3机9节点系统和IEEE-300节点系统对所提方法的正确性和有效性进行校验,结果表明,所提方法可实现高精度SVSR边界的快速搜索。     

电力系统静态电压稳定域边界近似的空间切向量法

针对电力系统静态电压稳定域边界(staticvoltage stability region boundary,SVSRB)近似解析表达式的构建问题,该文提出一种SVSRB近似的空间切向量法。首先采用SVSRB搜索的预测–校正算法搜索静态电压稳定域(static voltagestabilityregion,SVSR)临界点,然后基于该临界点处空间切向量的空间角与最大空间角阈值的关系,对SVSRB进行初始分段近似,以SVSR临界点到初始近似边界的距离与最大距离误差阈值的关系为依据,对初始近似边界进行二次近似,计及SVSRB曲率的变化,得到更为精确的SVSR分段超平面近似边界,实现SVSRB近似解析表达式的构建,该方法可有效提高SVSRB近似精度,增强电力系统电压稳定的态势感知能力。最后,将所提方法应用于WECC3机9节点测试系统和欧洲电网13659节点测试系统,结果表明,所提方法可有效实现SVSRB精确近似解析表达和准确构建。     

含混合多端直流的电力系统静态电压稳定域构建

针对含混合多端直流输电(Hybrid-MTDC)的交直流系统静态电压稳定域(SVSR)构建难题,提出一种含Hybrid-MTDC的交直流系统静态电压稳定域边界(SVSRB)快速搜索的预测-校正方法。计及多类型换流站的控制策略切换特性和站间控制策略协同,构建含Hybrid-MTDC的交直流系统连续潮流模型,搜索SVSRB上的首个临界点。借助获取的首个临界点信息,根据SVSRB拓扑特性,通过所提预测-校正模型实现含Hybrid-MTDC的交直流系统SVSRB上相邻临界点的快速、准确获取,进而构建出含Hybrid-MTDC的交直流系统SVSR。通过含Hybrid-MTDC的IEEE 5节点和IEEE 118节点测试系统对所提方法进行分析验证,结果表明所提方法可实现含Hybrid-MTDC的交直流系统SVSR高效、准确构建。     

电力系统注入空间静态电压稳定域边界的实用表达式

电力系统注入空间上的静态电压稳定域(SVSR)是近年发展起来的一种有效的电压安全监控手段，对其边界的准确表达和快速求取是SVSR实用化的重要保证。该文推导了单机单负荷系统SVSR边界的解析表达式，在其启发下，通过将系统静态电压稳定临界条件做Taylor级数展开，给出了一种注入空间中SVSR边界的二次近似解析表达形式；基于模态分析，提出了选择系统关键节点的方法，以实现注入空间的有效降维。最后，通过IEEE14节点、57节点系统和EPRI1000节点测试系统的算例对文中方法的有效性进行了验证，结果表明：当发电与负荷大范围变动时，在不同运行条件下估计注入空间SVSR边界的误差均在3％以下。     

基于CPU-GPU异构的电力系统静态电压稳定域边界并行计算方法

为提升区域互联电力系统静态电压稳定域边界(SVSRB)的构建效率,该文以直接法为基础,提出一种基于CPU-GPU异构的静态电压稳定域边界并行计算方法.该方法首先依据SVSRB拓扑特性,基于边界追踪算法实现直接法求解鞍结分岔(SNB)点时初值的高效选取,克服直接法对初值敏感这一瓶颈;然后结合CPU-GPU异构平台,将直接法求解SNB点计算量较大、计算耗时占比高的修正量求解部分由GPU完成,其他逻辑性强但计算量较低的部分由CPU完成,以实现SNB点的并行求解,降低直接法计算量大、计算复杂度高的不足,从而提升SVSRB的搜索效率;最后以WECC3机9节点测试系统,波兰电网2737节点和3120节点测试系统,欧洲电网7092节点、9241节点、11624节点和13659节点测试系统算例对该文所提方法进行了分析与验证,结果表明所提并行计算方法可实现电力系统静态电压稳定域边界的快速、准确搜索.     

含多端柔性直流的交直流电力系统静态电压稳定域构建方法

针对高比例可再生能源并网给交直流电力系统静态电压稳定评估带来的挑战,提出一种含多端柔性直流(VSC-MTDC)的交直流电力系统静态电压稳定域(SVSR)构建方法.该方法根据含VSC-MTDC的交直流电力系统静态电压稳定域边界(SVSRB)的拓扑特性,计及SVSRB搜索过程中换流站控制策略的转换,构建含VSC-MTDC的...     

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。     

电力系统安全域边界通用搜索模型与近似方法

电力系统静态安全域(security region,SR)可为强随机性和波动性下的电力系统静态安全性评估与控制提供强有力的工具,但安全域边界(security region boundary,SRB)构建是制约SR应用的瓶颈。针对这一不足,该文提出一种电力系统SRB的通用搜索优化模型及近似方法。首先,以满足系统安全运行约束下静态安全裕度最大为目标,构建SRB临界点搜索优化模型;基于该模型在功率注入空间中沿系统可能的功率增长方向追踪SRB临界点,获得SRB临界点集合;然后对所得SRB临界点集合进行分段线性拟合,获得满足静态安全性评估与控制精度要求的SRB近似解析表达式;将所提方法应用于WECC-9节点测试系统和波兰2736节点测试系统中进行分析、验证。结果表明,所提方法可准确、有效地近似电力系统SRB,构建出高精度的电力系统SR,增强电力系统静态安全在线态势感知与运行控制能力。     

基于连续参数追踪的静态电压稳定域边界迁移构建新方法

静态电压稳定域(static voltage stability region,SVSR)是监控电网电压安全运行的有效手段,其边界的求取是SVSR技术应用的关键。推导了简单系统单机单负荷模型的SVSR解析边界,在此基础上,针对复杂系统静态电压稳定域边界(static voltage stability region boundary,SVSRB)构建问题,提出了计及拓扑相关性的稳定域边界模型,并通过预估-校正方法完成了该模型在连续参数变化下的追踪求解。该方法能够以任一边界点为初值,快速迁移至整个稳定边界,实现了边界求取的"以点带面"。最后通过仿真算例验证了所提方法的准确性和时效性,具有一定的工程价值。     

基于连续参数追踪的静态电压稳定域边界迁移构建新方法EI北大核心CSCD

静态电压稳定域(static voltage stability region,SVSR)是监控电网电压安全运行的有效手段,其边界的求取是SVSR技术应用的关键。推导了简单系统单机单负荷模型的SVSR解析边界,在此基础上,针对复杂系统静态电压稳定域边界(static voltage stability region boundary,SVSRB)构建问题,提出了计及拓扑相关性的稳定域边界模型,并通过预估-校正方法完成了该模型在连续参数变化下的追踪求解。该方法能够以任一边界点为初值,快速迁移至整个稳定边界,实现了边界求取的"以点带面"。最后通过仿真算例验证了所提方法的准确性和时效性,具有一定的工程价值。     

基于割集功率空间上的静态电压稳定域局部可视化方法

提出了一种新型快速的割集功率空间上电压稳定域边界局部近似算法，以用于实现静态电压稳定域的可视化。该算法首先在电力系统状态空间上推导出求解电压稳定域边界局部的线性方程组，利用该方程组可快速地求解出状态空间上的一组近似电压稳定域边界点；然后通过潮流方程将边界映射到割集功率空间上，解决了电压稳定域可视化的降维问题。在此基础上，可利用最小二乘法拟合出割集功率空间上的一个超平面，用以近似地表达电压稳定域边界。IEEE118节点系统算例结果表明，该方法能在割集功率空间上以较小的误差快速地近似表达出电压稳定域边界的局部；算法对于实现电压稳定域的在线计算及可视化具有一定的实用价值。     

割集功率空间上静态电压稳定域的实用边界

提出了电力系统在割集功率空间上静态电压稳定域边界的实用表达方法。用临界割集将系统分为地理上互不连通的两部分，即相对集中的弱节点区域和非弱节点区域，利用连续潮流，搜索大量的电压稳定临界点，以临界割集上线路的有功和无功潮流为坐标，并通过最小二乘法，将获得的临界点以超平面的形式拟合出电压稳定域的边界，其误差可满足工程应用的要求。这种方法既达到了使复杂电力系统降维的目的，又方便了运行人员监视系统稳定性。同时,电压稳定域边界以超平面形式表示，为电力系统的在线安全分析、评估和优化提供了简明、方便的解析工具。该方法在IEEE 14节点、IEEE 39节点、IEEE 118节点等系统和EPRI 1000节点系统的算例中得到了很好的验证，均以较小误差满足工程需要。     

割集功率空间上静态电压稳定域的实用边界

提出了电力系统在割集功率空间上静态电压稳定域边界的实用表达方法。用临界割集将系统分为地理上互不连通的两部分,即相对集中的弱节点区域和非弱节点区域,利用连续潮流,搜索大量的电压稳定临界点,以临界割集上线路的有功和无功潮流为坐标,并通过最小二乘法,将获得的临界点以超平面的形式拟合出电压稳定域的边界,其误差可满足工程应用的要求。这种方法既达到了使复杂电力系统降维的目的,又方便了运行人员监视系统稳定性。同时,电压稳定域边界以超平面形式表示,为电力系统的在线安全分析、评估和优化提供了简明、方便的解析工具。该方法在IEEE 14节点、IEEE 39节点、IEEE 118节点等系统和EPRI 1000节点系统的算例中得到了很好的验证,均以较小误差满足工程需要。     

一种快速恢复潮流解的联动切负荷算法

电力系统运行过程中的某些严重故障可能导致静态电压崩溃,即潮流方程无解,此时需要采取紧急控制措施恢复潮流解。针对此问题,提出了一种快速恢复潮流解的切负荷算法。将无解故障模拟成断线支路两端节点的注入功率,利用故障前的潮流方程切向量识别故障后的薄弱节点,将恢复潮流解问题转换为薄弱节点电压幅值优化问题,避免了潮流方程无解导致的薄弱节点无法辨识和静态电压稳定裕度灵敏度信息的复杂计算。实际系统的仿真结果表明,该算法可快速恢复潮流解,适合在线应用。     

基于电压风险的电力系统预防控制

文中针对电力系统的静态电压安全问题,提出了一种基于电压风险的电力系统评估与预防控制方法。该方法将风险理论引入电力系统,建立了系统电压风险指标,克服了传统的确定性方法的不足。用随机潮流和半不变量法分析了系统运行的不确定性以及造成的节点电压的不确定性。用严重度函数描述了节点电压波动的影响与后果;在此基础上,以节点电压波动的可能性与严重性的乘积作为节点电压的风险,袁征了系统的电压安全性。并采用优化潮流算法,通过对系统控制变量的优化,有效地减少了系统的节点电压风险,提高了系统运行的安全性。在测试系统中的应用效果表明了该算法的可行性。     

风力发电机组特性及接入系统的潮流计算方法研究

介绍了风力发电机组的工作原理和风电场的功率特性,针对P—Q简化模型法、P—Q迭代模型法、R—X迭代模型法在含风电场的电力系统潮流计算中存在的不足,提出一种考虑异步风力发电机组的无功一电压特性来进行含风电场的电力系统潮流优化计算方法。在MATLAB软件环境下,采用IEEE14节点系统作为测试系统进行潮流算例仿真,仿真结果表明,该方法的潮流计算精度和速度均较高,具有良好的合理性,可满足含风电场的电力系统潮流优化计算要求。     

基于自适应幂级数初始点的电力系统全纯嵌入潮流并行计算

在利用全纯嵌入潮流计算方法求解电力系统潮流时,若平启动的电压幂级数初始点远离系统潮流解实际值,则易导致计算量增大,且在求解各节点电压的过程中,传统基于中央处理器(CPU)串行计算架构的计算耗时较长。提出一种基于自适应幂级数初始点的全纯嵌入潮流并行计算方法。根据系统节点导纳矩阵和平衡节点电压自适应调整系统全纯嵌入潮流的幂级数初始点,构建基于自适应幂级数初始点的全纯嵌入潮流计算模型,以加快电压幂级数的收敛。借助多核CPU计算平台实现各节点电压Padé近似的并行化,以提高系统潮流方程的求解效率。不同规模测试系统的仿真结果表明,所提方法可实现电力系统全纯嵌入潮流的高效、准确求解。     

基于神经网络的法向阻抗模裕度快速计算方法

为在线快速评估电力系统当前电压稳定性,建立了遗传算法优化的BP神经网络电压稳定评估模型。基于一般非线性方程极值分析原理,推导出系统静态电压稳定判据,由此提出评价系统静态电压稳定性的负荷法向阻抗模裕度指标(the normal impedance modulus margin index,NIMMI)。对比戴维南阻抗模裕度指标,法向阻抗模裕度指标的线性关系更好,适用于神经网络电压稳定在线预测。在系统同步功率扰动情形下,将系统薄弱区域节点的负荷有功、无功功率与节点的NIMMI值建立非线性映射关系,由此建立了以法向阻抗模裕度指标为样本的神经网络评估模型。用遗传算法优化BP神经网络的权值和阈值,提高了预测精度。Matlab仿真结果表明:相比传统潮流计算,法向阻抗模裕度指标的计算速度大大加快,更有利于实现系统电压稳定性的在线快速预测。     

计及电动汽车充电和负荷波动极限的电力系统静态电压稳定性评估方案

为研究电动汽车接入电网后充电的不确定性和负荷波动特性对电网电压失稳事故的影响,提出了一种综合考虑电动汽车充电特性和负荷波动极限的电网静态电压稳定性评估方案。首先建立了系统中的发电机节点、负荷节点、电动汽车接入节点的注入功率随机化模型,充分考虑电网各元件的随机波动性;基于连续潮流和概率潮流相结合方法搜索系统的电压失稳临界状态,对电网的边界运行状态进行统计分析。文中提出了系统静态电压稳定性的评估指标体系,以确定电压稳定的薄弱区域。该薄弱区域在系统电压失稳状态下通常最先发生电压越限,可作为电网重要监控对象,以便及时采取切负荷措施,避免全网大停电的发生。IEEE 30节点算例分析结果验证了该方案的准确性和有效性。     

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。