考虑风电随机性的交直流系统协调二级电压控制方法

为了应对风电随机波动导致的送端电网潮流大规模变化、换流母线电压扰动,进一步导致换流站离散设备额外动作,提出考虑风电随机性的交直流系统协调二级电压控制方法:首先通过定义功率相对偏差来描述风电波动程度,筛选出二级电压控制中不能忽略风电功率波动的特征时段;然后采用k-means聚类方法得到特征时段风电出力的典型场景;最后利用概率场景法来表示风电的随机性,借助机会约束法解决不确定性优化问题。基于修改的IEEE39节点算例系统进行仿真并验证所提方法的有效性。

协调二级电压控制的研究

总结了协调二级电压控制(CSVC)的基本思想,提出了一种新的CSVC模型。在优先考虑中 枢母线电压偏差最小的前提下,利用多余的控制自由度保证本区域发电机运行在无功裕度更大、出 力更均衡的状态。仿真结果显示在分级电压控制体系中,如果二级控制环节采用所提出的CSVC 模型将有利于提高系统的电压稳定裕度。基于该CSVC模型的二级电压控制模块已经在国内某 省级电网得到实际应用。

基于聚类分析的三阶段二级电压控制分区方法

合理的电压控制分区是三级或"软"三级电压控制模式应用的基础,好的分区结果应保证每个分区中都含有无功源,且分区内保持连通性。文中提出一种基于网络结构及电气距离的电压控制分区方法:首先根据网络结构将由辐射状支路连接在一起的无功源并入同一个分区;其次对受控点进行分类处理,在保证分区连通性的基础上将受控点并入电气距离最近的无功源所属分区;最后基于WARD距离对初始分区进行聚类分析,最终确定分区方案。分区聚类仅在有支路连接的相邻分区之间进行,保证了分区结果的连通性,并大大减小了分区聚类的计算量。所述分区方法仅与电网结构及参数有关,与电网的潮流分布无关,能够较好地满足二级电压控制的需要。对IEEE 39节点测试系统及实际电力系统的分区划分结果验证了所述方法的合理性及效率,对实际电力系统二级电压控制具有一定的应用价值。

考虑快速动态无功补偿的二级电压控制

提出了一套考虑快速动态无功补偿装置(如静止无功补偿器/静止同步补偿器(SVC/STATCOM))的二级电压控制体系,致力于在稳态电压控制和暂态电压稳定中充分发挥SVC/STATCOM快速动态无功补偿的优势,其包含两个相对解耦独立的控制阶段:第1阶段将SVC/STATCOM与传统无功调节设备统一纳入协调二级电压控制模型,充分利用SVC/STATCOM的快速调节特性,并防止反调;第2阶段建立二次规划模型进行动态无功储备的优化控制,利用慢速动态无功补偿装置置换出SVC/STATCOM的无功功率,提高电网动态无功储备水平。通过时序和空间上的相互协调,充分发挥各类无功补偿装置在二级电压控制和暂态电压稳定预防控制中的作用。Nordic系统的算例测试结果证明,该体系能够有效提高传统二级电压控制的响应速度,避免SVC/STATCOM与传统电压控制装置间的反调现象;同时,能够有效地进行暂态电压稳定的预防控制,提高扰动后的系统电压的恢复效果。

基于多Agent的二级电压控制系统的实现及性能分析

以基于多Agent的二级电压控制系统的基本原理为基础,提出了基于多Agent的二级电压控制系统的实现方案。根据Agent理论模型和电力系统二级电压控制的要求,设计了控制系统中电压控制Agent的各模块并提出了多个控制Agent之间通信、协调和协作的具体实现方法,分析了控制系统在电力系统正常情况下和紧急情况下的运行性能和特点。最后用经典的新英格兰系统进行了数字仿真,仿真结果表明了文中所提设计方案的有效性。

基于二级电压控制的河南电网分区和主导节点选择

划分控制区域和选取主导节点是二级电压控制的基础。针对河南电网,基于谱系数平均距离法和模糊C均值聚类算法(FCM),提出了一种电压控制区域的综合划分方法。利用一种考虑节点可控性和代表性加权的目标函数,给出了主导节点的选取方法。仿真计算验证了该方法的有效性。研究成果可为河南电网的二级电压控制提供一定的理论依据。

电力系统二级电压控制的研究

介绍了二级电压控制的主要原理 ,提出了划分控制区域、选择先导节点和控制发电机的新方法 ;同时设计了一种新的动态二级电压控制器。以 EPRI— 36节点系统为例进行仿真计算 ,结果表明 :在电压失稳的过程中 ,二级电压控制可以从区域电压稳定的角度出发 ,协调本区域内各电压 /无功支持源的无功出力 。

二级电压控制对电力系统稳定性的影响

提出了判断电力系统小干扰稳定性的关键特征值判据。根据该判据分析了二级电压控制对电力系统稳定性的影响。通过在两机系统上实例计算,证明了二级电压控制可有效地推迟电压崩溃的发生,提高系统的静态稳定性、动态稳定性和带负荷的能力。与时域仿真结果的比较说明:根据关键特征值判据法对二级电压控制效果的分析是正确。

模糊聚类法在二级电压控制分区中的应用

电力网络分区常用于电力系统状态评估、稳定控制、电压控制等领域。使用模糊聚类分析方法解决二级电压控制中的分区问题。文章首先系统阐述了模糊聚类方法的原理,然后基于无功源控制的思想,以电网中的节点为分类对象,每个无功源对其控制作用构成这个对象的特征指标,并结合新英格兰39节点系统论证应用模糊聚类完成电网分区的步骤。验证结果表明该方法有效、可行。

用奇异值分解法对二级电压控制效果的分析

选取系统潮流雅可比矩阵的最小奇异值作为电力系统稳定裕度的相对量度，利用奇异值分解法分析与评价二级电压控制对电力系统稳定性的影响。对两机系统在负荷微增、接地短路故障以及重负荷微小扰动下分别进行了时域仿真，结果表明，二级电压控制通过重新配置区域无功，使系统结构得到一定改善，增大了潮流雅可比矩阵的最小奇异值，也即增加了系统的稳定裕度，从而提高了系统的稳定性。因此，二级电压控制是延缓电力系统电压崩溃的有效手段。

协调二级电压控制对长期电压稳定的影响分析及改进

利用某大型受端电网的实时数据,借助时域仿真评估协调二级电压控制对其长期电压稳定性的影响。结果表明,若分区内具有较大可调无功裕度,则协调二级电压控制有利于提高电压稳定性,否则影响甚微。针对受端电网发生大扰动后往往无功容量不足的实际情况,提出一种基于轨迹灵敏度的紧急电压控制策略,能够实时地在调控范围内选择控制发电机,并能方便地同其他控制策略结合,以达到更优的控制性能。时域仿真结果证明,这种紧急电压控制策略在大扰动后能够明显提高系统的长期电压稳定性。

考虑网络传输延迟的二级电压控制

随着电力数据信息网络的发展,为了提高控制系统的灵活性和可靠性,二级电压实时控制系统的控制信息和数据可以逐步发展到在基于TCP/IP的标准数据网络上传输。基于网络传输的闭环控制系统设计必须考虑信息传输延迟的影响。根据二级电压控制的基本原理,建立了考虑网络传输延迟的二级电压控制模型,设计了基于多步预测和延迟补偿的二级电压控制器,以保证控制系统在网络环境下具有良好的控制性能和稳定性。以新英格兰39节点系统为例进行数字仿真,验证了这种基于网络通信的新型二级电压控制器的性能和效果。

基于遗传算法的改进二级电压控制的研究

电压分级控制是协调电力系统电压控制的有效手段和方法,二级电压控制策略又是电压分级控制的关键环节。针对二级电压控制设备既有连续调节设备又有离散调节设备的特点,首先采用了改进的二级电压控制优化模型,用遗传算法对模型进行了求解,得到了与其它策略一样的控制效果。但这些仿真结果表明,在调节过程中存在电压"跳跃"现象和调节时间过长问题。针对这两个问题,该文提出了:(1)用发电机励磁与有载调压变压器匹配调节的方法,成功解决了"跳跃"现象。(2)采用先发电机(无功电源)协调控制方案后多控制设备(增加有载调压变压器等)协调控制方案的措施,解决了调节时间过长的问题。最后以新英格兰39节点系统为例进行了仿真校验,结果表明,该控制方案能够兼顾连续和离散的控制设备,具有令人满意的的控制效果;同时也证明了所提出的两个问题的解决方案的可行性。

计及无功耦合的多分区关联协调二级电压控制方法

为克服区域间无功耦合对二级电压控制产生的影响,以国内自动电压控制主站集中控制模式为前提,提出一种计及区域间无功耦合的协调二级电压控制方法。该方法在原有协调二级电压控制二次规划模型的目标函数和约束条件中分别引入区域外受控发电机无功调节量,建立多分区关联协调二级电压控制模型。借助非合作博弈的思想,将这个问题描述为古诺模型,并采用内点法求解多分区关联协调二级电压控制的古诺模型获得纳什均衡解。这个问题的纳什均衡解既保留了各个区域独立控制又实现了各控制区域之间的协调。在新英格兰39节点系统和某省级1 004个节点电网上的稳态仿真结果表明,所提方法克服了中枢母线电压在调控过程中的振荡,证明其能有效解决全网各区域二级电压控制之间的协调问题。

基于细菌群体趋药性算法的二级电压控制

二级电压控制策略的求解是电压分级控制的关键环节。针对控制设备既有连续设备又有离散设备的特点,建立了改进型离散二级电压控制系统的数学模型。模型中增加了有载调压变压器等离散设备,同时考虑了二级电压控制区域间的影响以及无功控制设备端电压的偏离值,使该模型更加符合实际电力系统。将一种新型的群体智能优化算法——细菌群体趋药性(bacterial colony chemotaxis,BCC)算法应用于该模型的优化求解。在Matlab环境下用经典的新英格兰39节点系统进行仿真,结果表明:与传统的二级电压控制相比,在增加了有载调压变压器等离散控制设备后的二级电压控制的效果明显提高。此外BCC算法可以很好地处理离散变量问题,具有收敛速度快、精度高、占用资源低的特点。

求解多目标协调二级电压控制的简化强化学习方法

以最小化分区内主导节点电压偏差和发电机无功出力比例的方差为目标,建立多目标协调二级电压控制模型,可协调变电站容抗器与发电机自动电压调节器的动作。针对其控制特点和在线优化的要求,提出一种简化强化学习求解方法。为了加快奖励值的传播速度,该方法定义了新的状态函数,并在主循环之前利用全局搜索来实现初始值定位和状态空间的自主压缩,从而极大地提高搜索效率;在主循环的搜索过程中采用基于状态敏感度的自适应学习阶段划分准则,实现学习经验搜索与利用的平衡;将单次动作的变量选择范围扩大到所有控制变量,使得在有限循环次数下的搜索尽可能覆盖到整个状态空间。为了反映系统的当前偏好信息,引入实时权重系数的概念,并在求得帕累托前沿后根据实时权重选出最优控制。算例分析分别从帕累托前沿质量、优化时间、收敛率以及实时权重的控制效果四个方面验证了简化强化学习方法和实时权重系数的优越性。

电力系统二级电压控制的合作博弈模型

现阶段分层分区的电压控制手段,面临多个耦合区域间的协调问题。从博弈论角度,把二级电压控制各分区视为博弈主体,建立基于个体理性的合作博弈模型,各分区寻求高效的联盟组成以改进控制效果。合作的主体有共同优化目标;联盟间以非合作博弈的纳什均衡作为控制策略,可以计及区域间的无功耦合并保证控制的稳定性。提出了不可转移效用合作博弈的解法,理论上证明了模型纳什均衡的存在性。IEEE 39节点系统稳态仿真表明,合作博弈模型能有效协调区域间的无功控制手段,改善二级电压控制的各项性能指标。

扩展二级电压控制系统的研究

从系统分析的角度阐述了扩展二级电压控制的基本原理,结合对某一实际系统的研究说明了在二级电压控制中,当仅依靠本区域内的控制发电机组进行电压控制不能取得理想效果时,可通过扩展二级电压控制系统的可控资源,综合考虑控制发电机组、有载调压变压器和自动投切并联电容器/电抗器的电压、无功调节功能,对其进行协调控制以获得良好的电压控制效果。对该实际系统进行了分析研究,设计了其扩展二级电压控制系统的方案与控制策略,并进行了仿真计算。计算结果表明,扩展二级电压控制较传统的二级电压控制能更好地协调本区域内各电压无功调节设备的无功出力和电压控制,使电压控制问题得到较好解决。

电力系统的最优二级电压控制

针对电力需求的快速发展及对电压/无功协调控制提出的更高要求,提出最优二级电压控制策略.阐述了二级电压控制的基本原理,按照二级电压控制的基本要求,建立了离散二级电压控制系统的数学模型.在控制策略上,采用在线寻优的方法对控制区域进行协调控制.通过对New England 10机39节点系统进行数字仿真,验证了所提出的控制方案的有效性,并得出二级电压控制可以有效改善电力系统的电压水平、提高系统电压稳定性的结论.

紧急工况下的二级电压控制分区与协同建模

分析了正常工况下的二级电压控制控制模式应对紧急工况的不足。针对元件开断等紧急工况可能会改变原控制区域电气耦合性问题,提出了一种基于灵敏度矩阵来快速界定、划分新的控制区域的方法,进而定义了主控区域、协控区域及校验区域,并分析了在紧急工况控制中它们各自的地位、作用。针对校正控制模型建立问题,基于划分的区域提出了各区域协同建模与求解的思路,推导了建模过程中各区域并行计算灵敏度的公式,提高了建模速度。新英格兰10机39节点系统的仿真算例验证了文中所提思路、模型等的合理性。