交直流混合电力系统的安全校正策略

随着交直流混合电力系统的迅速发展,直流闭锁或线路故障引发系统连锁故障的风险增加,故需要根据电网运行状态采取相应的控制措施避免潮流进一步过载。在智能电网背景下,考虑将直流和可控串联补偿器(TCSC)也作为控制措施以进一步减少负荷切除量。制定安全校正策略常用的方法有灵敏度法和优化规划法。灵敏度法便于在线切机切负荷控制,分析了直流功率和TCSC电抗值的支路潮流灵敏度是控制量的函数并非定值,故在交直流混合电力系统的安全校正策略制定中应用灵敏度法有一定困难。针对优化规划法优化变量多、计算时间长、难以在线实施,提出采用启发式搜索原理缩减优化变量数量的优化规划法,该方法基于负荷转移因子(LSF)筛选出对待调节支路控制效果最好的发电机和负荷节点,将这些节点的功率与直流功率以及TCSC电抗值一同作为优化变量,以负荷总切除量最小即经济性最佳为目标函数建立优化模型并采用智能优化算法求解,能够在较短时间内得到安全校正方案。基于改造的IEEE30节点算例系统,通过与不采用启发式搜索以及不考虑将直流功率和TCSC电抗值作为优化变量得到的结果相比较,该方法的有效性及优越性得到验证。

考虑动态频率约束的含高渗透率光伏电源的孤立电网机组组合

孤立电网具有低惯性及一次调频能力弱的特点,高渗透光伏接入孤立电网后会进一步降低孤立电网惯性及其调频能力。为了保障系统有充足的频率响应能力,本文在UC中考虑动态频率约束,并且通过光伏电源减出力参与调频来增强系统的调频能力。推导考虑光伏电源调频情况下,系统发生故障时最大频降、最大频降出现时间的表达式。基于此,推导了光伏的最小调频容量表达式,用以限制UC在优化过程留有充足但不过量的光伏电源调频容量。根据以上推导建立考虑动态频率约束的含高渗透率光伏电源的孤立电网UC优化模型。针对所提的混合整数非线性优化模型,采用产生Benders割以及优化割的方法来降低问题的求解复杂度。最后采用含高渗透率光伏电源的孤立电网算例进行测试,结果表明所提模型能够兼具安全性和经济性,测试过程也表明了所提求解方法的有效性及优越性。

计及电能质量影响的智能配电网孤岛划分策略

现有智能配电网孤岛划分研究主要从功率平衡的角度出发,对电网安全约束考虑不充分,未考虑电能质量的影响,难以保证孤岛安全可靠运行。提出一种计及电能质量影响的智能配电网孤岛划分策略。故障后,首先计及联络开关进行网络连通性分析,进行初始孤岛划分。然后,对每个初始孤岛,建立切负荷-网络重构双层优化模型,并采用微分进化算法和混合粒子群算法求解,以降低搜索空间维数。具体地,在切负荷优化模型中,在允许频偏范围内充分发挥DG的调频特性,以减少负荷切除量;在网络重构优化模型中,建立包含频率约束、负序及谐波不确定性约束的电能质量综合约束集。提出基于序列二次规划法的配电网柔性潮流算法计算频率偏移条件下的孤岛潮流,引入点估计法进行负序、谐波不确定性分析,以改善孤岛的电能质量,提高其运行可靠性。最后,基于实际复杂配电网算例,验证了该策略的有效性和优越性。

基于有限量测数据的主动配电网电压暂降源精确定位策略

准确定位电压暂降源,对提高供电可靠性、明确供需双方责任具有重要意义。目前,基于有限电能质量(PQ)监测点量测数据和配电自动化提供的网络实时信息,通过短路电流计算,进行配电网电压暂降源精确定位成为研究热点之一。但现有方法存在不区分暂降源类型,需遍历所有母线、计算量大、过渡电阻估计不准确影响定位精度、难以适用于多源主动配电网等不足。该文提出一种适用于主动配电网的电压暂降源精确定位策略。针对基于序功率增量方向原理确定的暂降源候选区域,进行电压暂降成因辨识。对于由短路故障引起的电压暂降,基于考虑分布式电源接入和过渡电阻影响的主动配电网短路电流计算方法,以故障位置、过渡电阻为优化变量,以最小化有限观测点处故障电流、电压的计算值与观测值误差为目标,建立寻找最邻近母线和寻找准确故障位置的分步优化模型并采用智能优化算法求解,实现精确定位。基于改进IEEE 34节点配电网算例验证了本文方法的有效性,并通过与现有方法的结果比较说明了所提方法的优越性。

基于Gerschgorin定理和矩阵相似变换的谐波谐振参数安全域快速估计方法研究

智能电网背景下,电力系统谐波谐振的分析与控制变得愈加复杂。因此,对于谐波谐振问题的预防和控制,尤其是谐波谐振参数安全域问题值得深入研究。该文提出一种谐波谐振参数安全域的快速估计方法。首先,基于Gerschgorin圆盘定理和矩阵相似变换,分析推导可避免谐波谐振发生的谐波节点导纳矩阵元素应满足的显式充分条件。其次,建立以相似变换矩阵元素为变量的、约束均为线性的优化规划模型并求解。最后,基于多个不同规模算例,通过与特征值精确计算所得安全域对比验证该文方法的正确性和优越性。

考虑电网脆弱性的电网发电计划优化

国内外发生的一系列大停电事故充分暴露了大型互联电网的脆弱性。为综合评价当前电网的脆弱特性,评估电网抵御连锁故障的能力,提出一种能够考虑电网脆弱性的发电计划优化策略。首先,提出电网整体脆弱性综合评价指标,该指标包含电网平均脆弱性并兼顾了电网脆弱性分布均衡程度。然后,将该指标和经济性目标均达到最小作为发电计划优化目标,建立考虑电网脆弱性的电网发电计划的多目标优化模型。最后,提出一种将ε-约束算法和改进PSO算法相结合的多目标优化算法,对搭建的模型进行求解,可保证Pareto解集的均匀性和有效性。对某省级规模电网进行仿真分析。

基于二阶锥规划的计及多种快速控制手段的综合安全校正策略

随着高比例新能源的接入以及电力市场的发展,电网运行方式更加多变,依靠传统离线方法针对典型方式制定的安全校正方案可能过于保守,因此有必要根据当前运行方式在线刷新获得控制量精准的安全校正方案以减小控制代价。此外,传统的校正手段较单一,未考虑如传输线切换(TS)、可控串联补偿器(TCSC)控制、多端直流(MTDC)功率调制等快速响应手段,以避免校正过程中潮流进一步转移。计及上述三种快速响应的校正手段,提出基于二阶锥规划的综合安全校正策略,以根据当前运行方式快速获得准确且切负荷量少的安全校正方案。具体地,为保证校正方案的准确性,基于混合整数二阶锥规划构建含TCSC、MTDC且拓扑可变的电网潮流模型,并据此构建相应的综合安全校正优化模型。为保证求解的快速性,提出启发式双重加速求解策略。首先,提出基于支路开断综合影响指标的启发式选线策略,降低搜索空间维度;然后,基于所提指标提出诱导目标函数的加速求解策略,在保证准确性的前提下进一步提高计算效率;最后,基于改造的IEEE 57节点算例,验证了所提安全校正策略的有效性和准确性,以及在少切负荷和高求解效率方面的优越性。

基于决策树和支持向量机的智能变电站二次系统防误方法

随着智能变电站的普及,电力系统的安全运行对变电站的二次检修提出了更高的要求。针对二次设备状态转换过程中易发生误操作的现问题,提出了一种新型二次系统防误方法。通过测量装置获取一二次设备状态值,构建初始样本数据集。为获取模型所需的特征向量集,采用了PCA法实现数据降维,特征向量集通过决策树实现二次操作分类。对分类后的样本集进行SVM训练和测试,实现二次设备操作的防误判别。最后构建了防误模型,用历史运行数据进行仿真测试,验证了此方法防误判别的有效性。

主动配电网脆弱性评估方法综述

主动配电网是智能电网发展的趋势,但同时也增加了电网的复杂性和不确定性,给电网安全运行带来了巨大的挑战。从电网脆弱性的角度着手,全面评价电网的脆弱特性,科学地辨识电网中的潜在薄弱环节,评估电网抵御连锁故障的能力显得尤为重要。从主动配电网结构脆弱性、主动配电网状态脆弱性、主动配电网综合脆弱性以及主动配电网薄弱环节自动辨识和整体脆弱性等相关重点领域出发,分析了主动配电网脆弱性的研究现状。

电-气互联系统潮流优化与安全性研究综述

随着中国能源转型发展,以电网为核心的电-气互联综合能源系统(integrated electricity and gas systems, IEGS)有望成为能源传输的新载体。IEGS作为能源互联网的基础和过渡,对于提升能源利用效率具有重要意义。随着电转气技术的快速发展,电网和天然气网间具备了双向耦合关系。两网耦合程度不断加深,分别对两网进行研究的传统分析方法可能难以满足IEGS运行的可靠性和经济性,因此越来越多的学者将两网视为一个整体展开协同优化等方面的研究。首先介绍了电转气技术的研究及应用现状,在此基础上,介绍了考虑电网和气网双向耦合的IEGS统一潮流模型建模和求解方法,总结了国内外相关研究现状,并分析了统一潮流模型建模中还可进一步完善提高的关键点。进一步,归纳了面向IEGS的规划、运行调度、最优潮流计算等方面的研究现状。最后,分析了IEGS运行安全性方面的主要研究方向及问题,以期为后续研究提供参考。

基于短路容量的含大规模新能源接入的电网状态脆弱性评估方法研究

为了准确分析大规模新能源接入电网后负荷节点的运行特性,根据戴维南等值理论,将大规模新能源接入后的电网络等值为3节点系统。在该等值系统的基础上建立了基于短路容量的状态脆弱性评估模型及指标,使状态脆弱性评估体系更完善。在计算所得的状态脆弱性指标的基础上,采用PAM聚类算法和Homogeneity-Separation(HS)评价指标来自动聚类分级后,辨识出系统的脆弱节点。基于该方法,对改造的IEEE39节点算例进行了仿真分析。通过与传统的电压裕度指标评估结果的比较,仿真结果表明,利用短路容量可以准确评估负荷节点的状态脆弱性;且应用PAM聚类算法进行薄弱节点辨识方法的可行性及适用性,具有在线评估的应用前景。

基于变电站状态矩阵的主站端多站协同操作票推理方法

主站-集控-变电站操作票系统能够有效防止误操作,实现顺序控制。文中提出一种基于变电站状态矩阵的主站端多站协同操作票推理方法。构建基于顺控操作的间隔模型,基于间隔模型构建节点状态矩阵,从而生成变电站状态矩阵;基于变电站状态矩阵构建双层操作票推理模型。下层模型为基于变电站状态矩阵的厂站端操作票推理模型;上层模型为基于站间关联向量-变电站状态矩阵的多站端操作票推理模型。通过构建规则约束下多层有限状态机模型实现对双层模型的求解,实现多站端操作票推理生成。该方法可实现多间隔、子站设备由运行至检修态互转等操作的操作票推理生成,适用于各类接线形式。模拟测试结果表明,所提方法具有较高的开票效率和质量。

基于YCbCr颜色分割与特征分析的变电站压板状态识别

针对传统保护压板图像识别方法对光照条件要求苛刻﹑识别率低以及目前较热的深度学习识别保护压板状态的方法对计算机硬件要求高﹑样本需求量大的问题,提出了一种改进的颜色提取和特征识别压板状态的方法。该方法先对巡检机器人移动端采集到的屏柜图进行图像预处理,提高图像的清晰度和辨识度;然后将彩色图像转换至YCbCr颜色空间中进行颜色特征提取,获取二值图像,对二值图像进行形态学处理并提取连通域;接着对连通域进行形态特征分析,利用面积及边界信息分析除去标识牌和干扰小光斑,利用极限腐蚀算法判别粘连连通域并对粘连连通域进行分割;最后采用简单最小外接矩形和面积最小外接矩形算法获取连通域的外接矩形,对压板进行定位,并根据外接矩形的长高比和偏转角度结合判断压板的状态。试验结果表明所提方法对压板切割的准确性,对复杂环境特殊情况识别的一般性,以及识别方法的高效性和准确性。

适应于多场景频率特性的低频减载优化方法

分析电力系统解列对频率特性及低频减载方案的影响,通过实际区域电力系统的仿真计算,表明现有低频减载方案不适应于系统解列后频率特性的变化,会导致负荷过切。针对各种运行方式下严重故障导致系统解列的有限个场景,提出考虑多场景频率特性的低频减载多目标优化问题,以每轮负荷切除比例为优化变量,建立以平均频率偏差以及切负荷量最小为目标函数、以每轮切负荷量和系统动态频率约束为约束条件的优化模型,并采用NSGA-Ⅱ优化算法求解。实际区域电网算例表明优化后的低频减载方案能使系统具有更好的频率稳定性,并减少切负荷量。

基于复合信息的一种适应多运行方式下振荡中心迁移的失步解列策略

针对失步振荡中心迁移影响失步解列装置配置和参数整定的问题,基于送端电网等值三机系统模型,推导了振荡中心位置关于电源电势幅值比、线路阻抗、电源频率和电源初相角的函数表达式,分析了系统参数变化特别是不同系统运行方式下电源初相角对振荡中心迁移规律的影响,研究表明电源初相角对于振荡中心迁移方向和范围的作用最为突出,多频失步场景下失步中心定位和失步解列装置参数整定必须考虑不同系统运行方式下电源初相角因素的影响。在此基础上提出了一种适应多运行方式下振荡中心迁移的基于复合信息的失步解列策略,即通过广域测量系统(WAMS)提供线路两端母线电压幅值与相位信息和线路就地失步解列装置的Ucosφ判据来确定失步振荡中心位置和失步振荡周期,检测到整定的失步周期后实施解列,极大简化了失步解列装置参数配置和整定过程。仿真分析验证了多频失步场景下不同系统运行方式对应电源初相角对振荡中心迁移规律影响分析的正确性及该失步解列策略在多运行方式下的适应性。研究成果可用于指导工程实践。

基于支路开断分布因子的线路状态脆弱性研究

脆弱性反应了电力系统故障发生时抵御连锁故障的能力。电力系统N-1后发生潮流转移,系统潮流重新分配使得系统网架部分线路潮流突然增大,可能导致连锁故障和大面积停电情况的发生,如何预防电力系统线路在N-1后可能发生连锁故障的情况显得十分必要。从脆弱性角度出发,对电力系统线路进行脆弱性分析。首先计算得到各条支路的开断分布因子,在此基础上提出线路状态脆弱性指标和计算方法,得到各条支路的状态脆弱性评估结果,从数值上直观分析某条线路承受故障的能力和该线路开断对其他线路潮流的影响。最后以IEEE-39节点系统为例,通过计算各条支路的状态脆弱性指标,验证该方法的可行性以及对预防连锁故障的指导意义。

新能源电源出力变化对电网结构脆弱性影响分析及应对

结构脆弱性反映的是系统故障时网络拓扑结构能够保持完整并且继续保持正常运行的能力。近年来大量新能源电源并网运行,而新能源电源出力波动特性会导致电网结构脆弱性发生变化,因此评估新能源出力对结构脆弱性的影响十分必要。首先通过求取各个线路结构脆弱性指标的平均值来计算电网整体结构脆弱性指标;然后基于蒙特卡洛法分析新能源电源出力波动时电网整体结构脆弱性指标的均值与方差,来指导如何选择电源进行功率平衡调节;最后以IEEE-39节点系统接入新能源电源为例,对该方法的有效性和可行性进行验证,证明其对含新能源电源电网的安全稳定运行、事故预防都具有很好的指导意义。

煤矿太阳灯室设置误区及解决方案探讨

为预防煤矿井下工人因太阳光照不足造成的相关职业疾病,分析了煤矿太阳灯室常见设置误区,提出了从行业法规、灯具选型、灯具位置设置及辐射量设计计算等方面解决的方案,给出正确设置煤矿太阳灯室的设计方法。

基于NSST图像融合的变电站开关状态识别

针对变电站中开关状态图像识别易发生误判的问题,提出了一种基于非下采样剪切波变换(NSST)图像融合的变电站开关图像识别方法。该方法采用可见光和红外光双摄像模式,得到开关可见光图像和红外图像,根据两者的特点与互补特性,采用基于NSST的图像融合算法对可见光图像和红外图像进行融合,生成含有两种开关图像丰富细节信息和特征量的融合图像,采用改进加速稳健特征(SURF)算法对融合图像进行目标特征量提取和匹配,再采用基于混沌布谷鸟(CCS)算法的多阈值图像分割技术进行处理,最后基于霍夫变换得到开关臂和触点所在直线的斜率,根据两者角度差判别开关状态。仿真实验表明:所提方法对闭合与断开状态隔离开关的识别率分别为94.4%和100%,验证了所提方法的有效性。

一起纵联距离保护拒动的事故分析

对一起高阻接地故障,线路保护主保护拒动、后备保护切除故障的事故进行分析。高阻接地故障发生后,CSC-101A线路保护距离II段保护动作切除故障,RCS-902A保护未动作。详细分析了两套保护的动作情况,对主保护拒动的原因进行分析。在分析了后备保护动作特性后,发现同等情况下,多边形特性的阻抗继电器动作特性对高阻接地的灵敏度大于圆特性阻抗继电器。建议在有条件的情况下,将此类保护更换为光纤差动保护,避免类似事故发生。