基于重要度评价矩阵的电网关键节点辨识

电网中存在某些脆弱环节对系统连锁故障有重要影响,如何有效识别这些脆弱环节是目前的一个重要研究内容。以IEEE 39节点系统作为测试算例,在直流潮流优化模型下,研究了电网部分节点移除对电力系统连锁故障的影响,采用了最大供电区域指标校验节点损失代价。并基于复杂网络特征参数及电网物理特性,定义了电网节点重要度矩阵,构造了一种电网关键节点辨识模型。该模型综合考虑节点及其相邻节点度值、节点效能值和线路的电抗值来表征电网节点重要度。仿真结果表明,电网的高度数节点不一定是引起连锁故障的关键节点,节点在整个网络中的效能值及其相邻节点度数是决定其关键程度的共同影响因素,该算法可以有效识别电网中的关键节点。

基于直流潮流灵敏度的断面潮流定向控制

给出一种基于直流潮流灵敏度的断面潮流定向控制新方法。首先利用直流潮流获得断面支路对应的发电机输出功率转移分布因子(GSDF)矩阵;进而根据断面潮流定向控制需要,利用断面的GSDF矩阵,通过非线性优化确定断面潮流调控方案。该方法不仅可实现对断面总潮流的准确控制,并可兼顾各支路潮流不同变动目标的定向要求。New England 39节点、IEEE118节点等系统验证结果表明,该方法可对断面潮流进行较精确的定向控制,工程应用前景良好。

基于广域测量系统的电力系统热稳定安全域

给出注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"和基本回路矩阵描述。计算所需的全部状态变量均采用广域测量系统(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于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。

新型直流电网潮流控制器及其控制方法

直流潮流控制器能够有效提升环网式直流电网的潮流控制自由度,解决直流电网部分线路潮流不可控问题。针对现有直流潮流控制器应用场合的局限性,基于电容线间能量交换的思路,提出一种新型直流潮流控制器拓扑,并对其工作原理和运行特性进行了深入研究。基于新型潮流控制器的多种运行状态,设计了基于脉宽调制(PWM)的控制策略,并以其中一种运行状态为例,研究了各状态变量之间的关系。最后,在电磁暂态仿真软件中搭建等效三端直流环网模型,验证了所提出的直流电网潮流控制器拓扑方案与控制策略的可行性与有效性。

基于直流潮流模型的电力系统控制规则

运用复杂性理论分析了电力系统的自组织临界性,在直流潮流模型的基础上验证了故障规模与频率的幂率关系。提出了以降低故障期望值为目标的控制措施,在仿真模型中加入控制措施后获得了长程时间下控制规则对系统的影响结果,发现新的幂率函数在双对数坐标下斜率有所增加即故障序列分布有所改善。因此,加入正确的控制规则对大型停电事故有抑制作用,能降低大型事故的期望值。

基于最优负荷削减的小世界电网连锁故障模拟

现有小世界电网连锁故障模型中,故障严重程度的评价指标不能很好地考虑故障后系统运行情况,且计算方法过于简化,为此,提出以最小失负荷百分比作为连锁故障发生后评价故障严重程度的指标,并运用基于直流潮流的负荷削减最优化模型计算最小失负荷量,从而对基于节点电气介数的连锁故障模型的模拟过程进行改进。系统受到攻击后,该方法通过重新调度系统中的发电功率来消除系统约束违限,在无法避免负荷削减时使负荷削减量最小。算例结果验证了该方法的有效性。

基于直流潮流的UPFC优化配置研究

在电力系统中采用UPFC装置可以调节线路潮流分布以及改善经济成本,因此在输电线路规划中,UPFC优化配置问题有比较高的研究价值。在UPFC直流潮流模型基础上,忽略功率损耗和无功功率,以发电机的经济成本作为目标函数建立UPFC优化配置数学模型,并采用Big-M法对其非线性潮流方程进行处理。将混合整数非线性规划问题转化为适应更多求解器的混合整数线性规划问题,对统一潮流控制器在线路中的安装位置和容量进行寻优。在Matlab中利用算例进行仿真计算,验证了该模型和策略的正确性和有效性。

基于改进粒子群算法的交直流系统低压切负荷优化控制策略

高压直流输电技术的发展推进了大规模、远距离电力系统互联,但也带来了电压稳定控制的挑战。提出一种基于改进粒子群算法的交直流系统低压切负荷搜索方法。首先,修正交直流系统潮流计算模型;其次,针对戴维南等值参数漂移问题改进模型,建立电压稳定裕度指标;为满足切负荷的快速性要求,采用灵敏度选取交直流系统切负荷点集;然后,建立交直流系统低压切负荷模型,以最小控制成本为目标,并给出算法的优化步骤;最后,基于IEEE 30节点系统进行验证,仿真结果表明:该方法能有效提高交直流系统电压稳定性。

孤岛运行交直流混合微电网的潮流计算

交直流混合微电网包含交流子系统、直流子系统及连接2种子系统的互连变换器(interlinking converter,ILC)。针对下垂协调控制策略下孤岛运行交直流混合微电网的潮流计算,提出基于带新型线性搜索三步LM(three-steps Levenberg Marquardt algorithm with a new line search,NTLM)算法的交替迭代方法。首先分析ILC装置的控制方法,建立其节点潮流模型;结合提出的3种直流节点类型和4种交流节点类型,建立交、直流子系统的统一潮流模型。然后提出NTLM算法求解统一潮流模型,在此基础上,进行交、直流子系统交替迭代潮流计算,得到交直流混合微电网的潮流解。最后,通过改造的孤岛运行交直流混合微电网系统的仿真算例,验证所提方法的正确性和有效性。

基于支路模型的交直流混合配电网统一潮流计算

交直流混合配电网潮流计算是交直流混合配电网规划和运行调控策略设计的重要基础。为实现对高比例电力电子设备集成的复杂混合配电网的精确潮流计算,提高潮流模型的统一性和普适性,提出基于支路模型的交直流混合配电网统一潮流计算方法。首先,对混合网络中包含的电压源型变流器(voltage source converter,VSC)和DC/DC变换器的稳态模型进行了详细分析。然后,建立不同场景下任意节点间可能接线方案的支路潮流模型。在此基础上,通过拓展定义网络矩阵,建立混合配电网统一功率平衡方程。进而,根据雅克比矩阵修正,基于牛顿–拉夫逊算法对变流器不同控制方式下的交直流混合配电网潮流进行求解。最后,通过算例分析,并将潮流计算结果与电磁仿真结果进行对比,验证了所提潮流计算模型的正确性和灵活性,并通过改变配电线路R/X比和负荷功率验证了该潮流算法的鲁棒性。

舰船中压直流综合电力推进系统设计及稳态分析研究

论文针对目前备受关注的舰船中压直流综合电力推进系统(简称舰船MVDC系统)进行设计及稳态分析研究。舰船MVDC系统设计分为两步:其一,结合需要系数法及发电机容量、台数确定原则,进行系统电源设计;其二,通过研究IEEE 1709标准以及船舶电力系统相关设计标准,提出舰船MVDC系统基本设计原则,并结合系统电源设计结果,完成系统结构设计。在系统设计的基础上,建立系统潮流计算数学模型;并基于直流牛顿拉夫逊法进行改进,提出舰船MVDC系统的交直流混合潮流计算方法,进行系统稳态分析研究。研究结果表明,论文所提出的系统设计方法及交直流混合潮流计算方法,适用于舰船MVDC系统。

基于三点估计法的直流配电中心概率潮流计算

分布式电源呈间歇性/波动性,负荷呈随机性,利用概率统计理论研究基于不确定性量的电力系统规划、运行与控制已成为当前的研究热点。针对近年来不断增加的以风电、光伏为代表的分布式电源接入柔性直流配电网的现象,开展了概率潮流研究。以Nataf变换方法结合Cholesky分解进行不确定变量的相关性处理,提出了一种计及输入变量相关性的三点估计法的柔性直流配电网概率潮流计算方法;以国内首个五端柔性直流配电示范工程—直流配电中心作为算例,建立了基于三点估计法的统一直流概率潮流计算模型,计算结果验证了该算法的有效性和合理性。

远距离交直流并联输电通道联络线的有功优化分配

针对远距离交直流互联多区域电力系统分层分区调度的特点,在已知各区域电网间总电力交换计划的前提下,提出一种远距离交直流并联输电通道联络线有功功率优化分配方法,优化模型以交直流联络线的总有功损耗最小为目标,考虑交流联络线输电断面的安全约束,并考虑直流联络线功率调节范围和调节次数限制的约束,优化得到交直流联络线的输送功率计划.针对直流潮流模型计算长度达数百公里的省间交流联络线功率误差偏大的问题,提出了一种简化交流潮流模型以提高计算精度.通过改进三阶段法求解优化模型,使直流联络线计划既满足功率调节次数限制,又满足每一个输电功率状态的最小持续时间限制,同时实现优化模型各个时段的解耦求解和各个时段子优化模型的并行计算.最后以某一实际大型交直流互联多区域系统为例,验证了所提模型和求解方法的正确性、有效性.

基于改进型直流潮流算法的主动配电网分布式电源规划模型及其线性化方法

以分布式电源(distributed generation,DG)运营商净收益最大为优化目标,建立多场景多时段耦合的主动配电网分布式电源规划模型。首先针对传统分布式电源规划求解方法的不足,提出一种计及电压和无功功率的改进型直流潮流模型,实现支路潮流方程中电压幅值与相角的解耦,并基于此建立了考虑储能系统和多种主动管理(activemanagement,AM)措施协调优化的分布式电源规划模型。其次,在保证模型精度和系统运行物理意义的前提下,引入网损因子法、圆形约束线性化法、McCormick凸包络线法、辅助变量等方法,将原始模型转换为混合整数线性优化模型。最后,提出了一种基于热启动(warm start)的迭代求解流程以保证模型精度。以江苏省某市经济开发区的15节点系统为测试算例,调用GAMS-MOSEK求解器对规划模型进行求解,验证了模型及算法的有效性。

一种基于直角坐标注入电流模型的交直流潮流计算方法

潮流计算是电力系统中各种计算的基础,文中提出了一种基于直角坐标注入电流模型的交直流潮流计算方法。分析了交直流混合系统的数学模型,从直角坐标形式的牛顿法出发,将交直流系统耦合系数矩阵与交流系统雅克比矩阵进行相同的变换,形成注入电流的修正方程,得出了直角坐标电流注入模型的新型耦合系数矩阵的表达式。雅可比矩阵大大简化,不仅改善了收敛性,提高了计算速度和效率,同时程序实现也更加简单,节省了内存容量。

基于电力系统简单模型的高压直流传输功率通量的研究

高压直流传输(HVDC)在特殊情况下比交流传输具有一定的优势,具有经济性、稳定性、快速性等特点。随着晶闸管换流阀的出现,高压直流传输(HVDC)更加具有吸引力。本文参考国外研究成果,对高压直流传输(HVDC)的控制及其操作原理进行了系统的介绍,并描述了它有关功率通量的研究模型。

BPA向PSS/E的数据转换及暂态稳定比较研究

BPA和PSS/E均为机电暂态仿真软件,两者潮流数据和暂态模型具有较好的相似性,在对BPA和PSS/E两种仿真软件的暂稳态数学模型分析和比较的基础上,提出了BPA向PSS/E数据转换的详细方法,并通过某交直流系统进行仿真测试,对潮流计算结果和稳定计算结果进行了对比分析,仿真结果表明两者潮流基本一致,暂态仿真结果相似,暂稳态过程基本吻合,表明BPA数据可以准确的转换为PSS/E数据,实现数据共享。

计及潮流转移特性的直流潮流控制器优化配置

直流电网的潮流可控支路数遵循N−1原则,在线路上安装直流潮流控制器可提升直流电网的潮流控制自由度。现有关于直流潮流控制器配置的研究都只关注其稳态特性,考虑到直流系统发生断线故障可能导致线路过载,从潮流转移的角度提出一种新的直流潮流控制器配置方法。建立安装直流潮流控制器后的直流电网数学模型,应用灵敏度分析结合潮流分布情况确定直流潮流控制器安装位置,提出直流系统潮流转移熵,结合直流系统加权潮流熵对直流潮流控制器进行优化。仿真结果显示,在不同运行方式下,采用所提方法进行优化不仅能改善潮流分布,还能优化直流线路的潮流转移特性,且N−1故障后重载线路的平均负载率明显降低,验证了所提方法的有效性。

基于多因素的电力系统充裕性评估

为更加全面评估电力系统充裕性,提出了一种考虑多因素的电力系统充裕性评估方法。首先建立了计及元件的可修复失效、老化失效和天气相依三方面因素的元件停运模型,综合考虑了元件停运的计划性和随机性,使得该模型更加准确反映元件的运行状态;通过非序贯蒙特卡洛方法对系统抽样,更加真实地模拟实际电网运行状态;其次以系统失负荷量最小为目标,通过直流最优潮流模型对系统状态进行分析,计算系统失负荷量。以IEEE RTS-79系统为例,对比分析了基于多因素的电力系统可靠性及传统电力系统可靠性的指标结果,对电网规划和实际操作有一定的指导意义。

张北柔性直流电网工程新能源与抽蓄电站配置方案运行经济性评估

为解决张家口地区大规模新能源的可靠送出和消纳、支撑绿色低碳冬奥,国家电网有限公司拟建设张北±500kV四端柔性直流电网示范工程。评估张北柔性直流电网工程在不同新能源和抽蓄电站配置方案下的运行经济性,对工程建设决策有着重要的意义。为满足计算精度及工程实用性的需要,提出一种基于时序生产模拟仿真的多端柔性直流电网运行经济性评估方法。以新能源最大化消纳为目标,考虑柔性直流电网传输安全、下网功率调峰需求、线路N-1安全运行、新能源与抽蓄电站互补运行、新能源限电率等约束条件,建立基于直流潮流的新能源与多端柔性直流电网混合运行优化模型。以张家口地区全年的新能源出力时间序列为输入,通过运行优化求解,得到张北柔性直流电网全年逐时段的上网和下网功率,核算在不同新能源和抽蓄电站配置方案下电网的运行成本和收益。采用工程经济学中常用的折现现金流的方式,开展方案的经济性评估,案例测试结果验证了所提方法的有效性。