考虑同调机组的电力系统主动解列断面搜索方法*

将电力系统解列断面搜索问题转化为单目标多约束优化问题,提出了一种考虑同调机组的解列断面搜索新方法。节点间电抗值的大小反映了其电气连接强弱程度。首先以节点间线路电抗值为线路权值,利用Dijkstra算法计算同调机群中发电机之间最小电抗连接线路,得到同调机组连通图,之后用prim算法得到同调机组连通图的最小生成树,并将其等值为一个节点,从而保证电力孤岛内机组连通性。最后利用Dinic算法求得非同调机群间最小潮流割集,得到最优解列断面。对经典IEEE-39节点系统进行算例仿真,验证了文中所提出方法能够快速准确定位解列断面。     

基于贪心算法的自适应解列断面自动搜索方法：(一)解列指标体系与算法设计

现有的解列断面搜索方法仅能考虑发电机同调、孤岛功率平衡等少数约束条件,在大系统的解列断面搜索过程中需要事先人工化简系统,无法实现从在线调度数据出发自动获得解列断面。文中以交直流系统的自适应解列控制为研究目标,提出了交直流电网解列指标体系,并设计了基于贪心算法的解列断面自动搜索方法。该方法根据系统发电机慢同调分群结果,确定解列孤岛数量及孤岛初始搜索节点,然后,对各孤岛一级相连节点进行评分,确定应该并入各孤岛的节点;最后,设计了解列策略校验环节。     

避免电网连锁解列的全局协调控制策略

从解列面和解列时机两方面考虑,提出一种全局协调的解列控制策略.首先通过无故障情况下的在线慢同调分析,掌握系统中发电机群的关联特性;在扰动发生后,利用平均数充分性(MIA)同调识别法获取具体的发电机摇摆分群模式;在发电机的分群模式约束下,把电网中节点间关系表达为拓扑距离,并按照该距离关系完成系统节点的K-Medoids聚类,最终得到满足孤岛功率平衡约束的解列面;为避免电网连锁解列和提前解列,对全网线路运用“激活-闭锁”的策略,使参与解列的线路在检测到可靠的失步信号后,同步速动完成解列.采用IEEE 118节点仿真系统,结果表明在扰动导致系统发生区间振荡时,所提策略成功地将系统解列为满足发电机动态平衡和静态功率平衡的孤网,且决策时间不足0.1s.     

数据驱动的同调机组分群及主动解列技术

新型电力系统发生区域性故障时系统的安全稳定性问题日益突出,主动解列作为防止故障扩散的有效手段在系统稳定研究中逐渐获得关注。从同调机组分群技术和解列断面搜索技术两个方面对主动解列开展研究,结合时频分析、特征提取和图论等方法,提出基于改进聚类算法的同调机组分群技术和基于多层图分割的解列断面搜索技术,并在IEEE-39节点标准测试系统中验证了所提方法的适用性。     

一种考虑发电机同调分群的大电网快速主动解列策略

针对当前主动解列研究中的快速性难题,提出一种考虑发电机同调分群的大电网快速解列策略。该方法在构建大电网图论模型基础上,第一步采用SW(Stoer-Wagner)算法求解发电机动态连接图的最小割,获得发电机分群结果;第二步以最小潮流冲击为目标函数,通过改进的Dinic最大流算法快速搜索最优解列断面。这两个步骤的解列策略,无需对全网进行化简,能够在线获得全局最优解列断面。通过对IEEE 118节点系统和华中电网系统的仿真计算,验证了该方法的正确性、有效性和快速性。     

基于拓扑连通性约束遗传算法的主动解列断面搜索

随着大规模新能源互联电网的发展,电力系统发生连锁故障的风险越来越高,适当的主动解列可以阻止故障的传播。为解决主动解列断面求解过程中的系统拓扑连通性和计算复杂度高的问题,提出了一种含拓扑连通性约束遗传算法的主动解列断面搜索方法。该方法首先构建了解列断面搜索的数学模型,然后基于图论知识提出了一种系统拓扑连通性约束,并加入到遗传算法中。同时提出了一种系统拓扑简化和预处理方法。最后将简化后的系统拓扑和数据输入到含拓扑连通性约束的遗传算法中进行主动解列断面的求解。IEEE 118节点系统算例表明,所提算法能够保证求解出的主动解列断面具有拓扑连通性且有功功率基本平衡,系统拓扑简化和预处理方法能够有效提高算法的运行效率。     

考虑系统一次频率响应特性与新能源不确定性的主动解列最优断面搜索方法EI北大核心CSCD

当发生严重故障时,电网状态急剧恶化,主动解列作为防止连锁故障和大范围停电的最重要控制措施之一,能够有效防止电网事故的扩大,而确定合理的解列断面是主动解列控制的核心。随着新能源的快速发展,需考虑其出力不确定性对电网解列后子系统频率稳定的影响。为此,提出一种考虑系统一次频率响应特性与新能源不确定性的主动解列最优断面搜索方法。首先,以总切机切负荷量和开断线路成本最小为目标,在孤岛连通性以及系统基本运行约束基础上,对解列后系统一次频率响应特性进行建模,结合频率变化率和频率最低点等频率稳定相关约束,来保证解列后系统运行的频率稳定。其次,引入负荷侧需求响应来有效减少解列后孤岛的源荷不平衡量,以支撑系统频率稳定;并且,为考虑新能源出力不确定性对解列后频率稳定的不利影响,建立了考虑新能源出力不确定性的主动解列断面搜索模型。最后,通过修改后的新英格兰39节点算例验证了所提出主动解列最优断面搜索方法的有效性。     

一种电力系统失步解列面的实时搜索方法

为故障后失去稳定的电力系统确定解列断面以平息系统振荡可以防止系统完全崩溃,如何快速寻找不同失稳模式下的解列面成为解列控制的关键问题之一。提出电力系统失步解列面实时搜索方法,该方法的优化目标为解列后各孤岛内发电机和负荷不平衡尽可能小。方法包含3个阶段:基于潮流追踪的系统分区、基于发电机分群信息的解列面初步确定和基于初步解列断面的解列断面改善。算法具有时间复杂度小、计算速度快的特点。基于C++语言编制实时搜索程序,对IEEE118节点系统进行解列面搜索仿真计算,仿真算例验证了方法的有效性和快速性。     

基于“搜索+优化”的主动解列断面选择方法

针对大规模电力系统失稳后应及时进行解列的问题,提出一种"搜索+优化"的主动解列断面选择方法。该方法在"搜索"阶段分2个步骤进行:首先将电力系统等效为无向加权图,以Floyd算法得到节点之间的耦合程度获取公共节点,对原始网络结构进行降维;再依据失稳机组电压相角均值与负荷节点电压相角差的大小,将公共节点划分到相应的集合中,得到初始解列断面。"优化"阶段按照解列原则对初始解列断面进行调整,得到满足孤岛功率平衡约束的解列面。所提算法计算复杂度小,能快速缩减求解策略的规模,确定最终解列断面。以CEPRI 36节点系统和IEEE 118节点系统进行仿真,结果验证了所提方法的正确性与有效性。     

基于Dijkstra算法的最优解列断面快速搜索方法

如何快速确定合理的解列地点,是解列控制实施的关键。针对该问题,提出基于Dijkstra算法的最优解列断面搜索方法。该方法以Dijkstra算法求取节点间最小电抗累加和路径,依据各节点间的电气联系强弱程度,将节点划分为公共节点与一般节点;凭借解列断面与公共节点的联系,将解列断面的搜索转换为公共节点的处理问题,缩小了预搜索空间的规模;以解列后子系统中有功不平衡功率最小为目标函数,基于宽度优先搜索算法完成对公共节点集的搜索分配,获取最优解列断面。仿真算例表明,所提方法既能在考虑节点间电气联系的情况下缩小原始的求解空间,避免化简过程中可行解的丢失,又能适应系统运行方式的变化,满足快速性与有效性要求。     

基于CSP的复杂配电网孤岛划分方案研究

在含分布式电源的复杂配电网系统发生故障时,制定合理的孤岛划分方案可提高系统的供电可靠性。利用复杂配电网简化模型,采用两阶段策略解决孤岛划分问题。首先提出了基于约束满足问题的孤岛划分方法,离线生成满足约束问题的单元集合,将孤岛划分问题转化为寻求孤岛最优解的问题。然后在配电系统发生故障时,采用启发式的回溯搜索策略,得出最终的孤岛划分方案。通过对IEEE69节点配电系统进行仿真．验证了该方法有效性和实用性。     

Controlled islanding using transmission switching and load shedding for enhancing power grid resilience

A controlled splitting strategy is proposed as the last resort to determine the splitting points of an interconnected power system before occurring a critical transition. The proposed strategy is expressed as a mixed-integer formulation with considering the slow coherency of synchronous generators. In the proposed integer programming formulation, each coherent group of generators is located in an individual island. This grouping constraint may assure the synchronism of generators after islanding. Each island contains a coherent group of generators and its boundary is determined with the aim of achieving minimum load shedding. Two artificial DC load flow algorithms are proposed to model grouping and connectivity constraints. In addition to operational limits, a switching constraint and a frequency stability constraint are proposed to limit the number of line switchings and assure the stability of resulted islands, respectively. The proposed mixed integer model is solved using Benders Decomposition (BD) technique. Using BD technique, the CPU time of computation is reduced significantly. The proposed splitting strategy is simulated over the IEEE 30-Bus and IEEE 118-Bus test grids. Transient stability simulations are done to validate the accuracy of the proposed method.     

考虑柔性直流落点约束的最优主动解列断面搜索算法

当电力系统遭受严重扰动后,主动解列策略是防止灾害性大停电事故积极而有效的手段,其核心内容是搜索最优解列断面,通常理解为是一种含约束的组合优化问题。提出了一种基于谱聚类的考虑柔性直流落点约束的最优主动解列断面搜索算法,该方法通过谱聚类算法将电力系统的最优解列断面搜索问题映射为图的分割问题进行求解,直接求取最优解且计算速度较快;以最小有功潮流冲击为目标函数,最小化解列后系统潮流的改变提高了孤岛系统的暂态稳定性;考虑了基于电压源换流器的高压直流输电(VSC-HVDC)的终端落点作为约束条件,将VSC-HVDC的终端置于不同孤岛内可实现孤岛间功率的交换,降低了系统整体恢复稳定的成本。最后通过IEEE 10机39节点系统以及厦门系统实际算例的仿真验证,证明了该方法的有效性和快速性。     

Controlled islanding of power systems using label propagation

This paper presents a label propagation controlled islanding (LPCI) algorithm for large interconnected power systems. The proposed algorithm is suitable for finding an islanding solution quickly when a power system with large disturbances need to avoid uncontrolled system separation and to prevent wide‐area blackouts. By referring to the graph theory for the power system, a similar graph is first introduced according to the branch power flows the power system. Then, the buses of coherent generators are viewed as labeled data, while the left buses are viewed as unlabeled data. As a result, the controlled islanding problem is converted into a semi‐supervised learning problem. At last, a classical semi‐supervised learning algorithm, i.e. label propagation, is applied to solve the controlled islanding problem. In addition, a small‐scale strategy space for power system splitting is provided according to the proposed entropy criterion. Characteristics of the proposed algorithm are presented, as well as feasibility to the active splitting control of power systems. The results on four test cases show its correctness and computationally efficient. © 2015 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

Improved multilevel bipartitioning for controlled power system islanding

Nowadays interconnected power systems work close to their limits because of increased economic benefits. If a severe disturbance occurs in any part of the interconnected power system, it can be propagated through it. If no intelligent supervisory action is taken, a power system may be driven into an emergency state which could either cause system collapse by natural islanding or total system blackout. One possible measure to be put in effect in an emergency state is controlled power system islanding. In this paper, our previously proposed multilevel approach for controlled islanding is improved by using slow coherency grouping of generators in the aggregation phase. The approach has been applied to the IEEE 118 bus power system. The results indicate that the best partitioning of the power system is obtained with minimum generation/load imbalance in the islands, and with the coherent groups of generators maintained in each island making the restoration easy. A comparison of the computational complexities involved in the spectral, multilevel kernel k‐means and the improved multilevel approaches is made by applying these methods to the IEEE 9 bus, the IEEE 30 bus, the IEEE 39 bus, the IEEE 57 bus, the IEEE 118 bus, the IEEE 300 bus, the 2383 bus Polish and the 2746 bus Polish power systems to show the suitability of the proposed approach for controlled islanding of large‐scale power systems. © 2011 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

基于贪心算法的自适应解列断面自动搜索方法：(二)指标评分方法与算法实现

给出了孤岛生成过程中,各节点在并入不同孤岛时对各解列指标满足程度的评分方法,并在引入指标权重的基础上提出了考虑多指标的综合评分方法。结合节点的综合评分,详细介绍了基于贪心算法的解列策略自动搜索实现过程。广东电网的算例验证了解列断面自动搜索算法的有效性。与传统方法相比,所提方法可实现断面自动搜索,搜索过程无需人工干预。     

基于PMU和改进支持向量机算法的同调机群在线识别

鉴于现代电力系统中发生暂态稳定问题时,为了给后续的主动解列措施提供依据,需要快速准确地辨识出系统中的同调机群,基于同步相量测量单元（phasor measurement unit,PMU）实时采集的发电机动态轨迹信息具有高维度和非线性等特点,提出了一种在线识别同调机群的新方法：由PMU得到故障后发电机组的动态功角轨迹量测信息;对PMU量测信息进行标准化处理,生成标准化高维数据;利用留一交叉验证法确定Gauss径向基核函数参数g和惩罚系数C的最优取值,得到准确的分类器;使用此分类器对未知分类的样本进行分类,并得到最终的同调分群结果。仿真结果表明：该方法能有效克服传统方法识别准确率低和速度慢的缺点,能在线识别系统中的同调机群,且兼具识别的快速性和准确性,可满足现代电力系统暂态稳定的在线分析和实时计算等要求。     

分布式发电条件下的配电网孤岛划分算法

在分布式发电条件下,孤岛可作为提高配电网供电可靠性的一种重要运行方式。为在配电网发生故障时及时制定出优化的孤岛划分方案,提出了孤岛划分算法。该算法利用配电网简化模型,根据孤岛运行时的功率平衡要求以及各种负荷对供电可靠性的不同要求,采取了启发式的搜索策略, 能够在短时间内得到可行的孤岛划分方案。文中还给出了2 个典型的孤岛划分实例。理论和实例分析表明,该算法可在配电网发生故障以后,根据故障前的实际运行情况动态地生成优化的孤岛划分方案。