基于主从递阶决策模型的TRM评估

市场化环境下的电能交易可能引起系统潮流的频繁变化,系统运行不确定性增大,支路过负荷、节点电压越限等故障发生的可能性更大,因此对评估电网功率传输能力提出了更高要求,特别是如何有效评估输电可靠性裕度(TRM),对于电力市场的安全、可靠、经济运行具有重要意义.文中引入至少输电容量的概念,综合考虑了系统中的不确定因素,构建了基于主从递阶决策的TRM双层优化模型,并给出了求解该模型的一种简便、实用的方法.最后通过对IEEE118节点系统进行数据仿真,说明了该模型的合理性和有效性.     

应用粒子群优化算法求解可用输电能力

在电力市场环境下,诸多问题(例如实时电价、网络阻塞等)都需要最优潮流作为理想的工具.本文以最优潮流为基础,应用一种简单有效、且收敛性很好的演化计算算法--粒子群优化算法(PSO)进行可用输电能力(ATC)问题的求解.根据约束条件的越限量大小,动态地调整罚函数,在保证全局搜索能力的基础上改进了收敛速度.应用此算法对IEEE-30节点系统进行了可用输电能力计算,并与传统的最优潮流算法进行了比较,结果表明该算法的有效性,具有实用意义.     

Determination of Transmission Reliability Margin Using Parametric Bootstrap Technique

The determination of available transfer capability (ATC) must accommodate a reasonable range of transmission reliability margin (TRM) so that the transmission network is secure from uncertainty of transfer capability that may occur during a power transfer. This paper presents a computationally accurate method in determining the TRM with large amount of transfer capability uncertainty using the parametric bootstrap technique. The parametric bootstrap technique is used to randomly generate a bootstrap sample of ATCs with large uncertainty selected at a certain percentage of bootstrap confidence interval. The bootstrap sample of ATCs in a day is used to determine the TRM at every time interval. The TRM value at a particular time interval is selected based on a certain percentage of normal cumulative distribution function (CDF). Then, a new value of ATC at the current time interval is calculated by considering the TRM at the same time interval. The effectiveness of the proposed TRM method in providing new ATC value is validated on the Malaysian power system. The results show that the proposed method provides accurate estimation of TRM in which it is relatively similar to the TRM result obtained by the standard deviation of uncertainty which is incorporated in the Monte Carlo simulation technique. Further comparisons in terms of accuracy and total computational time in estimating the TRM is made between the parametric and nonparametric bootstrap techniques.      

牛顿法和内点罚函数法相结合的概率可用功率交换能力计算

区域间可用功率交换能力(ATC)是所有电力市场的参与者进行交易活动所必需的重要信息。文中运用改进牛顿法和内点罚函数法相结合进行最优潮流计算，取得相应的单点．ATC值；在负荷预测和故障选择的基础上，作概率上的统计分析，得到未来时刻的可能的ATC概率分布情况。根据概率上的要求，将可得到未来时刻所要安全概率对应的ATC值。在模型中，考虑了发电机发电极限，电压水平，线路和设备过负荷等安全性约束条件。IEEE-30节点系统的计算结果表明了用该方法计算ATC的有效性和实用性。     

功率圆确定稳定约束的可用输电能力分析

提出一种考虑功角和电压稳定约束计算可用输电能力的新方法。针对功角和电压稳定约束表达复杂的问题,首先基于功率圆推导出线路传输有功功率极限值,分析表明,当电力系统发生功角失稳或电压失稳前,输电网络中至少有1条线路输送的有功功率达到其传输有功功率极限。因此,用线路传输有功功率极限近似简洁地表达这2种复杂约束的方法,建立考虑功角和电压稳定约束的可用输电能力新模型。运用逐点线性化方法实现问题求解。算例仿真与分析的结果表明该文的方法有效、可行。     

考虑经济性收益最大的可用输电能力计算

电力系统区域间电网的可用输电能力(ATC)是所有电力市场参与者进行交易活动所必须了解的一项重要参数。文中将基于可靠性分析技术的枚举法和基于序列二次规划的最优潮流算法相结合,用于求解电力系统不同区域间的最大输电能力(TTC)及其概率分布。提出了一种考虑经济性收益最大的ATC统计计算模型,并利用二分法作统计优化搜索,提高了ATC统计计算的速度。计算机测试结果表明了该方法的有效性。     

快速计算电网可用输电能力的交流灵敏度方法

在电力市场环境下，可用输电能力(ATC)是反映输电设备可用于能量交易的剩余容量的重要指标。ATC一旦确定后，快速估计出系统参数变化对输电能力的影响具有很大的实际应用价值。文中首先基于连续潮流方法，考虑输电支路的过负荷约束、发电机有功及无功出力约束和节点电压约束，计算出ATC的值；然后推导出ATC对多种运行参数摄动的一阶灵敏度计算模型，运行参数包括节点负荷功率、发电节点端电压以及给定的能量交易，这些灵敏度系数能够很快地计算；最后，使用了IEEE30节点系统的算例来验证文中所提出的方法的有效性和快速性。     

跨区域互联电网的可用输电能力计算方法

为确保电网安全,保证跨区域电力交易的正常进行,提出了计算跨区域互联电网可用输电能力的方法。相比于其他方法,该方法仅需交换边界节点电压和购电用户有功负荷增长量即可准确地计算出跨区域互联电网的可用输电能力。首先,建立了适用于可用输电能力计算的外网等值模型,使各个区域从互联电网中解耦。同时,建立了虚拟的平衡节点和自动调节的边界注入功率,使各个区域可以进行独立的潮流计算。然后,采用分布式潮流计算对区域电网的潮流进行校正,旨在减小各个区域电网潮流计算的偏差。最后,根据定义计算出了跨区域互联电网的可用输电能力。通过IEEE 118节点系统的仿真计算,证明了该方法的有效性和准确性。     

计及FACTS装置的可用输电能力计算

利用功率注入法,建立广义统一潮流控制器(generalized unified power flow controller,GUPFC)和线间潮流控制器(interline power flow controller,IPFC)的数学模型。将GUPFC和IPFC的目标控制约束及运行约束即内部功率平衡约束和考虑等效功率注入模型的潮流约束嵌入到最优潮流计算模型中,得到计及GUPFC和IPFC的可用输电能力(available transfer capability,ATC)计算模型,并利用跟踪中心轨迹内点法对模型进行求解。IEEE-30节点系统的仿真计算显示GUPFC对节点电压和多条线路甚至某一子网络潮流的灵活控制能力及IPFC对线间潮流的合理分配能力;同时验证模型和算法的有效性和可行性。     

考虑电压和暂态稳定性的可用输电能力计算

提出一种同时考虑电压和暂态稳定约束计算可用输电能力（available transfer capability, ATC）的新方法。首先以ATC为目标,通过最优潮流法求得在最优点（负载能力最大点）的发电机出力;然后以追求系统暂态稳定裕度最大为目的,优化系统中各发电机的出力,并以此确定连续潮流最优的发电机出力增长方向;最...     

A novel approach to determine transmission reliability margin using parametric bootstrap technique

The determination of available transfer capability (ATC) must accommodate a reasonable range of transmission reliability margin (TRM) so that the transmission network is secure from uncertainty that may occur during a power transfer. This paper presents a computationally accurate method in determining the TRM with large amount of uncertainty using the parametric bootstrap technique. The parametric bootstrap technique is used to randomly generate a bootstrap sample of system operating condition with large uncertainty selected at a certain percentage of bootstrap confidence interval. The bootstrap sample is used in the determination of TRM at every time interval. Then, a new value of ATC at the current time interval is calculated by considering the TRM at the same time interval. The effectiveness of the proposed TRM method in providing new ATC value is validated on the Malaysian power system. The results have shown that the proposed method provides accurate estimation of TRM in which it is relatively similar to the TRM result obtained by the standard deviation of uncertainty which is incorporated in the Monte Carlo simulation technique. Further comparisons have been made in terms of accuracy and total time computation in order to verify the robustness of parametric bootstrap in determining the TRM as compared to the non-parametric bootstrap technique.     

考虑动态电压稳定约束的互联系统间有效输电能力计算

在电力市场环境下,有效输电能力(ATC)是调度员进行区域间联网互供运行操作的一个重要技术指标和市场信号。在ATC的计算中,动态电压稳定必须作为一个重要的约束因素。为了保证开放的互联电网的安全稳定运行,必须每隔一个时段,更新一次ATC数据并向电网的全体使用者公布。文中指出了准确的在线电压稳定预测对及时、准确地更新ATC数据的重要性,提出了一种运用准稳态(QSS)逼近方式对考虑动态电压稳定约束的电力系统有效输电能力进行计算的新方法。在一个典型测试系统上,分别用该方法和全时域仿真方法做了仿真计算。计算结果表明,该方法能够满足计及动态电压稳定约束的ATC计算的准确度要求,同时,其计算速度是后者的10多倍,能够适应实时运行的需要,有效地满足了计算速度和准确度两方面的要求。     

计及静态电压稳定约束的交直流系统可用输电能力

为考虑不同控制方式下直流系统对交流潮流的影响,采用顺序求解法计算交直流系统潮流时,对交流系统雅可比矩阵的特殊节点元素进行了有效修正。将电压稳定局部指标L进行合理简化,简化后的L指标能够避免电压相量复数运算,有效提高了计算速度。在简化的L指标基础上,提出了计及电压稳定性约束的交直流系统可用输电能力优化模型。采用非线性原–对偶于内点法对优化模型进行求解,通过计算L指标研究不同的电压稳定裕度对系统可用输电能力和电压稳定性的影响。算例结果验证了简化L指标的合理性和优化模型的有效性。     

交直流混合系统可用输电能力评估

随着我国交直流混合系统规模的不断扩大,交直流混合系统可用输电能力(available transfer capability,ATC)的计算模型和方法的研究成为一个关键问题。电力系统是一个动态时变系统,存在大量的不确定性和随机性,考虑这些不确定性因素对ATC的影响是准确计算ATC的一个难点。文中提出了一种基于非序贯蒙特卡罗仿真的可用输电能力评估方法,综合考虑负荷变化、设备故障、直流系统控制方式变化和天气等不确定性因素的影响,并从充裕性方面定义一系列的概率指标进行ATC评估。采用Matlab7.1编写相关的计算程序,并用改进的IEEE 14节点系统进行算例分析。计算结果表明,文中所提方法正确有效,能给出更准确的ATC信息。     

风电并网系统区域间概率可用输电能力计算

为了准确评估风电场接入电网对系统可用输电能力(Available Transfer Capability,ATC)的影响,针对风电并网系统的概率可用输电能力计算展开研究,详细分析不同风电并网情况下ATC的变化规律。首先基于风速Weibull分布,建立了大型风电场输出功率数学模型;进而采用原-对偶内点法完成风电并网系统可用输电能力单一样板值的求解。在此基础上,采用蒙特卡罗仿真法从广义角度对风电并网系统的ATC进行概率评估。仿真结果表明,所提算法能够有效评估风电这种波动性电源对ATC的影响。研究成果可为风电并网系统安全经济性能评估提供有效参考信息,对未来电网规划扩建具有指导意义。     

计及电—气互联能源系统安全约束的可用输电能力计算

电力系统可用输电能力(ATC)定义了不同区域间的功率交换能力,ATC信息对于电力市场参与者而言至关重要。然而,随着以天然气为一次能源的燃气轮机(NGFPP)发电比重的显著提升,传统ATC计算并没有考虑NGFPP的一次能源供应以及天然气系统的运行约束,显然并不恰当。为此,文中研究了计及电—气互联能源系统静态安全约束的电力系统ATC计算,提出了电—气互联能源系统静态安全域的概念。采用基于线性预测的连续潮流法求解,以线性预测法辨识制约ATC的关键约束,不仅实现了ATC的快速、准确计算,而且为天然气系统运行状态的调整提供了参考。最后,算例分析验证了文中所述方法的适用性。     

Stochastic-Algebraic Calculation of Available Transfer Capability

Power systems are stochastic in nature due to uncertainty in bus loading and transmission system asset status. The available transfer capability (ATC) is a measure of "available capacity" in a power transmission system beyond already committed uses, i.e., beyond base case loading. To render the ATC as a more realistic measure of transmission availability, a stochastic calculation of ATC is proposed. A stochastic power flow algorithm can be used to help quantify and evaluate the uncertainty of the ATC. The limitations considered in the stochastic ATC calculation algorithm are: transmission thermal rating limits; bus voltage magnitude limits; and transmission circuit outages. The stochastic-algebraic calculation of ATC is described and tested using a reduced order WECC 179 bus system     

基于功率增长优化模式的交直流电网可用输电能力计算

针对交直流混合电网输电能力计算这一问题,建立包含多端直流系统的交直流电网可用输电能力（available transfer capability,ATC）的计算模型,提出一种主从迭代连续潮流算法,针对常规连续潮流算法中节点功率的恒功率因数增长模式,提出采用模态分析技术从考虑静态电压稳定的角度,找出一种对特定区域间ATC影响最大的负荷增长方式;发电机出力调整采用经济调度模式,实现了考虑静态电压稳定约束、兼顾安全性与经济性的ATC计算。将直流系统灵活的控制及调整策略以安全合理性原则融入迭代过程中。改进的IEEE30节点系统算例表明：所采用的节点注入功率优化模式及主从迭代连续潮流法能计算交直流电网的考虑静态电压稳定约束的安全经济的ATC,还能指出对系统ATC影响大的关键节点。     

基于SDAE特征提取的含风电电网可用输电能力计算

风力发电的不确定性显著增加了电力系统可用输电能力(ATC)计算的难度。基于点估计的Gram-Charlier级数展开理论和深度学习技术,提出了一种计及越限概率要求的ATC快速计算方法,考虑的约束类型包括静态安全、静态电压稳定和暂态稳定约束。假定风电出力概率分布已知,结合两点估计法和Gram-Charlier级数展开,通过两个确定性场景的最大输电能力(TTC)计算结果逼近TTC的累积分布函数。为了快速、准确地获得确定性场景的TTC,利用堆叠降噪自动编码器(SDAE)建立了TTC计算的深度学习模型。获得TTC的累积分布函数后,将断面功率超过TTC的概率定义为越限概率,推导了给定越限概率要求下ATC计算的表达式。实际电网仿真结果表明,所提方法能够有效计及多类安全稳定约束,快速、准确计算不同越限概率要求下的ATC。     

可用输电能力的概率优化决策模型与计算

提出了一种在电力市场环境下考虑现存方式的可用输电能力(ATC)概率决策方法.该方法从经济上量化现存发电调度、切负荷及ATC间的有机联系,以综合效益最大为优化目标,基于非时序Monte Carlo模拟解决概率问题,对随机产生的每一系统可行状态,构建线性规划模型,并基于原-对偶初始点不可行的内点法求解.通过模拟获取ATC概率分布,以此建立ATC收益和风险折中的决策模型,通过序列优化搜索的方法并结合插值技术,实现概率下的最优ATC决策.IEEE RTS分析结果表明了所提出的模型和算法的有效性.