基于割集功率空间上的静态电压稳定域局部可视化方法

提出了一种新型快速的割集功率空间上电压稳定域边界局部近似算法，以用于实现静态电压稳定域的可视化。该算法首先在电力系统状态空间上推导出求解电压稳定域边界局部的线性方程组，利用该方程组可快速地求解出状态空间上的一组近似电压稳定域边界点；然后通过潮流方程将边界映射到割集功率空间上，解决了电压稳定域可视化的降维问题。在此基础上，可利用最小二乘法拟合出割集功率空间上的一个超平面，用以近似地表达电压稳定域边界。IEEE118节点系统算例结果表明，该方法能在割集功率空间上以较小的误差快速地近似表达出电压稳定域边界的局部；算法对于实现电压稳定域的在线计算及可视化具有一定的实用价值。     

电力系统电压稳定域的局部可视化描述及其应用

该文推导出电力系统静态电压稳定域边界的切平面表达式,可在发电机注入空间中对电压稳定域边界的局部进行二维或三维图形可视化.运行人员任意选定2台或3台参与有功调度的发电机,即可在所选发电机注入空间中迅速得到静态电压稳定域边界的近似局部.在可视化过程中,为了对发电机注入空间降维,文中还提出了一种寻找对系统电压稳定域边界影响较大的敏感发电机节点的方法.由于利用文中方法只需通过一次连续性潮流计算即可获得稳定域边界上的切平面,使得稳定域的在线计算及可视化成为可能.     

静态电压稳定域边界的非线性近似解析表达

在电力系统控制决策与运行分析中,对系统稳定运行区域的边界面几何形状的认识具有重要的意义。文中对注入功率空间中静态电压稳定域边界面(即潮流可解域边界)的二次特性进行了深入的探讨。通过对潮流方程雅可比矩阵的行列式在临界点附近进行泰勒级数展开并保留二次项,得到了计及非线性项的边界近似解析表达式。在计算过程中应用了潮流方程特征值和特征向量灵敏度系数的计算。该方法的优点是算法本身不涉及任何非线性方程的迭代求解,且所提出的非线性解析表达式能在大范围内较好地逼近真实稳定域边界。通过IEEE系统的算例对所提出的方法的精确性进行了验证。     

静态电压稳定域边界的非线性近似解析表达

在电力系统控制决策与运行分析中，对系统稳定运行区域的边界面几何形状的认识具有重要的意义。文中对注入功率空间中静态电压稳定域边界面(即潮流可解域边界)的二次特性进行了深入的探讨。通过对潮流方程雅可比矩阵的行列式在临界点附近进行泰勒级数展开并保留二次项，得到了计及非线性项的边界近似解析表达式。在计算过程中应用了潮流方程特征值和特征向量灵敏度系数的计算。该方法的优点是算法本身不涉及任何非线性方程的迭代求解,且所提出的非线性解析表达式能在大范围内较好地逼近真实稳定域边界。通过IEEE系统的算例对所提出的方法的精确性进行了验证。     

静态电压稳定域边界的切平面分析

提出了基于全参数空间的静态电压稳定域的2种切平面计算方法：特征向量法和隐函数求导法。2种方法均可考虑各种因素对于电压稳定域的影响。其中隐函数求导法还能够计算状态变量对于独立参数变量的偏导数。在此基础上,建立了从功率注入空间到线路传输功率空间的映射关系,可以解析求出割集功率空阎电压稳定域的超平面近似表达式,从而避免了现有数据拟合算法的局限性,提高了计算速度。此外,文中考虑电力系统运行限制对于电压稳定的影响,提出了实用电压稳定域的概念,并计算了相应的切平面。进一步在电压静态稳定域切平面分析的基础上,提出了3类电压稳定指标,有利于综合评估系统电压稳定水平。IEEE9和IEEE39节点系统的仿真分析表明,所提出的电压静态稳定域的切平面分析法可准确评估系统的电压稳定水平,为电力系统的安全运行提供了决策依据。     

静态电压稳定域的三维可视化技术

近年来对静态电压稳定域的研究表明其边界可在较大范围内以超平面的形式近似拟合,在三维空间中体现为一个空间平面,该结论降低了实现静态电压稳定域可视化的难度.文章利用上述研究成果依据同一断面上不同线路的电压稳定严重程度对其进行排序,以OpenGL为图形开发工具开发了静态电压稳定域的三维可视化系统.该系统已在河南电网投入使用,可帮助调度人员在线监视与评估不同运行工况和不同负荷增长方式下的电网电压稳定裕度.     

电力系统注入空间静态电压稳定域边界的实用表达式

电力系统注入空间上的静态电压稳定域(SVSR)是近年发展起来的一种有效的电压安全监控手段，对其边界的准确表达和快速求取是SVSR实用化的重要保证。该文推导了单机单负荷系统SVSR边界的解析表达式，在其启发下，通过将系统静态电压稳定临界条件做Taylor级数展开，给出了一种注入空间中SVSR边界的二次近似解析表达形式；基于模态分析，提出了选择系统关键节点的方法，以实现注入空间的有效降维。最后，通过IEEE14节点、57节点系统和EPRI1000节点测试系统的算例对文中方法的有效性进行了验证，结果表明：当发电与负荷大范围变动时，在不同运行条件下估计注入空间SVSR边界的误差均在3％以下。     

电力系统静态电压稳定域边界近似的空间切向量法

针对电力系统静态电压稳定域边界(staticvoltage stability region boundary,SVSRB)近似解析表达式的构建问题,该文提出一种SVSRB近似的空间切向量法。首先采用SVSRB搜索的预测–校正算法搜索静态电压稳定域(static voltagestabilityregion,SVSR)临界点,然后基于该临界点处空间切向量的空间角与最大空间角阈值的关系,对SVSRB进行初始分段近似,以SVSR临界点到初始近似边界的距离与最大距离误差阈值的关系为依据,对初始近似边界进行二次近似,计及SVSRB曲率的变化,得到更为精确的SVSR分段超平面近似边界,实现SVSRB近似解析表达式的构建,该方法可有效提高SVSRB近似精度,增强电力系统电压稳定的态势感知能力。最后,将所提方法应用于WECC3机9节点测试系统和欧洲电网13659节点测试系统,结果表明,所提方法可有效实现SVSRB精确近似解析表达和准确构建。     

考虑静态电压稳定约束并计及负荷和发电机出力不确定性因素的概率最大输电能力快速计算

针对电压稳定约束条件下的概率最大输电能力(TTC)进行了研究,考虑了负荷和发电机出力分配不确定性因素对TTC的影响,提出了一种将MonteCarlo仿真和静态电压稳定域方法相结合的概率TTC快速计算方法。文中推导出全注入空间中静态电压稳定域边界的局部切平面表达式,结合聚类分析,采用多个切平面描述静态电压稳定域边界,经验证,该方法计算速度远远快于传统方法,并且具有较高精度,能够满足工程上概率ATC在线计算的需要。     

考虑极限诱导分岔的静态电压稳定域

随着高比例可再生能源在电力系统中的广泛应用,可再生能源的波动性和随机性对电力系统静态电压稳定评估带来挑战,电力系统静态电压稳定域（static voltage stability region,SVSR）可以全面分析和监测电力系统电压稳定性,其关键是快速准确地构建稳定域边界。针对传统连续潮流法和非线性规划法计算量大的问题,提出一种基于SVSR边界拓扑性质的SVSR边界构建优化模型,根据边界连续且光滑的性质,由已知边界点通过预测-校正方法直接计算相邻边界点。在此模型基础上提出一种极限诱导分岔识别方法,构建考虑极限诱导分岔的SVSR边界。最后通过算例分析验证了所提方法的可行性和准确性。     

综合考虑负荷增长和多预想故障的静态电压失稳预防控制策略

提出的综合的静态电压失稳预防控制策略以最小控制代价为目标,综合考虑了负荷增长方式和多预想故障条件下的静态电压稳定裕度约束对系统静态电压稳定性的影响。该策略分2步进行:首先考虑负荷增长的影响,若系统在未来运行点不满足静稳指标,则找出系统的薄弱区域和负荷最安全变化方向,在此方向进行合理的无功补偿;其次考虑多预想故障条件下系统的静态电压稳定裕度约束,并引入关键故障集的概念求解计算优化策略,施加控制措施后再进行扫描确定新的关键故障集,循环直至对所有故障都满足裕度要求。IEEE-39节点算例证明了该综合预防控制策略的有效性。     

基于随机优化的割集空间电压稳定域可视化

电压稳定域可视化能够方便调度人员监视电力系统的电压安全裕度,为其决策提供依据。为克服现有算法不能给出概率意义可信度的不足,分别提出了基于理想模型（独立正态分布）的随机优化算法和基于一般模型（非独立正态分布）的数据拟合Monte Carlo算法,以实现割集空间电压稳定域的可视化。其中,基于理想模型的随机优化算法不需要产生大量的随机数,计算过程简洁、高效,且可得到割集空间电压稳定域边界超平面近似的方程。进一步,为了评价利用该超平面方程判断电压稳定的可信度,提出用随机优化的目标函数—正确率作为置信度指标。基于该指标选择割集功率,可显著提高电压稳定评估的正确率。此外,文中将割集空间概念推广到拟割集空间,使电压稳定域的可视化更准确,更易于工程实现。IEEE39节点系统的仿真分析验证了所述算法的有效性。     

多目标无功优化的向量评价自适应免疫粒子群算法

为了克服粒子群算法在高维复杂问题寻优时容易陷入局部搜索的现象,提出了一种自适应免疫粒子群算法。该算法利用引入免疫系统的免疫信息处理机制和自动调整动量系数的自适应因子,从整体上达到系统的最佳控制方案。并将基于目标向量的个体评价方法与自适应免疫粒子群算法相结合,提出了基于向量评价的自适应免疫粒子群算法(vector evaluated adaptive immune particle swarm optimization,VEAIPSO)来解决多目标无功优化问题。通过引入静态电压稳定指标,建立了以系统有功损耗最小、节点电压偏移量最小及静态电压稳定裕度最大为目标的多目标无功优化模型。IEEE30和IEEE118节点系统算例仿真结果表明,该算法能有效地解决多目标无功优化问题,并具有良好的收敛稳定性和较高的寻优精度。     

基于有功负荷注入空间静态电压稳定域的最小切负荷算法

针对电力系统电压稳定控制中的切负荷量求解问题,提出基于有功负荷注入空间静态电压稳定域的最小切负荷量计算方法。首先给出该稳定域的2阶段求解方法,与传统基于拟合技术的求取方法相比,该方法通过聚类分析在保证计算精度的条件下减小了计算代价,同时可对临界点基于其局部切平面的法向量进行分类拟合,从而计及稳定域边界曲率的变化得到更加准确的边界估计。基于该稳定域提出最小切负荷量的计算方法,与基于灵敏度的连续线性规划法相比,该方法可利用全局信息给出最小切负荷量,并且在计算速度上具有优势。通过6节点算例的可视化稳定域计算结果说明2阶段求解方法的有效性,最后利用39节点系统验证该最小切负荷计算方法的准确性。     

基于渐近数值法的静态电压稳定域边界高阶拟合方法

为实现静态电压稳定边界的快速准确计算,提出了一种基于渐近数值方法拟合静态电压稳定边界的算法。算法对电压崩溃点处的方程组进行分析,得到了静态电压稳定边界高阶偏导数的通式。基于渐近数值方法,分析了拟合误差与边界范围的关系。所提方法一方面避免了传统方法的多次潮流计算,耗时降低且有更高的精度;另一方面,计算高阶偏导数时可复用已有系数矩阵的因子表,计算量小。最后,给出了基于算法的相关应用,并将IEEE 118节点系统作为算例,验证了本算法的有效性。     

嵌入输入凸神经网络的静态电压稳定控制替代建模方法及其解析算法

电力系统静态电压稳定控制通常依赖于精准的物理建模,可能导致收敛和时效性问题。从数据驱动的角度出发,提出一种嵌入输入凸神经网络(ICNN)的静态电压稳定控制替代建模方法及其解析算法。利用ICNN精准地参数化由运行变量映射的凸非线性电压稳定边界;考虑ICNN的计算实时性和去迭代优势,将ICNN嵌入预防控制模型,替代电压稳定计算的非线性方程迭代过程,规避机理计算的收敛问题,从而生成电压稳定的凸非线性简化控制模型;通过解析ICNN的深度结构表达式推导出ICNN超参数驱动的控制梯度,提出有效耦合内点法的ICNN最速下降求解策略,实现电压稳定控制提效。IEEE 14节点系统和IEEE 118节点系统的测试结果表明,所提ICNN驱动的电压稳定凸非线性控制可有效耦合机理建模和数据模型,相比传统方法能更好地兼顾控制精度和计算效率,具有一定的在线应用潜力。     

基于稳定裕度指标的暂态电压稳定分析

基于稳定域边界二次近似,提出了暂态电压稳定裕度指标,并分析了计及感应电动机机电暂态过程的单负荷无穷大系统的暂态电压稳定性.仿真表明:该指标具有准确度高及易于计算机实现等特点,具有较好的工程实用性,并可应用于判断系统暂态电压稳定裕度和估计暂态电压稳定的临界切除时间以及故障排序.     

基于安全域的电力系统有功及无功优化

提出了一种同时计及电力系统有功及无功的新型优化潮流模型与算法。在构建优化潮流(OPF)的数学模型时借助了3种电力系统安全域的概念与方法,它们分别是:满足系统潮流约束(母线电压约束、支路热稳定极限以及发电机出力限制)的“静态安全域”、“静态电压稳定域”以及针对既定的网络结构和既定的网络结构变化过程的保证系统暂态稳定性的“动态安全域”。在此基础上,利用电力系统的有功功率与支路角之间、无功功率与节点电压幅值之间的仿射关系,建立了通过二次规划来求解优化潮流(OPF)的算法。文中最后在新英格兰10机39节点系统中演示了所提出算法的有效性。