考虑空调负荷需求响应的负荷恢复量削减方法

温控负荷的冷负荷启动特性导致停电后负荷量增加,使其可能超过系统的最大可恢复负荷量。为保证负荷恢复的顺利进行,以空调负荷作为温控负荷的代表,提出一种考虑需求响应的负荷恢复量削减方法。首先,建立了计及停电时间的空调负荷聚合功率估计模型,快速计算停电后的空调负荷聚合功率;然后,综合考虑暂态安全约束以及系统可提供的恢复功率,确定变电站单次最大可恢复负荷量;最后,基于空调负荷群聚合功率估计模型和变电站单次可恢复负荷量限值,利用需求响应技术削减负荷恢复量,保证单次负荷恢复量在限值之内。仿真结果表明,所提方法在不同场景下能够通过需求响应技术实现空调负荷恢复量削减,保证系统的可靠恢复。     

电力系统负荷恢复控制协调优化策略

就黑启动最后阶段的负荷恢复问题,以全局恢复量最大为目标,计及负荷投载后系统暂态约束,构建了一种新的最优负荷恢复模型。通常依据发电侧调节能力增加一定的出力进行优化分配,缺乏对系统物理特性和运行工况的考虑,所增加量不一定是实际可恢复的最大量。提出在负荷侧求取最大可恢复量,同时将原动机响应特性用于算法初始化,提高寻优效率。所提方法对所有待恢复负荷进行编码,全局搜索,动态校验,能够协调系统暂态约束、可恢复负荷量与位置以及寻优速度三方面的要求,较好地解决了负荷恢复这一“技术—空间—时间”的多维问题。以IEEE-30节点测试系统为算例模型,验证了该方法的有效性。     

电力系统负荷恢复控制协调优化策略

就黑启动最后阶段的负荷恢复问题,以全局恢复量最大为目标,计及负荷投载后系统暂态约束,构建了一种新的最优负荷恢复模型.通常依据发电侧调节能力增加一定的出力进行优化分配,缺乏对系统物理特性和运行工况的考虑,所增加量不一定是实际可恢复的最大量.提出在负荷侧求取最大可恢复量,同时将原动机响应特性用于算法初始化,提高寻优效率.所提方法对所有待恢复负荷进行编码,全局搜索,动态校验,能够协调系统暂态约束、可恢复负荷量与位置以及寻优速度三方面的要求,较好地解决了负荷恢复这一"技术-空间-时间"的多维问题.以IEEE-30节点测试系统为算例模型,验证了该方法的有效性.     

网架重构后期的负荷恢复优化

大停电后网架重构的最后阶段,负荷的全面快速恢复应在满足约束的前提下分阶段顺序进行,是一个多约束、非线性的整数规划问题。文中建立了考虑多负荷点投入顺序的组合优化模型,在目标函数中计及了负荷投入顺序的影响,综合考虑了不同顺序下频率、电压、机组出力限值及稳态潮流等多个约束条件,并提出一种校验暂态电压下降约束的简化方法。由于网络重构后期待恢复负荷点的优化范围较大,采用一种自适应粒子群算法对模型进行求解,通过分析个体极值的优劣实现优化过程中参数的自适应调整。山东电网仿真结果表明,上述模型能有效反映负荷的投入顺序,且算法的优化速度能满足实际工程要求。     

考虑暂态电压安全的STATCOM安装地点选择和容量优化

建立考虑多故障暂态电压安全的静止同步补偿器(STATCOM)安装地点和容量优化的数学模型。通过特定故障后系统母线电压恢复到0.75 pu以上的时间确定敏感母线,综合考虑敏感母线和系统区域平衡确定STATCOM的安装地点。STATCOM容量优化模型以多台STATCOM容量之和最小为目标,以故障切除后1 s母线电压恢复值不低于0.75 pu作为系统暂态电压安全约束,通过计算节点电压分别对于各台STATCOM容量的轨迹灵敏度,将暂态电压安全约束转化为关于STATCOM容量的线性不等式约束,进而采用线性规划方法可解出满足多个故障下系统暂态电压安全要求的STATCOM容量。最后,通过IEEE9节点和39节点系统的仿真计算验证了所提出STATCOM安装地点和容量优化方法的正确性。     

考虑暂态电压安全的STATCOM安装地点选择和容量优化

建立考虑多故障暂态电压安全的静止同步补偿器(STATCOM)安装地点和容量优化的教学模型.通过特定故障后系统母线电压恢复到0.75 pu以上的时间确定敏感母线,综合考虑敏感母线和系统区域平衡确定STATCOM的安装地点.STATCOM容量优化模型以多台STATCOM容量之和最小为目标,以故障切除后1 s母线电压恢复值不低于0.75 pu作为系统暂态电压安全约束,通过计算节点电压分别对于各台STATCOM容量的轨迹灵敏度,将暂态电压安全约束转化为关于STATCOM容量的线性不等式约束,进而采用线性规划方法可解出满足多个故障下系统暂态电压安全要求的STATCOM容量.最后,通过IEEE9节点和39节点系统的仿真计算验证了所提出STATCOM安装地点和容量优化方法的正确性.     

计及冷负荷恢复特性的单节点最大负荷恢复量计算

大规模恢复负荷、减小停电损失是电力系统恢复的主要目标。本文根据环境温度、停电时间和温控负荷比例3个因素对冷负荷恢复的影响,提出一种冷负荷恢复量的计算模型。结合用电主体、负荷启动特性等两种母线负荷分类方式,并计及包括暂态频率在内的实际约束建立了以节点负荷恢复量最大为目标的通用模型。通过增广潮流计算、暂态能量函数计算及电力系统分析软件PSDBPA仿真对负荷恢复的稳态、暂态过程进行详细校核。新英格兰10机39节点系统算例验证了所提方法的合理性和有效性。     

计及动态负荷投载的最优恢复策略

针对电网黑启动最后阶段的负荷恢复问题,研究了非线性动态负荷投载特性,建立了考虑非线性动态负荷投载的最优负荷恢复模型。该模型考虑了系统的电压、频率等动态约束条件,确保获得系统动态稳定条件下的最大恢复量。采用MATLAB语言编程,引入蚁群算法遍历求解。放大较好路径信息量以提高收敛速度,同时定义相应罚函数项处理越线指标。仿真结果表明该模型能较好地解决考虑动态负荷投载的最优恢复问题。通过仿真验证了该方法的有效性,可为实际电网负荷恢复策略提供参考。     

黑启动中考虑动态过程的负荷最优恢复

针对黑启动过程中的薄弱电网下如何最大限度地恢复负荷进行了研究.考虑到投入大量负荷后的系统过渡过程中电压、频率变化巨大,稳态潮流合格并不代表在暂态过程中的频率和电压一定合格,针对此动态阶段存在的潜在不确定性,将负荷恢复归结为包含大扰动动态过程的频率、电压、功角等约束的最优控制问题,利用自适应遗传算法对问题进行求解,在保持系统动态过程稳定的要求下,使总的负荷恢复量最大.算例求解结果表明了该算法在负荷恢复问题中的有效性.     

暂态电压安全紧急切负荷控制优化研究

建立电力系统暂态电压安全分析的微分代数方程组模型,并推导出负荷采用三阶感应电动机并联恒阻抗模型时切负荷控制的表示方法。提出暂态电压安全紧急控制优化的数学模型：暂态电压安全约束包括防止系统发生暂态电压失稳和暂态电压延时恢复两个方面,目标函数为控制费用最小,控制变量为切负荷比例。采用轨迹灵敏度描述暂态电压安全约束函数与控制变量之间的近似线性增量关系,从而将优化控制模型转化为线性整数规划模型。并采用一种启发式优化算法求得模型的近似最优解。对IEEE 39节点系统的仿真计算验证了所提出模型和算法的正确有效性。     

基于信息间隙决策理论的电网负荷恢复鲁棒优化

停电电网的恢复过程中,负荷恢复的不确定性可能影响电网恢复过程的安全,需要在负荷恢复中考虑负荷的不确定性。考虑到准确的负荷不确定性分布模型难以获取,文中提出了基于信息间隙决策理论(IGDT)的电网负荷恢复鲁棒优化方法,使负荷恢复方案在负荷波动范围内均能满足要求,而无需已知负荷的不确定性分布。首先,基于IGDT,将确定性负荷恢复优化模型转变为在负荷波动范围内均能达到最低恢复要求的鲁棒优化模型,同时综合考虑负荷恢复过程中的负荷最大恢复量、单次最大投入量、电网潮流等约束条件,再利用人工蜂群算法对优化模型进行求解,最后以新英格兰系统和江苏系统为例验证了所提方法的有效性。     

基于粒子群优化的最优负荷恢复算法

建立了考虑冷负荷特性的最优负荷恢复模型，考虑了系统的频率、电压和发电机有功出力等动态约束条件，以确保在恢复尽可能多负荷的同时，使系统维持合理的运行频率和网络电压水平等。利用PSS／E软件提供的二次开发语言IPLAN，引入粒子群优化算法对所建的最优负荷恢复模型进行求解，并采用罚函数法对动态约束条件进行处理，可以快速求得在满足系统安全稳定约束条件下可恢复的最大负荷量及负荷位置。算例分析验证了该方法的有效性。     

基于轨迹灵敏度的紧急切负荷优化算法

超/特高压直流远距离、大容量输电使受端电网发生大功率缺额的概率增加。为防御失去大电源导致的电网安全稳定破坏,提出了一种兼顾暂态安全性和经济性的紧急切负荷优化模型,并设计了高效求解方法。优化模型以总切负荷代价最小为目标,计及暂态电压安全、暂态频率安全和切负荷量约束。暂态安全性均基于时域轨迹严格评估,是带时域参数约束的大规模非线性规划问题。分析了问题最优解的特征,针对带时域参量约束的非线性规划无法直接求解的问题,利用轨迹灵敏度将安全约束线性化,将问题转化为线性规划求解,并通过逐次迭代保证解的一致性。以实际省级电网为例进行仿真分析,验证了算法的有效性。     

基于最优控制原理的电力系统紧急控制及应用

基于时域方法仿真得到系统受扰轨迹,并结合实际电网安全稳定控制系统的配置情况和运行要求,给出了暂态稳定下最优紧急控制模型。采用了启发式故障后轨迹相对功角最大值小于门槛值作为暂态稳定约束条件,通过引入变分原理,推导了暂态稳定约束条件对控制量的灵敏度。通过建立线性规划模型,把微分代数方程所描述的电力系统紧急控制转化为以切机切负荷为控制量的最优控制问题。文中提出的暂态稳定紧急控制模型与时域仿真方法具有同等的适应性。广东电网的计算结果表明,文中方法对紧急控制策略灵敏度的确定高效且实用,对保证电网安全稳定运行有重要意义。     

考虑电压稳定性的无功定价

基于边际价格理论,提出考虑系统电压安全风险的无功定价数学模型.该模型不但隐含了系统静态电压稳定性的信息,也反映了将系统从当前的暂态电压不安全的状态引导到安全的要求.通过满足暂态电压安全约束的无功发电调节与切负荷总代价最小化问题,来表示暂态电压安全风险.仿真算例表明该方法能较好地引导用户,有利于电压稳定性.     

考虑直流接入对系统安全性影响的负荷恢复优化

综合考虑高压直流(LCC-HVDC)接入电网时已恢复负荷的频率调节特性、功率因数、大小与位置对受端系统安全性的影响,结合系统恢复过程中的负荷投入特点,提出了一种考虑直流接入对系统安全性影响的负荷恢复优化方法。以直流接入时受端电网频率偏差最小化、节点电压偏移程度最小化和联合潮流熵最大化为优化目标,考虑机组出力、线路潮流等约束条件,采用快速非支配排序遗传算法(NSGA-II)求解出负荷恢复的Pareto最优解集;然后根据三角模糊数和信息熵权法分别确定各属性的主客观权重,通过灰色关联分析模型对各方案进行多属性决策选出最满意的解。最后,通过含高压直流通道的新英格兰10机39节点系统算例验证了所提方法的有效性。     

Maximum potential of PV installation based on an energy system planning model considering a distribution voltage constraint

As the key solution for energy sustainability this decade, the growth of installing photovoltaic (PV) systems has dramatically increased. However, the high penetration of PV systems can cause a voltage variation problem in a distribution grid. This paper proposes a model for evaluating the maximum potential for installing PV systems in an urban area under a bus voltage constraint. A PV system is considered as an energy system alternative that replaces a conventional system. Regarding the power variation, it is necessary to add a parameter that is used to evaluate the variation of PV systems in terms of a standard deviation to the PV systems' electric load curve. The installations of PV and conventional systems are determined as share solutions for each load area along a distribution network. Total power loads and variations in each load area are input to a load flow calculation to obtain each bus voltage and confirm the voltage constraint. Finally, the total PV system installations over the whole network area is maximized. The alternative PV system with battery installation is introduced to validate the model evaluation when comparing with a typical PV system without a battery, which has larger power variation. Furthermore, adjusting the sending voltage at a substation to increase the PV installation is validated using the proposed model. Copyright © 2009 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

Quantitative assessments for transient voltage security

Transient voltage security means that the system is both transient voltage stable and transient voltage dips acceptable. The definitions are clarified in this paper. Self start technique for computing transient-voltage-stability-related limits is proposed. Based on a margin for transient voltage dip acceptability, a criterion for early termination of the simulation is put forward. Moreover, the procedure of calculating critical clearing time for transient voltage security is extended to that of calculating the critical load level, the minimum reactive power resources and minimum load shedding for keeping transient voltage security. It is also suggested that transient angle stability and transient voltage stability and transient voltage dip acceptability be quantitatively assessed along the same simulation trajectory. The most critical one among the three kinds of limits is regarded as the global transient security limit. The effectiveness and robustness of the proposed approach are demonstrated in this paper with statistic information resulting from 47987 test cases on two practical power systems     

考虑暂态安全性的低频低压减载量的全局优化

指出了低频和低压减载装置的整定不仅要满足静态和中长期动态对频率和电压的安全性要求，而且要满足暂态过程中的频率和电压安全约束。通过详细模型的时域仿真，在各种运行方式及故障集下寻找使系统暂态安全且总体控制代价最小的减载策略。给出了其减载量优化问题的数学描述，以减栽代价最小为目标函数，把低频和低压减载控制作为多级控制序列。根据暂态频率和电压安全裕度指标计算减载的性价比，把性价比最大的决策作为下一级的初始条件，通过逐级优化来实现全局优化。