多维空间中断面热稳定安全域边界特性

提出一种计及"N-1"约束的多维空间中断面热稳定安全域边界的构建和分析方法。该方法首先通过计算系统各发电机组出力变化对断面线路的功率传输转移分布因子(PTDF),确定对断面功率传输极限影响显著的敏感机组(机群);以敏感机组(机群)的有功出力为多维空间坐标轴,以潮流可行和"N-1"约束为判据,在多维空间中搜索断面传输极限点并形成断面热稳定安全域的边界。该边界刻画了断面功率传输极限随各敏感因素的变化情况,能为运行控制提供更丰富、更准确的运行信息;更进一步分析表明该安全域边界具有较好的超平面近似特性,便于进一步实现安全域的快速计算和讨论安全域在各种优化控制问题中的应用。文中方法已在中国南方某电网运行方式计算中得到应用。     

决策空间上的电力系统热稳定安全域边界

定义了由发电机节点有功功率注入和电压幅值、负荷节点的有功功率和无功功率注入所组成的决策空间上的热稳定安全域(THSR)。THSR特别适合于电力系统在线安全监视、评估与控制的需要,因而快速确定这样的决策空间上系统热稳定安全运行区域的边界具有重要意义。研究表明,在工程实际关心的范围内,决策空间中热稳定安全域边界面可用超平面近似描述,并且基于交流潮流模型和灵敏度法推导出了计算超平面系数的解析式。实际大系统的算例表明,在计算速度和精度2个方面均可满足在线计算的工程需要。     

计及N-1约束的多维空间断面热稳定安全域边界快速计算

大规模互联电网潮流分布复杂,关键断面的输电极限影响因素较多,呈现出明显的多维特性,因而在多维参数空间中可以更为精细地刻画系统安全运行区域。为此,提出了一种计及N-1约束的多维空间中断面热稳定安全域边界的快速计算方法。首先,通过分析发电机组出力变化对断面各构成线路的功率传输转移分布因子(PTDF),解析在单一约束条件下机组出力与断面热稳定极限的数值关系;在此基础上提出了顶点搜索策略,形成参数全空间中断面热稳定安全域边界快速求解综合法。该方法结合解析分析和仿真计算两类方法的优点,能够发现参数空间中可能存在的全部热稳定极限约束,快速求得安全域边界的分段近似线性表达式,在多维参数空间中快速准确地刻画系统的安全运行边界。目前,该方法已在中国南方某电网运行方式计算中得到应用。     

电力系统动态安全域线性近似方法比较

分析比较了网络约化模型下电力系统动态安全域的3种线性近似方法的综合效能,分别为：基于稳定域二次近似的动态安全域线性近似（Q线性近似）、基于稳定域线性近似的动态安全域线性近似（L线性近似）和基于稳定域边界法向量恒定假设的动态安全域近似（L0线性近似）。其共同之处为在事先搜索而得的处于动态安全域边界的临界点处应用相应的近似刻画方法。文中以最小二乘拟合搜索得到的临界点所获得的线性近似为基准,分析比较了上述3种线性近似对安全域边界刻画的准确程度;特别是对于低雏的动态安全域,以搜索获得的真实动态安全域为基准,采用图示方法直接比较不同线性近似的近似程度。仿真分析表明：在具有事先搜索的临界点时,3种线性近似方法均能准确地近似动态安全域的局部边界;同时,L0线性近似和L线性近似计算量小,更适用于大型电力系统。     

基于广域测量系统的电力系统热稳定安全域

给出汴入功率空间中满足输电线路热稳定性约束的电力系统安全域的快速计算方法.该热稳定安全域综合考虑了输电线路电流的有功和无功分量.通过有功静态安全域的数学表达式来描述输电线路有功电流与节点有功注入功率之间的数学关系;对于输电线路的无功电流与节点无功注入功率之间的数学关系,则由"修正的关联矩阵"和基本同路矩阵描述.计算所需的全部状态变量均采用广域测昔系统(wide area measurement system,WAMS)实测获得.以新英格兰39节点系统为例对该方法所确定的热稳定安全域进行校验,结果表明:由该方法所确定的热稳定安全域边界相比基十直流潮流模型的结果更精确:其计算量较采用交流潮流模型的逐点法更低.     

用动态安全域法决定暂态稳定紧急控制措施初探

动态安全域（DSR）法是动态安全分析与控制的一种新方法，它具有时域仿真法与直接法所不具备的“域”的特点，采用DSR法来确定暂态稳定紧急控制措施，在定义了相应的测度之后，根据测度给出了两类算法－最少控制点法与综合控制法，由这些算法可以快速确定切机或切负荷量的大小，算例验证了算法的有效性。     

电力系统暂态稳定域边界局部近似方法的研究

依据非线性动力系统理论，稳定域边界应由其所有不稳定平衡点的稳定流形的并集构成。该文采用一种新的方法寻找不稳定平衡点的稳定流形，该方法可确定平衡点的稳定流形所满足的偏微分方程。在此基础上，该文运用偏微分方程的二阶近似解，即二次超曲面，来近似不稳定平衡点局部的稳定域边界。与对角化或规范型(normal form)方法相比，该方法避免了求解Jacobian矩阵的全部特征根，从而使计算量显著下降。实际仿真结果表明，该方法取得了较好的局部近似效果，此局部近似结果有助于对稳定域边界形状的分析和研究，且对直接法的结果具有一定的参考和比较价值。     

电网断面热稳定限额计算模型及方法

分析了电网预想开断前后设备组(并联运行的线路或并列运行的主变压器)的有功潮流变化情况。通过剩余/转移系数将预想开断后的设备组有功潮流表示为设备组初始有功潮流的线性函数。依据设备短时、长期运行载流量确定设备组初始有功潮流的约束条件,根据设备组热稳定限额与初始有功潮流的最小比值最大原则,提出了设备组热稳定限额的优化计算模型。运用线性规划单纯形法进行求解,并通过分岛计算提高算法的执行效率。根据用户定义的断面集,对设备组的热稳定限额进行叠加,给出断面热稳定限额。浙江电网的实际算例结果验证了所述模型的正确性和求解方法的有效性。     

电力系统稳定边界的研究

根据非线性系统稳定域边界理论，非线性系统在系统稳定边界上不稳定平衡点处的不变稳定流形的集合为受扰动后系统的稳定边界，某不稳定平衡点处的稳定流形可以通过对非线性系统进行物定的线性及大量线性变换求得。该文提出了新的非线性变换形式，使得在求得稳定边界后，确定临界切除时间，从而避免了多值映射的问题；推导了在原始系统中系统运动方程的矩阵表达式；推导了经线性映射后系统运动方程的矩阵公式和四阶非线性变换的矩阵表达式；给出了系统在主导不稳定平衡点处稳定边界的解析式和确定临界切除时间的方法及公式；通过仿真计算验证了这种非线性变换形式的可行性。     

基于网络约化模型的电力系统动态安全域近似

基于故障后主导不稳定平衡点所决定的稳定域边界的显式方程及其二次近似,并结合灵敏度分析法,给出了基于网络约化模型的电力系统在给定故障下动态安全域的显式形式及其线性近似(称为“Q线性近似”)和拟二次近似。进一步,与基于稳定域边界线性近似的动态安全域线性近似(称为“L线性近似”)进行了比较分析,所得仿真结果表明:L线性近似精确度较低;拟二次近似局部精确度较高,但依赖于初始参数的选择;Q线性近似不仅精确度高,而且对初始参数选择的变化不敏感,能够满足工程要求,具有较强的适用性。     

基于响应的电力系统广域安全稳定控制

以国内外发生的大面积停电事故为例,分析传统电力系统安全稳定"三道防线"措施存在的失效风险,提出构建防止电力系统发生稳定破坏和大面积停电的电力系统安全稳定超级防线——基于响应的电力系统安全稳定控制系统。并介绍了该系统的框架、基于响应的电力系统广域安全稳定控制的关键技术及基于响应的广域安全稳定控制技术研究的新进展。     

电力系统实用动态安全域及其搜索方法的改进

电力系统动态安全域（DSR）可为电力系统提供更为丰富的安全信息．实现电力系统的在线安全性评估与优化。经过大量的仿真实验发现,应用现有的搜索动态安全域临界超平面方法所得到的结果与理论分析得到的结果存在着很多差异。为此,分析了某些情况下应用现有实用动态安全域搜索程序昕得结果存在偏差的原因,给出其理论上的解释。并通过增加非独立节点（一般选取平衡节点作为非独立节点）约束条件和改进相应的搜索方法解决了出现的偏差问题。完善了实用动态安全域（PDSR）的方法。并在CEPRI-36节点交直流混合系统和太平洋联络线交直流并联输电系统算例上进行了验证,得到了满意的结果。改进后的实用动态安全域及其搜索方法使动态安全域超平面的搜索更加精确,对实际系统更具有指导意义。     

求解电力系统动态安全域的改进解析法

电力系统动态安全域是电力系统安全性研究的重要方面,其解析法求解速度很快,但误差较大。大量计算发现,解析法求得的安全域边界超平面系数和传统的拟合法求得的系数之间有较强的相关性,据此提出了求解电力系统动态安全域的改进解析法。首先在一个临界注入点处通过解析法计算得到一组平面系数,然后根据相关性和其它临界注入点的安全性信息,得到该组系数与真实值之间的偏移值,最后得到该系数的改进值。该方法在保留解析法快速性特点的基础上,显著减小了计算误差。用新英格兰10机39节点系统算例进行验证,最大误差由改进前的4.08%减小到0.50%,表明所提方法是有效的。     

电力系统功率注入空间的动态安全域

本文根据电力系统结构保留模型和微分拓扑理论,阐述了用一组超平面近似描述动态安全域边界的理论依据,给出了决定这些超平面的解析表达式,并用算例作了验证。     

基于实用动态安全域的输电系统概率动态安全评估

提出一种基于实用动态安全域的输电系统概率动态安全评估模型。该模型计及了负荷和发电节点注入功率的不确定性、预想事故的不确定性、事故发生地点、故障切除时间及负荷中感应电动机负荷比例的不确定性。安全域的数学描述使注入功率不确定性和电动机负荷比例不确定性的计及变得简便。概率安全性评估的结果能够指导运行人员进行预防控制。以New England 10机39节点系统为例验证了所提出的数学模型，并用Monte-Carlo方法加以检验。     

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。     

考虑风电消纳的风-蓄联合系统N-1安全校正方法

当前风-蓄联合系统优化调度模型未整体考虑电网的N-1安全,导致支路过载风险急剧增加。基于此,提出了一种考虑风电消纳的风-蓄联合系统N-1安全校正方法。该方法建立了抽水蓄能电站的连续可微模型,基于两步评估法辨识系统N-1故障下的高风险过载支路并形成高危风险集,推导出考虑基态和N-1故障下的安全约束,以各类发电机和负荷有功调整量最小为目标函数,建立了消除支路有功越限的N-1安全校正模型。目标函数中,以过载支路对风电机组的有功灵敏度作为趋势指标,动态调整各控制量的调整优先级,在充分挖掘系统内各机组的潜能、消除系统安全隐患的情况下,尽可能减少电网弃风。以IEEE57节点标准系统为算例,采用线性规划方法对模型求解,测试结果证明了所提方法的有效性和正确性。