基于暂态能量函数混合法的电力系统脆弱性分析

电力系统在遭受大干扰后失稳的后果非常严重,甚至是灾难性的,从暂态稳定方面分析系统的脆弱性具有重大的研究价值。采用暂态能量函数,结合暂态稳定分析中数值仿真法和直接法两种基本方法,同时考虑预想事故概率,从暂态稳定安全角度快速、定量评估电力系统的脆弱性。基于事故概率与暂态能量裕度构建相关脆弱度指标,并根据临界机群状态以修正暂态动能,改进不同事故下系统脆弱性的评估精度,同时确定系统的薄弱环节。通过对IEEE 5机14节点系统的仿真,验证了该方法的合理性与有效性。     

修正的暂态能量裕度评估策略

验证了修正的暂态能量函数可应用于部分恒阻抗、部分恒功率的电力系统模型，并在此基础上提出一种新的暂态能量函数评估策略。应用这种策略可以高效大量地滤除对系统稳定性无危害的故障，确定对系统有危害或有危害的故障并分析其修正的暂态能量裕度，更重要的是，这种分析策略可以和系统分析的商业软件如BPA电力系统分析软件等结合使用，以评定系统的稳定指标。为了便于比较不同的故障对系统安全的危害程度，还将修正的能量裕度转化为裕度。文章最后报道了新英格兰10发电机39节点系统及国内华北电网上的验算结果，以说明该分析策略的高效性。     

基于复杂网络和暂态能量函数的支路暂态脆弱性评估

电力系统在遭受大扰动后失稳可能造成严重后果,甚至引发灾难性事故。基于结构保持模型的多机电力系统暂态能量函数求解各支路势能。结合复杂网络的有向电气介数,考虑发电机出力变化对支路潮流的影响,计算出支路的状态脆弱性以及支路在系统结构中的重要程度。最后,基于结构和状态两因子构建了综合脆弱度指标,对电力系统支路的暂态脆弱性进行了综合评估。通过对6机系统进行仿真计算,验证了该方法能够有效地判断故障后系统的脆弱支路以及临界机群。     

基于复合神经网络的电力系统暂态稳定评估和裕度预测

提出一种基于复合神经网络的暂态稳定评估与故障临界切除时间(CCT)裕度预测新方法,它将概率神经网络(PNN)和径向基函数(RBF)网络组合使用,充分利用两者各自的优点,以提高暂态稳定评估能力和CCT裕度预测能力。该方法首先利用PNN进行暂态事故场景分类,分类时充分考虑了相邻故障样本类型重叠的影响;进一步采用RBF网络对分类结果进行裕度预测;最后,通过自检和校正以提高预测精度。利用New England 39节点系统,通过与反向传播(BP)神经网络、RBF神经网络等方法的比较,证明了本文方法的优越性。     

启发式电力系统暂态稳定裕度在线评估方法研究

本文定义了一个能综合反映电力系统特定结构和运行方式下整体暂态稳定水平的连续指标：综合临界切除时间。结合知识库,模糊逻辑推理和综合技术,本文提出了一种能以较高精度在线估计ＧＣＣＴ值的暂态稳定估计方法。     

基于深度学习的电力系统暂态功角与暂态电压稳定裕度一体化评估

随着面向高比例可再生能源新型电力系统的转型,系统运行特性日趋复杂。暂态功角稳定(transientangle stability,TAS)与暂态电压稳定(transientvoltagestability,TVS)问题相互耦合且频发,为系统安全稳定评估带来严峻挑战。研究首先采用变步长二分法通过调用PSASP从时间维度上构建了暂态电压与暂态功角的稳定边界。研究了不同故障位置、感应电动机占比、负荷率对稳定边界的影响并依托边界确定主导失稳模式。其次提出一种基于注意力机制与一维卷积神经网络融合的电力系统功角稳定及电压稳定裕度评估的新方法。该方法直接面向测量数据,将节点稳态与暂态运行的电压幅值、有功功率、无功功率数据作为输入特征,节省了数据处理时间。通过一维卷积神经网络构建输入特征与极限切除时间的映射,利用注意力机制进一步提高了模型预测效果。通过新英格兰IEEE39节点系统进行分析验证,结果表明该方法可以实现暂态安全裕度的快速评估且具有较高的预测精度。     

基于时间裕度的全局电力系统暂态安全风险评估

利用预想事故的时间裕度和发生概率定义了预想事故的风险指标，并定义了度量系统在特定类型事故集合下的暂态安全风险指标，然后据此提出了一种对系统进行暂态安全评估的方法。该方法使得将某类型预想事故的评价结果联合起来评估全系统在该类型预想事故集合下的暂态安全性成为可能。计算实例验证了该方法的有效性。     

考量能量裕度及权重因子的电力系统节点综合脆弱性分析

从静态能量函数模型角度出发,考虑节点当前运行状态下能量相对于电压的变化率及其运行水平与临界运行状态的距离,提出一种改进的状态脆弱性指标。基于节点的固有网络参数,应用电气介数模型构建结构脆弱性评估指标。依据节点受外界不同因素影响而表现出的节点电压水平高低程度,提出综合状态和结构且考虑两者权重因子影响的综合脆弱性评估指标,使之能更全面准确地定位系统中的薄弱环节。IEEE 30节点系统的仿真分析验证了所提指标的可行性和实用性。     

暂态能量裕度的解析灵敏度分析

本文首次推导了保留结构模型下暂态能量裕度对发电机有功出力灵敏度的解析表达式,详细地给出了用势能界面法(PEBS)求暂态参量裕度灵敏度的计算方法和计算过程。最后,本文利用暂态能量裕度对发电机出力的灵敏度进行暂态稳定预防控制,以提高系统的暂态稳定性。对两个试验系统的计算结果表明,本文的方法是可行和有效的。     

基于投影能量函数和Pin-SVM的电力系统暂态稳定评估

提出一种基于Pin-SVM的电力系统暂态稳定评估方法。首先,采用系统指标(如平均机械功率、初始加速度和系统冲击等)和投影能量函数指标(如投影角速度、投影角加速度和投影动能PKE)构建暂态稳定指标的原始特征集,通过最大相关最小冗余特征选择方法对暂态指标集进行特征压缩,寻找对电网暂态变化敏感度高的特征子集;然后,基于Pin-SVM思想将特征子集映射到高维空间,实现非线性暂态稳定评估问题的线性转换,进而引入分位数改变系统稳定类与不稳定类之间的最近点位置,将暂态稳定分类问题转换为在Pin-SVM中寻找最优分位数距离问题,以减小边界干扰样本的影响,提高电力系统暂态评估方法的评估准确率和稳定性。最后,以IEEE-39节点系统、IEEE-145节点系统和某实际算例进行仿真计算,计算结果验证了该方法的有效性和准确性。     

基于网络能量的交直流混联电力系统暂态稳定评估

利用网络变量运行轨迹分析交直流混联电力系统的暂态稳定性,能够更加直观地展现分析结果,为暂态稳定的局部控制提供理论基础。首先,基于网络结构构建了适用于混联系统的暂态能量函数,依据直流线路有功功率的分布规律构造了直流线路势能函数;其次,构建了针对直流线路势能的稳定性判别指标,定量分析了混联系统的受扰程度和割集位置;最后,仿真计算改进后的新英格兰10机39节点系统,结果表明直流线路位置不同,其势能的稳定性不同,并且直流线路的接入不改变系统的割集分布,所提指标能够有效量化评估交直流混联电力系统的暂态稳定性。     

基于暂态能量的电力系统切机控制措施

为了实现更准确有效的电力系统紧急控制,提出了一种考虑惯性时间常数变化的切机量计算方法,并在加速机群进行分配。该方法基于系统等值二机系统的暂态过程能量进行求解,所需数据均可通过广域测量得到,不需要依赖电力系统的具体模型和参数,可以实现对电力系统的实时控制,计算量小,方便灵活。同时考虑了在切机过程中系统的惯性时间常数的变化,使得切机控制更加准确。通过对新英格兰10机39节点算例的仿真分析,验证了该控制方案的有效性。     

基于Elastic Net的暂态稳定裕度在线评估

随着电力系统规模的扩大和新能源技术的广泛应用,电力系统暂态稳定特性更加复杂,在线暂态稳定裕度评估面临严峻挑战。提出一种基于Elastic Net的电力系统暂态稳定裕度在线评估的新方法。该方法无需计算形成输入特征,直接面向量测数据,将系统稳态运行节点电压幅值与相角作为样本特征,利用Elastic Net算法完成特征筛选并构建量测数据与故障极限切除时间之间的映射关系,进一步将原始特征映射至高维空间以提高预测模型的准确性。最终,实现根据系统稳态运行信息对暂态稳定裕度的快速预测。对接入风电场的新英格兰39节点系统和IEEE 118节点系统进行算例分析,结果表明,该方法通过少量数据训练即可有效筛除无关特征并具有较高的预测精度。     

基于PEBS法的暂态能量裕度灵敏度快速计算

提出了一种基于PEBS法暂态稳定分析的能量裕度灵敏度计算方法.该方法以系统故障前稳定平衡点作为暂态势能参考点,沿持续故障轨迹采用数值方法计算暂态势能.在系统持续故障仿真和灵敏度动态方程计算过程中,引入高阶Taylor级数展开技术,可以在保持计算精度的前提下提高计算步长,显著提高计算速度.将到达临界势能点的判据展开以时间为自变量的多项式形式,通过解方程求得到达临界势能点的时间,从而快速确定临界势能点的位置.提出的能量裕度灵敏度分析方法包括两方面:计算故障前机组机械注入功率变化对能量裕度的灵敏度,用于指导预防控制;计算故障切除后的控制措施对稳定裕度的影响,用于指导紧急控制.New England 10机系统算例验证了该方法的有效性.     

基于PEBS法的暂态能量裕度灵敏度快速计算

提出了一种基于PEBS法暂态稳定分析的能量裕度灵敏度计算方法。该方法以系统故障前稳定平衡点作为暂态势能参考点,沿持续故障轨迹采用数值方法计算暂态势能。在系统持续故障仿真和灵敏度动态方程计算过程中,引入高阶Taylor级数展开技术,可以在保持计算精度的前提下提高计算步长,显著提高计算速度。将到达临界势能点的判据展开以时间为自变量的多项式形式,通过解方程求得到达临界势能点的时间,从而快速确定临界势能点的位置。提出的能量裕度灵敏度分析方法包括两方面:计算故障前机组机械注入功率变化对能量裕度的灵敏度,用于指导预防控制;计算故障切除后的控制措施对稳定裕度的影响,用于指导紧急控制。New England 10机系统算例验证了该方法的有效性。     

基于网络的电力系统暂态能量的计算

在保留网络结构的多机电力系统模型的基础上,提出了故障后系统各支路上暂态计算方法,并在电机及多机电力系统中讨论了系统的暂态能量在输电网中的分布,分析了系统在稳定以及不稳定情况下网络中暂态能量的变化规律,为基于网络的暂态稳定性分析提供了途径。     

基于AW-BLS的电力系统暂态稳定评估

为有效降低电力系统运行数据中样本不平衡问题对基于机器学习的暂态稳定评估方法分类性能的影响,提出一种基于自适应权重宽度学习系统AW-BLS(adaptive weighted-broad learning system)的电力系统暂态稳定评估方法。首先,在BLS的宽度结构中引入权重因子以改进BLS模型,有效降低了两类样本数量差距对学习过程的影响。然后,利用电力系统故障前的稳态运行数据对AW-BLS模型进行训练。最后,通过算例分析表明,所提方法在数据集存在样本不平衡问题时具有良好的评估准确率,同时还拥有较好的泛化能力。     

电力系统脆弱性评估综述

针对电力系统脆弱性评估体系当前的研究概况,首先对脆弱性本身的概念解读及其在系统安全分析中的定义进行了分析;其次将脆弱性与系统安全性、风险性、弹性等系统固有属性进行了比较,明确了脆弱性与其他三个属性的区别与联系;同时,通过分析脆弱性与连锁故障机理的内在交互,揭示了系统脆弱性和级联故障的本质;最后对脆弱性评估的分类与总结阐明了电力系统脆弱性当前评估体系存在的问题,并且展望脆弱性的研究方向。     

基于暂态能量裕度灵敏度计及暂态稳定约束的优化潮流计算

提出了一种基于暂态能量裕度灵敏度的含有暂态稳定约束的优化潮流算法.它用时域仿真法对系统进行暂态稳定分析,提前滤除不失稳故障,并结合混合法计算失稳故障的能量裕度.依据最严重故障的能量裕度与发电机有功出力变化量的近似线性关系及能量裕度对发电机有功出力的灵敏度来调整发电机的有功出力.在计算程序中充分运用变步长搜索策略提高了计算效率,对考虑多个预想故障的含有暂态稳定约束的优化潮流问题具有良好的全局收敛性.最后通过IEEE 30节点系统和IEEE 57节点系统验证了该方法的有效性.     

基于MRMR-DRSN的电力系统暂态稳定评估

随着电力系统的广泛互联互通和相量测量单元（phasor measurement unit,PMU）的广泛应用,电力系统的安全运行面临着巨大挑战。为实现对电力系统运行状态快速、准确、有效的评估,提出了一种基于最大相关-最小冗余（max-relevance and min-redundancy,MRMR）准则和深度残差收缩网络（deep residual shrinkage network,DRSN）的暂态稳定评估方法。首先,利用MRMR准则进行特征选择,并将筛选后的关键特征和相应的类标签作为DRSN模型的输入和输出进行离线训练。然后,制定模型更新机制以应对电力系统运行工况变化。最后,基于PMU实时数据和训练好的DRSN,可立即提供暂态稳定评估结果。在IEEE 10机39节点系统上进行测试,结果表明,所提方法相较于其他数据驱动方法的综合评估性能更优异,同时还具有较好的抗噪性能和鲁棒性。