用于网架重构决策的节点重要度动态评价方法

针对网架重构过程中,待恢复节点的拓扑重要性随网络逐步恢复而发生变化的特点,提出一种节点拓扑重要性的动态评价指标——动态节点重要度。在重构决策中,基于当前系统恢复状态,通过将已恢复节点合并成一个等效电源点,构造包含及不包含等效电源点的2个待恢复网络,综合考虑待评价节点的收缩对2个网络的影响,计算出待评价节点的动态节点重要度指标。在此基础上,将所定义的动态节点重要度指标用于网架重构中机组恢复的路径优化问题。新英格兰10机39节点系统算例验证了所提动态节点重要度评价指标及路径优化方法的有效性。     

计及电动汽车充电站作为黑启动电源的网架重构优化策略

基于电池租赁的换电池模式与大规模集中型充电站配合具有商业竞争潜力,有望得到推广。在此背景下,提出了一种计及电动汽车充电站的网架重构优化策略。首先,对充电站可用电池容量建模,得到针对给定系统停电时刻充电站可提供的启动容量。建立了基于双层优化的网架重构模型,在上层模型中,以最大化系统可用发电容量为目标确定发电机组恢复时刻;在下层模型中,以线路充电电容之和最小为目标确定恢复路径。之后,采用机会约束规划处理相关的不确定性因素,并与双层优化模型相结合构建基于机会约束规划的双层网架重构优化模型,进而采用改进的粒子群算法求解该优化问题。最后,以修改的新英格兰10机39节点系统为例说明了所发展的模型与方法的基本特征。     

微网作为黑启动电源的电力系统网架重构优化策略

微网是一种能够灵活容纳可再生能源发电的小型电力系统,一般具有高比例的可再生能源渗透率和利用率,具备孤岛运行能力。随着含高比例可再生能源发电的微网的容量逐渐增大,其作为黑启动电源为大停电后电力系统中待恢复机组提供启动功率的潜力得到越来越普遍的认可。在此背景下,对微网作为黑启动电源时的电力网架重构优化问题开展研究。首先,分析了含高比例可再生能源微网作为黑启动电源的优势及其可行性。然后,以最大化恢复系统的发电量和最小化微网内的负荷损失量为目标构建计及微网作为黑启动电源的网架重构优化模型,并基于节点重要度和路径恢复时间构建综合路径评价指标以优化待恢复机组的恢复路径。最后,以新英格兰10机39节点系统为例说明了所提方法的可行性与有效性。     

综合考虑节点重要度和线路介数的网络重构

网络重构阶段是电力系统黑启动过程中的一个重要阶段。针对网络重构阶段最优目标网架的确定问题,基于复杂网络的静态拓扑连接特性,提出了一种综合考虑线路介数和节点重要度的骨架网络重构策略。该策略以节点重要度和线路介数作为确定目标网架的指标,实现有针对性地对网络中的节点和线路进行筛选。进一步,采用离散粒子群优化算法实现的骨架网络重构能够确定覆盖大部分枢纽节点和关键线路的最优目标网架,对大停电后快速、有针对性地重建系统具有重要意义。相关算例验证了该方法的有效性。     

计及火电机组启动过程的网架并行恢复策略

在以火电机组为主构成的系统中,机组的启动恢复时间将决定大停电后网架重建的速度.文中采用电厂集控运行仿真机对火电机组的启动过程进行了研究,建立了机组累积启动时间与机组停机时间之间的关系.在此基础上,提出了一种网架并行恢复策略,即以每一恢复阶段的可用启动功率为约束,将待恢复的机组节点作为优先级别最高的负荷节点.采用Prim...     

计及特级负荷恢复的网架重构分时段全局优化方法

制定科学合理的网架重构恢复方案对加快系统恢复进程、减小停电损失具有重要作用。针对当前分时段恢复方案优化策略无法实现时段间协调优化的不足,提出一种网架重构分时段恢复方案全局优化方法。首先,鉴于特级负荷对维持社会稳定和恢复过程的重要性,将其纳入网架重构过程的恢复目标;之后,综合考虑多种约束,建立了协调机组、特级负荷和网架结构三方面恢复效果的网架重构分时段全局优化模型。该模型是一个含整数决策变量的复杂的多目标优化决策模型。通过分析总结已有恢复操作序列优化制定方法的内在逻辑,提出了一种分时段全局优化两步求解策略,即首先优化求解时段数参考值,再进行恢复方案全局优化。结合非支配近邻免疫算法和变异系数法对建立的模型进行求解。新英格兰10机39节点系统算例和我国西南某地区实际电网算例验证了本文所提模型和算法的有效性。     

考虑机组启动时限的大停电后初期恢复路径优化

电力系统发生大停电事故后,需要选择合理的恢复路径,尽快对电网中无自启动能力的机组及一些重要负荷节点进行恢复,进而实现整个系统的全面恢复。该文将系统恢复的目标网架重构和节点恢复顺序的确定统一考虑,结合经典的最短路径法与交叉粒子群算法来选择最优的恢复路径,以确定到达系统目标网架的恢复顺序。在该文算法中,考虑了机组在恢复过程中的启动时间限制,可保证尽可能多的电源点得到及时恢复,并对得到的目标系统进行潮流计算校验,对发生潮流越限的系统进行适当调整。以IEEE30节点系统和河北南网系统作为算例验证该文算法的有效性。     

Group decision support system for backbone-network reconfiguration

Modern power system is unprecedentedly vulnerable and the society is exposed to higher blackout risks. Therefore restoration is a key issue to power systems. Reasonable backbone-network reconfiguration is necessary for re-establishing the network and restoring loads quickly. In order to speed up network reconfiguration under security constraints, a group decision support system (GDSS) is developed. A unified data platform based on data warehouse is constructed to resolve inconsistencies of data, information and models. A three-stage restoration strategy and a two-layer restoration path searching method are proposed to establish restoration schemes. Multiple attribute decision-making is implemented to evaluate alternatives and consider various attributes about restoration speed and system security comprehensively. Group decision-making provides an aggregated cardinal ranking of candidate restoration schemes. The GDSS uses expert rules for qualitative analysis and numerical computation programs for quantitative analysis, and it can resolve the semi-structured decision problem of network reconfiguration efficiently. Restoration plan of Shandong power grid is developed with the proposed method and it has been adopted by State Grid Shandong Electric Power Company. Performance results of Shandong power grid of China demonstrate the feasibility and flexibility of the method.     

微电网黑启动中考虑DG特性与线路投入顺序的串行恢复策略

制定合理的孤立微电网黑启动恢复策略对于加快微电网的恢复进程、减少事故损失具有重要意义。提出了一种适用于微电网黑启动的串行恢复策略。首先分析了分布式电源(Distributed Generation, DG)与大电网中传统火电机组所不同的特性,在此基础上建立了基于变异系数法的DG黑启动能力评估模型,并用于选取黑启动电源。然后以线路重要度和节点重要度作为网架重构的指标,建立了网架重构优化模型,并采用遗传算法进行求解。在求解出目标网架后,以单位时间内恢复发电量最大为目标,进一步确定线路的投入顺序。最后通过算例的分析及结果验证了所提方案的有效性。     

输电网架恢复方案线路投运风险评估

大停电后根据输电网架恢复预案来进行重构操作的过程中,如果预案中某些线路投运失败,将严重影响系统恢复进程.文中考虑线路投运失败的相对可能性,结合大停电后输电网架恢复过程中线路投运失败后形成新的最优恢复方案的情况,建立了评估输电网架恢复方案线路投运风险的指标.以IEEE 30节点系统的3套网架恢复方案为例进行分析,利用所提...     

Coordinating self-healing control of bulk power transmission system based on a hierarchical top-down strategy

Top-down power system restoration following a widespread blackout begins with energization of the backbone transmission network. All interconnected regions will be restored as a whole, which needs collaboration of multiple operators. The parallel control and integrated restoration planning issues have to be addressed. In order to conduct an efficient top-down restoration process and guarantee the operational security, a hierarchical coordination mechanism and an online decision support system-based self-healing approach are proposed. Considering the multiple decision-making problems involved, an associated bi-level optimization model is built, which integrates the planning problems of backbone reconfiguration, sub-transmission system restoration, and non-black-start units start-up. Then, a solution methodology is developed to provide online decisions based on the model. Simulation results of Shandong Power System in China show that the restoration performance is significantly improved using the proposed control approach. Additionally, the decision method is proved to be efficient enough for online applications.     

基于恢复价值动态评估的配电网恢复控制决策

配电网停电后,停电场景、恢复进程和应急情况下的负荷职能等均会影响负荷恢复供电的紧急程度,通常根据待恢复对象自身的恢复价值静态设置其重要等级或重要度,这制约了有限恢复资源的精细化管理.为此,考虑冷负荷启动特性与负荷间职能耦合关系对负荷单位恢复价值的影响,考虑间歇性电源出力的可控性对电源恢复价值的影响,结合母线恢复为周边其他待恢复对象带来的潜在恢复价值,同时计及系统供电缺额、恢复代价和恢复操作的不确定性,提出了综合恢复收益、代价和风险的负荷及电源母线恢复价值动态评估方法.以此为基础,建立了配电网供电恢复多进程优化模型及分区并行恢复决策方法.最后,通过仿真分析验证了所提策略能够有效提高恢复资源的利用率.     

电力系统恢复控制的网络重构智能优化策略

作为现代电力系统恢复控制的核心研究内容之一,该文对恢复控制中的网络重构问题进行探讨,提出最优送电路径的通用模型和相应的智能优化算法解算模式。以寻找最短的加权送电路径为优化目标,将网络重构建模为一个寻找图的局部最小树问题,并计及各种约束。利用遗传算法易于处理离散变量且具有全局收敛性的特点,对该优化问题进行求解。求解过程中,对算法寻优性能进行研究以提高求解速度、算法稳定性和寻优效率。所提方法能较好地解决解算精度与速度的矛盾。最后以IEEE 30节点系统作为算例,验证所提模型和算法的有效性。     

基于DPSO算法以负荷恢复为目标的网络重构

研究了大停电事故后输电系统的重构优化问题,提出了一种求解最优目标网的离散粒子群优化（DPSO）算法。将网络重构问题表示为以重要负荷恢复量占已恢复负荷总量的比例最高为目标的非线性优化问题,在求解目标网时考虑了负荷重要性、网络连通性、电网所需满足的各种安全和运行约束等问题。该算法在求解输电网重构问题时,编码容易且能方便地处理网络连通性问题,求解效率高、速度快。在IEEE 57节点系统和IEEE 118节点系统中的应用结果验证了文中方法的有效性。     

基于目标规划的网架重构路径优化方法

大停电后的网架重构需要在保证系统运行安全的约束下尽快恢复机组出力,合理的路径恢复顺序对提高重构效果意义重大.文中提出了一种基于目标规划的网架重构路径优化方法.该方法以重构时间和机组出力恢复程度作为评价重构效果的主要因素,在为二者确定合理目标值的基础上,建立了体现各目标相对重要性及综合目标偏差最小的目标规划模型.针对IEEE30节点系统的应用结果说明,该方法能够利用不同优化目标间的不相容性,所获得的路径恢复顺序以目标值为基础,最大限度地体现了恢复决策的侧重点,对于指导恢复操作更具现实意义.     

基于网络拓扑有向遍历的配电网故障快速恢复方法

配电网故障恢复是配电网自动化最重要的功能之一,旨在快速且最大化恢复非故障失电区。为此,提出一种基于网络拓扑有向遍历的配电网故障恢复方法,利用网络拓扑分层划分特定网络的自愈单元组,再根据自愈单元的基本环路矩阵确定非故障失电区范围和复电方式。对于可通过网络重构恢复的情况,先利用启发式规则闭合满足条件的联络开关恢复非故障失电区供电,再通过网络分层判断各层支路的载流情况,交换最小自愈单元内所有满足条件的联络开关与分段开关状态,若依然存在线路过载则对非故障失电区进行切负荷操作。以84节点系统作为算例对该方法的有效性进行验证,结果表明该方法较现有主流故障恢复算法耗时更少且开关动作次数更少。     

基于节点电压相近度的黑启动子系统划分方法研究

互联电网发生大停电事故后,将电网划分成几个子系统实施并行恢复,可显著加快系统恢复进程。基于复杂网络的社团发现原理,采用节点电压相近度作为子系统划分的判据,提出一种黑启动子系统划分方法。该方法根据潮流计算的节点电压、黑启动电源的数目以及黑启动电源所在节点的电压获得电压阈值,将网络划分成几个子系统实施并行恢复,可满足子系统内部连续紧密、子系统之间联络的线路尽可能少且子系统的规模基本相当的分区目标。基于IEEE 118节点系统的算例验证了所提出方法的有效性。     

考虑重要负荷恢复的机组分层协调恢复优化

对大停电后机组和负荷的协调恢复的方案优化方法进行了研究。针对已有机组恢复的研究往往忽略了同一电厂不同机组对电网恢复过程贡献不同的不足,建立了考虑重要负荷恢复的机组分层协调恢复方案优化数学模型。将待恢复机组分为网络重构层机组和厂站恢复层机组两个层次,通过分析两层机组恢复及负荷恢复的交互影响,提出了机组恢复的多目标分层协调优化策略。将机组恢复的连续过程划分为多个次序进行的恢复时段,结合快速非支配排序遗传算法、CRITIC客观赋权法和灰色关联投影法对每一时步机组恢复方案进行优化决策。进一步地,结合模糊层次分析法和贪心算法为各时步确定重要负荷恢复方案。新英格兰10机39节点系统算例验证了所提方法的有效性。     

加快含快速切回机组电网恢复的动态分区策略

现有电网恢复研究中将快速切回(FCB)机组加入电网串行恢复序列,未充分利用FCB机组能够独立恢复周边电源和负荷的能力。与传统的黑启动水电机组相比,火电机组的FCB功能不能100%成功实施,含FCB机组的电网恢复需要根据黑启动电源情况动态分区。因此,文中在传统GN分裂算法的基础上,提出了适用于含FCB机组电网的分区恢复策略。首先,采用网络的Laplace矩阵特征值识别分区数量,同时考虑了电网分区中黑启动电源要求、功率平衡要求,以及分区划分的速度要求,建立基于改进GN分裂算法的电网分区方法,实现含FCB机组电网的快速自动分区。最后,新英格兰系统和部分江苏电网实际系统仿真结果表明,所提分区方法能够有效地对电网进行动态分区。     

考虑电网侧储能调频能力的电力系统负荷恢复策略

为了提高停电后电力系统负荷恢复效率,具有调控优势且响应速度快的储能参与系统恢复已经成为必然趋势。现有研究中,储能主要是作为可再生能源的辅助电源,平抑可再生能源出力波动;大规模储能也可作为黑启动电源,为待恢复机组提供启动功率。但上述研究都侧重于利用储能的输出功率,而忽略了储能调频能力在提高系统安全性方面的作用,未能更大程度地提高系统的恢复效率。为此,文中提出了考虑电网侧储能调频能力的电力系统负荷恢复策略。以恢复尽可能多的重要负荷为目标,考虑储能的功率特性、频率响应特性和其他安全约束,构建电力系统负荷恢复模糊机会约束模型;进一步通过清晰等价类将其转化为确定性0-1规划问题,并采用人工蜂群算法进行求解;以IEEE 39节点系统为例进行仿真分析,仿真结果表明文中所提策略能够提高负荷恢复效率。