“物理分布、逻辑集中”架构下调度系统一体化分析中心总体设计

特高压电网的建设使得电网运行特性呈现复杂性增加、一体化特征增强等特点,对调度系统的分析决策提出了一体化分析要求,而传统的调度系统无法适应这种新的需求。基于"物理分布、逻辑统一"的全网集散式调度与控制技术的总体思路,提出了一体化分析中心的总体架构,并基于该架构进行了模型中心、在线分析服务和离线分析服务的详细设计。结合未来电网发展趋势对电网分析决策的需求,指出了未来调度系统分析决策软件的发展方向,为电网在线调度决策的研发提供了参考。

适用于拓扑调整的短路电流快速计算方法

传统的适用于电网运行方式调整的短路电流计算方法耗时太长,无法满足电网快速分析决策的需求。在此背景下,提出了适用于电网拓扑调整的短路电流快速计算方法。该算法基于节点阻抗矩阵,采用补偿法分析发电机停运、线路开断和线路出串运行导致的阻抗矩阵变化,并在此基础上给出了适用于电网拓扑调整的短路电流快速计算流程。针对不同节点规模的实际系统的仿真算例表明,所提出的方法计算速度快,计算结果准确可靠,能够满足大电网方式调整优化对短路电流计算的要求。该方法可以为电网短路电流限制策略分析提供技术支撑。

配电系统网络重构方法研究

网络重构是配电系统安全经济运行的一个重要环节 ,目前网络重构方法多种多样 ,在实际应用中如何选取适合不同的配电网络重构方法是研究的目的。对配电系统中网络重构技术的概念、作用、建模作了概述 ,对各种方法进行了比较分析 ,并在对网络重构的基本方法及其特点分析基础上 ,针对不同的网络规模和网络重构的目的 ,对网络重构方法的实际应用作了探讨。提出了在实际应用过程中 ,将现有的两种或是多种算法加以结合 ,形成新的复合方法的观点。随着计算机技术及网络通信技术的发展 ,复合算法将会得到不断的改进 。

特约主编寄语

随着《中共中央国务院关于加快建设全国统一大市场的意见》发布,中国将加快构建全要素、全区域、全主体的全国统一电力市场,扩大电力源荷资源的时空配置范围,进一步提升电力系统的清洁能源消纳能力,支撑新型电力系统建设。针对全国统一电力市场建设过程中出现的市场机制设计、市场组织方法、市场出清技术、价格形成机制等问题,《中国电力》组织了“全国统一电力市场发展路径设计与关键技术”专栏,我们非常荣幸地受邀担任该专栏的特约主编。专栏征稿得到了专家学者的大力支持与积极响应,经审稿专家认真评阅,本期刊出7篇文章。

基于等微增率并计及机组功率约束的火电机组最优负荷分配精确解

火电机组最优负荷分配是电力系统经济运行的重要模型,也是电力系统本科生专业基础课《电力系统分析》的重要教学内容之一。经典教科书采用等微增率方法求解该问题,并给出了相应的物理含义。由于等微增率法是基于不考虑火电机组上下界物理约束而推导出来的,部分教科书补充了计及火电机组上下界物理约束时的情况,即如果某台机组的无约束最优解违背了上(下)界约束,则将该机组对应的最优解限制到相应的出力上(下)界,然后对其余火电机组再进行重新的等微增率分配。然而,简单算例表明,补充求解方法的适用范围是有限的。为此,该文对火电机组最优负荷分配问题进行重新探索,推导教材方法适用的一个充分条件与一个必要条件。面向本科生与研究生,分别提出考虑机组上下界约束后的最优负荷分配方法,并进行严格的理论推导。理论推导与大量的仿真算例表明,在机组数量较少时,教材中的求解方法有可能适用,而机组数较多时,可能出现不适用的情况。该文所提方法可以将适用范围扩展到机组数量较多的场景,并且进行严格理论推导。希望该文可以为《电力系统分析》教学过程与教材修订提供帮助。

基于态势感知的电网自动智能调度架构及关键技术

我国智能电网建设的发展对电网调度运行提出了更高要求,要发展与之相适应的智能调度支撑体系。在智能电网调度领域已有技术成果的基础上,提出构建基于态势感知的自动智能调度体系架构,以期实现对电网运行状态发展趋势和过程的准确掌控。文中首先分析了传统电网调度的不足,介绍了电网态势感知及运行轨迹的概念及其表征方法,然后提出了自动智能调度的总体目标,给出了自动智能调度的功能和技术体系框架,主要包括感知预测、风险分析、辅助决策、自动控制等环节。在此基础上,结合电网调度领域的技术现状,指出了实现自动智能调度所要重点突破的8个方面的关键技术。

基于层次分析和变权重机制的电网安全指标计算及展示方法

电网安全指标不断扩充,而调度员驾驭电网的能力极其有限,以一种综合性指标表征电网安全显得尤为必要。文中提出一种基于层次分析法和变权重机制的电网安全指标计算及展示方法。以多项电网安全基础指标为例,计及指标量纲、指标结构和设备重要性差异3个方面设计了计算公式,并统一以"1"作为安全限值。结合层次分析法和3种权重修正机制,得到各指标权重并聚合电网安全综合指标。在此基础上,设计了电网运行状态安全等级划分方法以及展示方法。对某省级电网测试结果表明,所述方法计算得到的电网安全指标可以实时反映电网安全状态变化,准确捕捉电网安全故障,是适用于新一代调度系统的电网安全指标计算方法。

考虑用户满意度和配网安全的电动汽车多目标双层充电优化

大规模电动汽车充电调度,需要同时考虑用户充电满意度和电网的安全经济运行。根据电动汽车充电分级管理的特点建立配网–充电站两层优化模型。在配网层制定充电站的充电计划,考虑配网安全约束,优化配网作为市场主体的运营经济性。在充电站层制定各电动汽车的充电策略,考虑车主的充电需求,最大化车主参与充电调度的满意度。采用NSGA-II算法求解配网层多目标优化问题,采用2阶段优化方法和Yalmip/Cplex求解充电站层整数规划问题。以含有DG和4个充电站的IEEE 33节点配网为例进行仿真,结果表明了所提模型和方法的有效性。

一种提高计算精度的类直流潮流算法

基于一个已知的初始稳态断面,提出了一种适用于拓扑不变而仅有注入量变化的提高计算精度的类直流潮流算法。该算法相比于标准直流潮流,只需在初始稳态断面基础上求解一组修正因子量,从而实现拓扑不变仅有注入量变化的新断面潮流计算。算例中多个IEEE标准系统和波兰实际电网的仿真结果表明,当网络注入量在-30%～60%范围内变化时,类直流潮流法比标准直流法在潮流计算精度上有70%以上的改进。

基于并行计算和数据复用的快速静态安全校核技术

随着跨区互联大电网的形成以及多级调度一体化对发电计划编制的要求,面向发电计划的96时段静态安全校核的计算量越来越大,需要进一步提高计算速度以满足相关应用的实用化需求。文中分析了96时段静态安全校核的计算特点,从算法优化、并行计算、数据复用等角度提出了基于直流潮流筛选的快速扫描技术、面向多时段断面的多进程并行计算技术、基于拓扑特征关联性分析的数据复用技术和面向单时段断面的多线程并行计算技术等4种快速计算技术。实际电网的测试结果表明,所述技术能显著提高96时段静态安全校核的计算速度。

基于开断灵敏度的静态安全分析辅助决策

详细阐述了静态安全分析辅助决策的快速计算方法。在常规灵敏度算法的基础上,提出了计算支路开断分布因子的方法,并利用基态潮流方式下的灵敏度及开断分布因子,快速计算设备开断以后的节点注入功率对支路功率的开断灵敏度。依据开断灵敏度等量配对法原理,按照每台发电机对越限支路灵敏度和最大缓解量进行排序,形成辅助决策表。辅助决策过程只是在原有网络分析基础上增加了少量的计算,计算过程能够满足在线应用要求,实际系统的验算结果证明了方法的正确性。

计及源荷双侧响应的概率潮流计算方法

为有效计及源荷双侧响应对潮流分布的影响,基于系统随机注入量与响应量的概率模型,从可调度常规机组和柔性负荷的不平衡功率基准值的分配、响应随机变量的计算2个方面对基于半不变量法的概率潮流模型进行了改进,并提出了其求解流程。该算法避免了传统概率潮流模型由单平衡机承担系统不平衡功率而导致的潮流结果误差较大的弊端,计算结果更加符合实际潮流分布的情况。对某实际电网的算例仿真分析验证了算法的有效性和实用性。

考虑电网静态安全的输电线路动态增容系统

针对电网调控的特点和需求,将动态增容技术从设备分析层面提升到电网分析层面,提出了动态增容在电网调控系统中应用的总体实施方案和功能模块设计。首先分析了调控系统中动态增容的应用原则,在此基础上提出了动态增容系统的总体架构、功能模块、接口设计和硬件结构;然后对系统的数据接入与处理、线路和输电断面动态限值计算、增容过程安全评估、电网增容预测分析等关键技术进行了阐述;最后介绍了该系统在南京地区的应用,基于电网实际运行数据对系统应用效果进行了分析。

输电网复杂结构安全性评估指标分析

近年来,利用复杂网络理论对电网结构安全性进行评估成为国内外研究的热点。针对目前输电网复杂网络模型过于简单的问题,紧密结合输电网自身电气特征建立了复杂输电网改进模型。从衡量电网整体输电性能角度,提出了电网输电效率和电网输电能力两个指标,结合输电路径充裕度指标对表征电网结构的上述全局性指标进行了分析和比较。从衡量电网节点连通性角度,提出了节点拓扑熵指标以评估电网中母线节点重要度的均衡程度。利用熵权法结合上述指标从多个角度综合评价电网结构的整体安全性。通过典型输电网结构和IEEE典型电网模型的仿真分析验证了所提评估指标和基于熵权法的综合评估方法的有效性。

计及多机平衡策略的半不变量法在线概率潮流

为提高半不变量概率潮流算法的实用性,提出了一种多机平衡概率潮流计算方法。在传统半不变量概率潮流算法的基础上,该方法通过修正待求变量对节点注入功率的灵敏度矩阵,实现了计及系统常规调频特性及常规能源与间歇式能源互补策略对系统潮流分布的影响。算例分析部分通过IEEE标准节点系统与实际省级电网模型的仿真分析验证了所提算法的准确性与实用性。

计及自动装置模拟的大电网在线静态安全分析

传统省级以上电网在线静态安全分析软件未考虑安全自动装置动作的影响,导致计算结果不能准确反映系统实际情况。文中提出了一种计及自动装置模拟的大电网在线静态安全分析的实用方法。采用基于启动条件集和动作行为集的自动装置自定义建模,有效减轻了模型维护的工作负担;通过局部网络拓扑获得自动装置动作后发生变化的逻辑节点,引入因子表快速修正技术,形成装置动作后的因子表,实现了在静态安全分析软件中对自动装置进行正确快速的模拟。通过对实际系统算例的分析计算,表明该方法能够满足大规模电网的在线应用的需要。

含UPFC网络的潮流计算及稳态特性仿真分析

基于统一潮流控制器(UPFC)控制支路的节点功率解耦法,提出了扩展雅可比法的含UPFC电力网络的稳态潮流统一计算方法。通过对IEEE标准系统的仿真,表明了该方法具有很好的迭代效果和收敛性,同时定性地说明了UPFC多种参数控制模式对电网灵活的控制效果。

基于多进程并行计算的日前调度计划安全校核技术

采用计算机集群的多进程并行计算技术解决日前调度计划96时段静态安全校核。通过计算机集群中管理进程和计算进程的协同工作,实现计算进程对96时段计算资源的优化并行计算。多个实际电网算例的测试结果表明,基于多进程并行计算的日前调度计划安全校核技术可以有效地提高计算速度,在实际工程应用中有重要意义。

EMS规划态应用软件的开发与应用

设计开发了能量管理系统(EMS)规划态应用软件系统,该系统具备以下特点:应用多态机制嵌入EMS,可直接利用电网的实际运行数据进行数值仿真;能够以系统单线图的方式,动态地修改电网模型,构建未来规划电网,并基于各种实测数据断面,分析电网在不同规模和运行方式下的系统潮流及设备安全状况。提出了系统总体设计方案,介绍了图形、模型、算法分析、数据访问等子系统的设计方案和实现方法。该系统已成功应用于江苏省调电网,为未来规划电网运行方式的研究提供了一个良好的工具。

地区配电网合环风险分析

提出了基于在线能量管理系统的配电网合环风险分析方法,包含了在线的环路拓扑检验、合环冲击电流和稳态电流计算以及配电网合环风险评估等功能。试验部分进行了实际比对准确性分析,并对某地区电网进行了配电网合环风险分析,试验结果表明了所提方法的有效性。