暂态稳定约束下风电基地出力优化研究

风场出力优化已成为规划设计风电场时迫切需要解决的问题。本文提出了计及暂态稳定约束的风场出力优化问题的数学模型,并明确了数学模型中目标函数及各约束条件的物理意义。分析了风场出力暂态稳定裕度灵敏度的计算方法,并基于风场出力暂态稳定裕度灵敏度这一指标提出了风场出力配置的优化算法,最后利用PSASP仿真论证了本文算法的有效性。     

基于BCU法的多故障暂态稳定约束最优潮流计算

基于稳定域边界的主导不稳定平衡点(BCU)方法,求解暂态能量裕度对发电机有功和无功出力的解析灵敏度,再将暂态能量裕度约束直接加入最优潮流模型中,建立含多故障暂态能量裕度约束的最优潮流逐次线性规划模型.通过常规潮流计算、基于BCU法的暂态稳定及暂态能量裕度灵敏度计算、基于单纯形法的线性规划算法的交替求解,获得最优解.并对BCU方法和故障模式法进行了比较,在上述的交替求解过程中,故障模式法并不能保证能求出主导不稳定平衡点,但BCU方法能够给出可靠结果.新英格兰10机39节点系统的计算结果验证了所提方法的有效性.     

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.     

基于暂态稳定裕度指标的最优潮流求解

基于一种新型暂态稳定裕度指标,提出了求解含暂态稳定约束的最优潮流（SCOPF）新方法。该方法利用暂态稳定裕度指标及其灵敏度组成的不等式代替暂态稳定约束,将针对预想故障的优化潮流问题转化为常规非线性规划问题。所用的暂态稳定裕度指标基于故障后电力系统稳定域边界隐式方程,可由稳定域二次近似获得其近似估计。所提出的SCOPF求解方法易于实现,可处理多个预想故障,算法具有良好的收敛性和合理的计算时间。在新英格兰10机39节点系统中进行的仿真验证了该方法的有效性。     

考虑暂态电压稳定的含高渗透率风光的电网动态无功规划方法

随着电网中风电、光伏渗透率的逐渐提高,电网暂态电压稳定问题愈加严重,提出一种考虑暂态电压稳定的含高渗透率风光的电网动态无功规划方法。构造基于电压二元表的区域暂态电压安全裕度指标和无功规划基准场景;基于所提指标给出动态无功补偿装置的布点方法,建立差异化动态无功补偿优化模型,利用多目标灰狼优化算法求解配置容量,并采用改进的熵权逼近理想解距离法筛选出动态无功补偿装置的待配置方案;利用摄动法确定最终配置方案,确保所得规划方案适用于所有场景。改进的IEEE 39节点系统和实际电网的仿真结果验证了所提规划方法的普适性和合理性。     

基于BCU法的多故障暂态稳定约束最优潮流计算

基于稳定域边界的主导不稳定平衡点（BCU）方法,求解暂态能量裕度对发电机有功和无功出力的解析灵敏度,再将暂态能量裕度约束直接加入最优潮流模型中,建立含多故障暂态能量裕度约束的最优潮流逐次线性规划模型。通过常规潮流计算、基于BCU法的暂态稳定及暂态能量裕度灵敏度计算、基于单纯形法的线性规划算法的交替求解,获得最优解。并对BCU方法和故障模式法进行了比较,在上述的交替求解过程中,故障模式法并不能保证能求出主导不稳定平衡点,但BCU方法能够给出可靠结果。新英格兰10机39节点系统的计算结果验证了所提方法的有效性。     

基于灵敏度分析的直流受端系统紧急切负荷控制优化方法

该文提出一种基于灵敏度分析的直流受端系统紧急切负荷控制优化方法。首先,分析直流闭锁后受端系统的暂态稳定裕度以及切负荷量对暂态稳定裕度的灵敏度;接着,以紧急负荷控制的经济代价为目标,以最大摇摆角、最低频率、最低暂态电压稳定裕度及最大可控负荷等为约束条件,建立紧急切负荷控制优化问题的数学模型。为解决人工智能算法计算量大,难以实施的困难,应用灵敏度方法,将非线性动态优化问题近似为线性规划问题,迭代求解直至收敛到最优解。为克服可能收敛到局部最优解的不足,采用了多初值寻优的方法。最后,以河南省电力系统为例验证算法的有效性,结果表明算法可有效减小计算量,提高优化速度,在确保系统暂态稳定的前提下大大降低了控制代价。     

一种基于故障轨迹的暂态能量裕度计算方法

基于系统故障轨迹求取系统暂态能量裕度可以解决暂态能量函数法的模型适应性问题,在电力系统暂态稳定评估中具有重要意义.深入研究了去掉线性路径假设导致的部分区间内无法沿故障轨迹计算暂态势能的问题,并提出以故障清除时刻为暂态势能参考点和补偿裕度的概念,给出了一种沿故障轨迹的暂态能量裕度计算方法.仿真计算表明了该方法的有效性.     

非解析复变电力系统动态无功点优化配置

动态无功补偿装置在电网中无功补偿的效果很大程度上取决于补偿点的选择。从非解析复变电力系统的动态分析方法出发,指出阻抗模裕度指标是电压稳定性分析最直观的指标,并利用该指标对系统薄弱环节进行一个初步判定。然后分析了系统在暂态扰动下失稳的过程,指出暂态稳定裕度指标是描述系统暂态扰动过程稳定性的最本质指标,利用动态无功补偿装置可以改善此指标。在此基础上,提出了一种结合阻抗模裕度指标和暂态稳定裕度指标的动态无功优化配置方法,比较各种无功配置方案下暂态稳定裕度指标的提升值以得到最优配置方案。通过IEEE39母线系统和广东电网220kV网络算例说明了该方法的有效性。     

融合智能代理模型和改进微分进化算法的电力系统暂态稳定预防控制

电力系统暂态稳定预防控制可看作含微分方程的非线性规划优化模型,开发一种寻优能力强、计算速度快的优化求解方法非常关键。考虑暂态稳定预防控制问题的特点,提出一种融合智能代理模型和改进微分进化算法优化求解算法。在微分进化算法的基础上,引入扩展变异操作及参数自适应调整策略,提高微分进化算法的寻优能力,并利用改进微分进化算法求解预防控制优化模型。同时,为提高求解速度,利用潮流特征和集成极限学习机建立暂态稳定裕度预测的智能代理模型,在迭代优化过程中快速估计稳定裕度水平,避免反复进行时域仿真计算。仿真结果表明,所提方法不仅增强了传统智能优化算法的寻优能力,并能大幅度减少预防控制策略的求解时间。     

基于差分进化算法的动态可用输电能力计算研究

基于考虑暂态稳定约束的最优潮流（TSCOPF）建立了动态可用输电能力问题的数学模型。提出了采用差分进化算法（DE）求解考虑暂态稳定约束的可用输电能力（ATC）问题。利用不需要任何惩罚系数的合成适应度函数法处理约束问题。该算法原理简单,受控参数少,实施随机、并行、直接的全局搜索,易于理解和实现,且收敛性好,计算速度快,是一种求解非线性、不可微、多极值和高维的复杂函数的一种有效和鲁棒的方法。以WSCC9节点系统的计算结果为例验证了该方法的有效性和合理性。     

暂态稳定安全经济代价计算

根据暂态稳定裕度对节点有功、无功功率及变压器运行方式变化的灵敏度分析结果,以有功、无功电费最小为目标函数,构造了适用于合同交易与非合同交易共存的电力市场安全预防再调度和安全校正再调度数学模型,此模型可用线性规划求解。此方法能用于计算为提高电力系统暂态安全性而须付出的经济代价,经济代价可用于最佳可靠性指标研究。根据稳定裕度对节点功率的灵敏度来考虑系统安全约束比采用联络线潮流约束更为可靠;考虑有功、无功管理再调度比只考虑有功调度可能更为经济。中给出了24节点系统实例分析结果。     

基于近似线性规划和暂态稳定分析的风电场穿透功率极限计算

简要介绍了风力发电的现状,指出了确定风电场穿透功率极限的重要性。提出了一种将近似线性规划与暂态稳定分析相结合的方法,将原计算风电场容量的非线性目标约束函数作线性化,再应用线性近似解法去逼近非线性真实解。通过暂态仿真结果与优化算法相交替的计算,得到最终解。通过36节点系统进行仿真计算,验证了该方法的有效性及快速准确性。     

一种计及暂态稳定约束最优潮流的快速方法

给出了一种求解暂态稳定约束下最优潮流(OTS)的快速方法。在该方法中,首先将势能边界面法与最小二乘法相结合,建立系统暂态稳定裕度与系统运行参数变化之间非线性关系的函数表达式;然后基于该函数表达式形成暂态稳定约束条件引入到常规最优潮流(OPF)模型中,从而形成OTS问题的数学模型。该文建立的OTS分析方法不仅使得OTS的求解规模与常规OPF相同,而且计算量亦与常规OPF基本一样。对新英格兰10机39节点典型系统的算例仿真表明了该OTS分析方法的有效性。     

Unified Analysis of Single Machine Equivalent and Trajectory Sensitivity to Formulate a Novel Transient Stability-constrained Optimal Power Flow Approach

Abstract—This article proposes a new transient stability constraint that permits quantifying the degree of instability of a power system from the active power dispatched by generators. Based on this constraint, which is derived from both single machine equivalent and trajectory sensitivity methods, a new transient stability-constrained optimal power flow is formulated in the Euclidian space to preventively control the transient stability in realistic power systems. The validity and the effectiveness of the proposed method are numerically demonstrated in the WSCC 3-machine, 9-bus and Mexican 46-machine, 190-bus systems.     

Coordinated preventive control of transient stability with multi-contingency in power systems using trajectory sensitivities

In this paper, the challenging multi-contingency transient stability constrained optimal power flow problem is partitioned into two sub-problems, namely optimal power flow (OPF) and transient stability control, solved in turn with conventional well trusted power system analysis tools instead of tackling it directly using a complicated integrated approach. Preventive multi-contingency transient stability control is carried out with generation rescheduling based on trajectory sensitivities using results obtained from a conventional transient stability simulation. A new iterative approach is proposed to optimally redistribute the generation from the critical machines to noncritical machines with the help of conventional OPF. Results on the New England 10-machine 39-bus systems demonstrate that the proposed method is capable of handling multiple contingencies and complex power system models effectively with solution quantity and time comparable with conventional integrated approaches.     

考虑暂态稳定性约束的最优潮流问题

电力系统动态安全经济运行领域中的许多关键技术问题如暂态稳定性预防控制、紧急控制、最大传输容量等问题都可描述为考虑暂态稳定性约束的最优潮流问题。综述了考虑暂态稳定性约束的最优潮流问题的研究现状,分析比较了该领域中基于能量函数的优化方法、基于时域仿真技术的优化方法各自的特点及其研究中存在的问题。在此基础上,分析了考虑暂态稳定性约束的最优潮流问题的特点以及该领域研究的技术重点。     

计及负荷随机性含风电电力系统TCSC多目标优化配置

为实现可用输电能力和电压稳定的双重改善,提出一种考虑风电和负荷随机性的灵活交流输电系统(flexible AC transmission system, FACTS)多目标优化配置方法。首先推导基于拉丁超立方、k-means聚类和蒙特卡洛抽样三者相结合的系统场景生成技术。然后以区域间可用输电能力和电压稳定指标L为目标,建立晶闸管控制串联电容器(thyristor-controlled series capacitor, TCSC)多目标优化配置模型。最后通过增加混沌初始化和变惯性权重设置改进多目标粒子群算法以求解所建模型。基于改进的IEEE30节点系统,对比了最可能发生的系统场景配置TCSC前后的非劣解集和模糊最优解,分析了极端系统场景配置TCSC前后的优化结果。仿真结果表明,所提场景处理方法、多目标优化模型和改进算法在解决相关问题上具有有效性。