极端冰雪灾害等天气下输电线路运行的可靠性分析

在利用气象模型,考虑风速、降雨率、线路潮流、线路的隐性故障率等多种因素的基础上,提出了一种复杂的输电线路运行可靠性分析模型,并利用经典的蒙特卡罗分析方法进行了模拟,对系统的长期规划、短期运行调度都有着积极意义。给出了基于中国某地区的实际电网的算例分析,仿真结果表明,天气状况和隐性故障对输电线路的可靠性有着不可忽视的影响。     

基于Prony分析的电力系统FACTS设备参数优化

针对互联电力系统中存在的区域间低频振荡问题,提出了基于普罗尼(Prony)分析的柔性交流输电系统(FACTS)参数优化方法,以提高系统阻尼.将基于Prony分析的联络线传输功率振荡主导模式阻尼比作为优化问题的目标函数,并提出了模式幅值比约束条件,建立了FACTS参数优化模型.采用了改进PSO(粒子群算法)算法求解该非线性优化模型,其中为了防止算法陷入局部收敛,引入了混沌运算以提高种群的多样性.为了验证优化方法的有效性,采用IEEE 4机11节点系统进行了仿真实验.研究结果表明,安装了经过参数优化的静止无功补偿器后,系统的联络线传输功率暂态调整时间减少了44％以上,区域间低频振荡得到了有效抑制.     

考虑系统频率恢复性能的低频减载参数优化模型

在研究传统的低频减载参数优化控制代价最小模型的基础上,提出一种兼顾考虑系统频率恢复性能和切负荷量最小的低频减载参数优化模型,同时考虑了各种预设场景的风险概率因素。基于模型特点,采用差分进化算法来求解问题。针对优化问题的稳态约束和超调约束,提出用分段惩罚函数法来提高差分进化算法的执行效率。实际的电力系统算例仿真表明,提出的模型比控制代价最小模型的综合表现更佳,初步论证了模型和算法的可行性和有效性。     

弱电网中低电压穿越控制策略导致的双馈风机失稳机理分析

弱电网中当远端发生严重电压跌落故障时,低电压穿越(LVRT)控制策略可能会导致双馈风机并网系统出现稳定问题。为此,首先建立了故障期间系统的准稳态模型,基于相平面法揭示了因平衡点不存在导致的系统大干扰失稳机理,并分析了电压跌落程度、线路阻抗幅值和相角以及无功电流控制增益系数等关键影响因素。然后,建立了LVRT期间系统的小信号模型,并分析了LVRT控制策略中转子电流参考值动态对系统小干扰稳定的影响。研究表明,忽略转子电流参考值动态会导致小干扰稳定分析结果偏乐观。     

基于商业电力系统分析软件的智能计算平台设计及应用

设计并建立一个基于商业电力系统分析软件的智能计算平台,分别介绍软件设计、算法和应用3个方面的相关情况。在计算平台的软件设计方面,采用可扩展性、模块化及可复用的设计思想,特别是进化算法软件采用了plug-in算法和算子分离的设计思想,增加算法软件模块的灵活性和可扩展性。在算法研究方面,简要回顾暂态稳定约束优化问题（SOPF）的模型及求解SOPF问题遇到的挑战,描述一类特殊的SOPF问题--基于最小控制代价模型的低频减载（UFLS）参数优化问题,并提出应用进化计算方法求解UFLS优化问题的算法步骤.在应用研究中,采用智能计算平台中的DE算法解决一个实际系统的UFLS优化问题,初步展示利用智能计算平台开展科研工作的潜力.     

计及网损的配电网电池储能站优化运行策略

通常接入配电网的电池储能站的运行以削峰填谷为优化目标,在此基础上,增加了减少网损这个因素。为此,基于配电网辐射型结构的特点,设计了简化的网损计算方法,建立相应的电池储能站优化运行模型。利用电池储能站的运行特点,采用双层优化方法进行求解:外层利用遗传算法对电池储能站的充放电状态进行优化,内层利用二次规划法计算外层遗传算法中个体的适应度,从而分别得到给定条件下最优的充放电状态及充放电功率。通过算例分析了电池储能站的接入位置和运行方案在不同特性负荷曲线下对网损的影响,并比较了研究周期内不同充放电次数下的优化结果。仿真算例结果表明该算法也适用于中长期的储能电站优化运行策略的制定。     

基于预处理BICGSTAB法的电力系统潮流并行计算方法

为实现大规模电力系统潮流的准确、快速求解,以非精确牛顿法为基础,提出一种基于CPU-GPU异构平台的电力系统潮流并行计算方法。修正方程组的求解是牛拉法潮流计算中最为耗时的部分,提升修正方程组的求解效率可有效提升潮流计算效率。为此,根据雅可比矩阵的不对称不定性,采用稳定双正交共轭梯度(bi-conjugate gradient stabilized, BICGSTAB)法进行修正方程组的求解。进一步,为改善BICGSTAB法的收敛性,根据雅可比矩阵的稀疏性和类对角占优性,提出一种改进PPAT(Preconditioner with sparsity Pattern of AT, PPAT)预处理器和改进Jacobi预处理器相结合的两阶段预处理方法,并对雅可比矩阵进行预处理,提升BICGSTAB法的收敛性能。然后,将上述潮流算法移植到CPU-GPU异构平台,实现电力系统潮流的并行求解。最后,通过不同测试系统算例对所提方法进行验证、分析。结果表明,所提潮流并行计算方法可实现电力系统潮流的准确、快速求解。     

吉林通榆风电基地次同步振荡现象研究

针对吉林省通榆风电基地的次同步振荡现象,首先对风电场的振荡形态进行了归纳,发现其存在突发式短时间振荡、恒幅值长时间振荡和变动的长时间振荡等三种典型的振荡形态。然后,利用现场实验研究了不同因素对系统振荡的影响,结果表明双馈型风力发电机组和固定串补是造成振荡的根源。最后,提出了应对通榆风电基地次同步振荡的对策。     

台风天气条件下的电网暂态稳定风险评估

基于风险的分析方法可以定量地评估灾害条件下电网的短期安全稳定水平,并为电网的安全预警提供支持。提出了一种台风天气条件下的电网暂态稳定风险评估方法。该方法考虑了台风天气条件对输电线路运行可靠性的影响,并根据故障概率建立电网风险评估的预想故障集。对于预想故障集中不满足暂态稳定或静态安全的故障,建立了该故障下的最优紧急控制模型,并以紧急控制代价来衡量各预想故障的后果。最后通过新英格兰测试系统初步验证了所提出方法的有效性。     

计及风电相关性的区域间可用输电能力概率评估

大规模风电并网给电力系统区域间可用输电能力(available transfer capability, ATC)评估带来了新的挑战,为更加准确地评估高风电渗透率不确定性条件下的区域间ATC,文章提出了一种计及风电空间相关性的ATC概率评估方法。首先,利用条件概率原理对历史数据进行处理,并应用Copula函数对风电相关性进行建模;其次,区域间ATC的评估过程涉及到最大输电能力和现有输电协议的计算,因此提出一种ATC双层优化模型,在此基础上,利用Karush-Kuhn-Tucker(KKT)最优条件,双层模型即转化为均衡约束的数学规划(mathematica program with equilibrium constraint, MPEC)模型;再次,再将MPEC模型转化为混合整数二阶锥规划问题;最后,采用蒙特卡罗仿真对计及风电相关性的区域间ATC进行概率评估,并以IEEE 30节点系统为例,分析风电相关性对区域间ATC的影响,验证所提模型的正确性和有效性。