基于电压稳定裕度的电网状态脆弱性评估方法研究*

随着智能电网的发展,大规模互联电力系统的形成以及清洁能源发电系统接入负荷中心带来了不确定性因素,更容易发生连锁故障。因此对于该类负荷节点的安全运行问题值得特别关注。电力系统脆弱性一直是智能电网的研究热点课题之一,针对上述问题,提出了一种基于电压稳定裕度的含电源的负荷节点评估模型及指标,即通过比较节点实际的运行电压和临界电压之间的裕度的临界电压指标来评估有电源接入情况下的负荷节点的状态脆弱性,使状态脆弱性体系的评估更加完善。并以未归一化的状态脆弱性指标为基础,建立电网状态脆弱性评估模型,研究电源接入电网的最优接入位置。最后通过IEEE-39节点仿真算例,充分证明了该评价方法的合理性与有效性,从而为电网的合理规划和调度运行提供了理论依据。     

基于短路容量的含大规模新能源接入的电网状态脆弱性评估方法研究

为了准确分析大规模新能源接入电网后负荷节点的运行特性,根据戴维南等值理论,将大规模新能源接入后的电网络等值为3节点系统。在该等值系统的基础上建立了基于短路容量的状态脆弱性评估模型及指标,使状态脆弱性评估体系更完善。在计算所得的状态脆弱性指标的基础上,采用PAM聚类算法和Homogeneity-Separation(HS)评价指标来自动聚类分级后,辨识出系统的脆弱节点。基于该方法,对改造的IEEE39节点算例进行了仿真分析。通过与传统的电压裕度指标评估结果的比较,仿真结果表明,利用短路容量可以准确评估负荷节点的状态脆弱性;且应用PAM聚类算法进行薄弱节点辨识方法的可行性及适用性,具有在线评估的应用前景。     

一种可再生能源并网的最大容量边界计算方法

可再生能源大规模接入电网是一种解决当前世界面临的能源和环境问题的有效方法,但是也给电网的安全运行带来了新的问题。该文首先通过引入支路电流作为电力网络方程的状态变量,进而建立了可再生能源接入电网的最大容量边界条件方程,组成了用于计算可再生能源接入最大边界容量的方程组;然后求解该方程组得到在给定负荷情况下可接入的可再生能源最大容量,并通过容量裕度指标评估电网运行的安全性;最后通过多节点可再生能源并网仿真计算结果表明该模型是有效的,能够为电力部门安排可再生能源的运行方式提供辅助决策。     

基于母线短路容量的状态脆弱性评估建模与仿真分析

对电网进行脆弱性评估对于提高智能电网的坚强性具有重要意义.母线短路容量是母线电压强度的标志,比较临界最小短路容量和实际短路容量可以快速评估母线的电压脆弱性,跟踪二者的变化可以明确区分造成电压失稳的根本原因,从而为基于电压的状态脆弱性评估提供更加明确的参考依据.建立了状态脆弱性评估模型,对电网中的负荷节点进行戴维南等值,再引入短路容量的节点电压指标作为状态脆弱性的评估指标.通过计算、分析IEEE-39节点系统的状态脆弱性,验证了这一模型的正确性.     

基于复杂网络理论的分布式电源接入位置研究

分布式电源大量接入对电网安全稳定运行的影响是当前热点研究问题。基于复杂网络理论研究大电网中分布式电源布点优化选择。首先,结合负荷差异性建立复杂网络体系下的节点供电效率指标;其次,引入基尼系数并考虑电网总体线路潮流负载率特性建立电网整体脆弱性评价指标;最后,以IEEE39节点及IEEE118节点系统为例,研究分布式电源不同布点情况下电网大规模停电风险,验证了该方法的合理性和有效性。     

计及新能源出力波动性的节点状态脆弱性评估

电网的状态脆弱性能够从运行状态角度反映电网所具有的抵御电压或频率扰动的能力.随着高渗透率可再生能源的接入,电力系统的运行方式和安全控制手段变得越来越复杂.有必要对现有的节点状态脆弱性评估方法进行改进,进一步考虑新能源机组特点及其出力波动性进行状态脆弱性评估.文章基于新能源电源并网点对外电网戴维南等值模型,提出一种新能源电源节点脱网免疫指标和计算方法,并在此基础上计及新能源电源出力的波动性,提出一种基于点估计法的新能源电源节点状态脆弱性指标.基于某省级电网实际算例对所述方法的正确性及有效性进行了验证分析.方法 能够对计及出力波动条件下的新能源机组脱网风险进行综合评估,可应用于对新能源电站不同接入方案的评估与规划.     

计及互动响应的电力系统不确定性综合安全评估

随着当前智能电网建设的推进,电网逐渐具有了灵活互动的特征。大量可再生能源以及主动负荷的接入给电网注入了更多的随机性和互动性,进而也给系统的安全评估带来了挑战。针对这一问题,提出一种新的不确定性安全评估方法,首先根据Hyper-box和Hyper-ellipse空间理论建立电力系统综合安全指标,然后在该指标下将基于拉丁超立方采样的概率潮流与系统安全评估相结合,针对系统不同的运行状态采用拉丁超立方采样方法对系统综合安全指标进行计算;最后,对计算的指标值进行统计和区间数排序得到系统的综合安全评估信息。仿真结果表明,所提算法可计及安全指标的概率性分布,能够反映考虑了可再生能源波动性和主动负荷互动响应后的系统安全水平,为主动负荷进行良性互动提供了一种有效的评估指标。     

考虑大规模风电接入的电力系统备用容量评估方法

风电作为清洁能源是减排的重要资源,其装机容量正在飞速发展。然而,由于风电固有的间歇性和波动性,大规模风电并网对电力系统的安全稳定运行带来了不确定因素。为了保证系统安全稳定运行,需要重新评估系统备用容量能否抵御风电功率随机性给系统带来的运行风险。因此,本文针对大规模风电接入后的电力系统备用容量评估方法进行研究,考虑了发电机组强迫停运概率、风电出力随机特性和可靠性指标,通过基于随机生产模拟的备用容量计算方法,建立备用容量与可靠性之间的关系;进一步建立了基于风电场等效多状态机组模型,对风电接入后系统所需的备用容量进行计算。通过对中国某实际区域电网的仿真计算验证了该方法的正确性和有效性。     

含分布式电源的配电网脆弱性分析

分布式电源的接入会对配电网的脆弱性产生一定的影响。首先,提出了一种基于电网运行状态和拓扑结构的配电网脆弱性线路辨识方法,一方面以潮流计算结果为基础定义电压稳定指标;另一方面将复杂网络理论运用到配电网中,以线路承载负荷为权重定义电网结构重要度指标。在此基础上,考虑分布式电源的接入位置和接入容量,得出分布式电源对配电网脆弱性的影响。最后以IEEE33节点配电模型进行仿真分析,证明该方法的合理性与有效性,为配电网的改造以及分布式电源的规划提供理论依据。     

新型电力系统背景下配电网分布式光伏可接入容量研究

通过分析分布式光伏电源的发展条件、出力特征和配电网负荷特性,研究了分布式光伏电源出力与配电网负荷的相关关系。构建了分布式光伏可接入容量“347”评估体系对七类分布式光伏接入典型场景开展负荷调研,利用安全可靠性、电能质量、运行经济性三个维度指标量化评估模型分别对台区、线路、变电站、区域电网开展分布式电源接入容量评估。     

高频事故下潮流转移性质和调速器状态转移控制

为了缓解500kV电网短路电流增长趋势,建设具有抗灾能力的智能电网,需要采取电源—电网—负荷融合的电网规划设计理念,将大容量机组接入220kV地区电网。为了解决由此而产生的"大机小网"高频稳定问题,文中提出了一种高频稳定控制方法。该方法根据高频事故时孤网潮流转移功率信号对调速器实施状态转移控制,能够使机组调速系统快速和准确地跟随孤网突变,将汽轮机组调速系统高频稳定裕度从当前的9%提高到50%以上,水电机组调速系统的性能也得到大幅提高,控制系统具有分散协调性、坚固性和兼容性,能够使灾害破坏下残余的送端电网具备生命自持的能力。最后,对机组潮流转移功率的性质进行了推导和仿真,并论述了调速器状态转移控制的方法、模型和仿真效果。     

计及新能源影响静动态结合的电网脆弱节点辨识

随着新能源发电的快速增长,其所具有的随机性、波动性不确定给电网脆弱节点辨识带来了新的挑战。提出了一种考虑新能源不确定性的电网静动态结合的脆弱节点辨识方法。该方法在静态辨识中采用区间数表示新能源的不确定性,提出了基于区间直流潮流的最小切负荷模型计算各节点的区间静态脆弱性评估指标。在动态辨识中,提出基于单机等效延伸方法计算各节点的稳定性裕度,并根据稳定性裕度的正负对应计算各节点的动态脆弱性评估指标。最后建立基于熵权法的电网脆弱节点综合评估方法。IEEE-39节点算例仿真结果表明,该方法能准确快速地辨识新能源接入情况下电网中的脆弱节点。与已有脆弱节点辨识方法相比,该模型更符合新能源接入下电力系统实际运行情况。通过研究发现新能源的随机性、波动性不确定对节点脆弱性具有就近影响原则,为新能源电源在智能电网中的规划提供指导作用。     

变电设备动态增容系统的设计与实现

变电站内设备容量逐渐成为限制电网输送能力的瓶颈,该文对变电设备动态增容技术进行了研究,并设计研发了一套变电设备动态增容系统。系统通过采集变压器温度、电流等状态监测参量,依据GB/T 1094.7油浸式电力变压器负载导则和变压器热电路等效模型对变压器的过负载能力进行计算,并利用电流分流算法对过负荷后,变电回路中的断路器、互感器和隔离开关进行过负载能力校核,结合电网运行方式以及风险评估值,对变电设备的运行状态和增容能力进行分析评估。试点应用情况表明,系统计算结果可为调度人员的操作提供科学依据。     

基于需求侧管理的城市电网风险评估

高受电比例城市电网中电源严重缺额,电网故障和失负荷风险极高,而用户负荷和系统风险关系密切。需求侧管理(demand side management,DSM)采取分时电价等方式来指引用户调整用电习惯,实现削峰填谷。研究了DSM对城市电网风险的影响,通过能效负荷优化和可中断负荷调度建立了需求侧综合管理模型,在此基础上,建立风险评估模型及指标体系,采用蒙特卡洛法对元件状态抽样,进而计算风险评估指标。结合某典型高受电比例城市电网实际进行风险评估,将考虑DSM风险指标与传统风险指标进行对比,结果表明DSM手段可以有效降低城市电网的失负荷风险,明显提升城市电网运行的安全水平。     

基于电力平衡的区域电网风电接纳能力研究

针对电力平衡的区域电网风电接纳能力问题,笔者根据电网调峰能力、风电同时率、系统备用容量和联络线调节率等影响因素,建立了风电接纳能力评估体系,提出了基于电力平衡的低谷时刻机组调峰裕度计算方法,即电网风电接纳能力的评估.以辽宁电网为例,依据电网电源负荷特性,分析了负荷低谷时刻风电接纳能力.结果表明,在冬季供暖期的负荷低谷时段,由于辽宁电网调峰能力制约,全网存在弃风现象,因此负荷低谷时段风电接纳能力即是全网风电接纳能力的极限。     

基于复杂网络理论含分布式发电的电网脆弱度分析

设计并改进供电效率和综合供电效率评估指标,运用复杂网络理论分析直接接入主电网的分布式电源对电网供电效率的影响。基于综合供电效率指标对含分布式发电的电网进行不同故障模式下的脆弱度评估,且对IEEE39节点系统进行仿真,比较分析不同故障模式下在分布式发电加入前后的电网脆弱度,以验证指标的有效性。定性评估分布式发电接入后对电网脆弱度的影响,对实现高效、清洁能源的大力发展和应用具有重要的理论和现实意义。     

基于熵权-层次分析法综合指标的电网关键节点辨识

计及电网线路负载率等级, 基于泰尔熵理论考虑潮流变化的分布不均衡性, 文中提出节点状态关键度指标。为使评估结果更符合复杂网络与实际电网结构模型, 文中提出最大流传输贡献介数和接近中心性指标。文中结合熵权法和层次分析法对指标进行权重分配, 得到既兼顾电网状态变化和电网结构, 又结合主观经验并考虑客观数据的关键节点评估综合指标, 从而准确辨识电网关键节点。通过IEEE39节点标准系统进行测试, 验证文中综合指标的可行性和实用性。