A Novel Location Method for Interline Power Flow Controllers Based on Entropy Theory

As one of the new generation flexible AC transmission systems(FACTS)devices,the interline power flow controller(IPFC)has the significant advantage of simultaneously regulating the power flow of multiple lines.Nevertheless,how to choose the appropriate location for the IPFC converters has not been discussed thoroughly.To solve this problem,this paper proposes a novel location method for IPFC using entropy theory.To clarify IPFC’s impact on system power flow,its operation mechanism and control strategies of different types of serial converters are discussed.Subsequently,to clarify the system power flow characteristic suitable for device location analysis,the entropy concept is introduced.In this process,the power flow distribution entropy index is used as an optimization index.Using this index as a foundation,the power flow transfer entropy index is also generated and proposed for the IPFC location determination study.Finally,electromechanical electromagnetic hybrid simulations based on ADPSS are implemented for validation.These are tested in a practical power grid with over 800 nodes.A modular multilevel converter(MMC)-based IPFC electromagnetic model is also established for precise verification.The results show that the proposed method can quickly and efficiently complete optimized IPFC location and support IPFC to determine an optimal adjustment in the N-1 fault cases.

基于潮流熵的电网连锁故障传播元件的脆弱性评估

为研究电网连锁故障机理,同时判别出连锁故障传播过程中的关键脆弱元件,从熵的基本原理出发,结合过负荷与断线扰动下潮流的分布特性,提出了基于潮流熵的脆弱元件评估模型。通过对新英格兰10机39节点系统的模拟计算,节点单位过负荷扰动下,节点的潮流分布熵越小,越容易导致系统支路越限,节点越脆弱;支路受"发电机—负荷"节点对的潮流冲击越大、支路潮流转移熵越小,支路越脆弱,在连锁故障中起到关键传播作用;与基于介数、风险等方法的脆弱元件判别结果相比,基于潮流熵的脆弱元件评估模型物理意义明确,计算速度快,脆弱元件集符合实际情况。

基于潮流熵测度的连锁故障脆弱线路评估及其在四川主干电网中的应用

运用熵的基本原理,结合电网扰动下线路潮流转移和分布特性,提出线路潮流转移熵和线路潮流分布熵的概念。针对不同运行状态下电网脆弱环节的转移特点和过负荷与故障断线扰动下线路潮流熵的变化特点,考虑电网实时运行风险,提出基于潮流熵的脆弱评估模型。IEEE 30节点系统仿真结果验证了所提方法的可靠性和全面性。丰大和枯大方式下四川主干网应用表明,潮流分布熵越大、潮流转移熵越小的线路过负荷冲击脆弱度越大;潮流负载较重、运行故障率高、潮流转移熵较小的线路故障断线风险脆弱度高;丰大、枯大期电网的脆弱环节发生转移;基于潮流熵的电网综合脆弱线路与电网实际薄弱环节相吻合。

计及拓扑结构和运行状态的支路重要度评估方法

准确快速地识别出关键支路,对于提高电网运行的稳定性及防止大停电事故的发生具有重要意义。文中将复杂网络理论和熵理论有机结合,从结构和状态两个角度对支路重要性进行综合评估。首先,提出计及传输裕度率的有功输电介数指标,以衡量支路的传输能力及其在电网拓扑结构中的重要度;然后,提出基于改进潮流转移熵的冲击性指标,以量化支路开断对系统造成的潮流冲击;最后,建立了包括有功输电介数和冲击性指标的支路综合重要度评估指标,以充分衡量支路在电网中的重要性。利用IEEE 39节点系统进行仿真,其仿真结果证明了该方法有效且合理。

潮流转移灵敏度以及安全评估指标研究

首先分析潮流转移的原因及伴随的现象。其次讨论潮流转移区域以及区域界定,对传统广度优先遍历(breadth first search,BFS)算法进行改进,提出潮流转移影响区域的界定方法。对安全评估工作的理论基础——3个基本概念(模型量化、平均功率角和潮流转移灵敏度)分别进行定义。提出潮流转移模型及其灵敏度的表达式。提出安全评估的评估方法,建立安全评估的数学模型,最终得到安全评估的综合指标,并阐述了指标的使用。开发潮流转移灵敏度及安全评估程序,利用该程序对真实电网算例进行仿真验证。

考虑改进潮流转移熵的电力系统融冰预防控制

从熵理论角度出发,对现有的潮流转移熵模型进行改进,综合考虑转移潮流的分布均衡性及各线路的负载率,提出了一种考虑改进潮流转移熵的电力系统融冰预防控制方法。该方法将改进的潮流转移熵作为约束条件引入到控制模型中,将发电机出力再调整作为重点控制措施,得到融冰预防控制模型。通过对IEEE-30系统进行仿真,结果证明该方法提出的控制策略能够有效减小因融冰断线对系统造成的冲击,降低了系统断线后的状态综合严重度,有效提高电力系统在冰灾情况下的安全水平。

基于自组织临界理论的电网脆弱线路辨识

为了辨识引发电力系统连锁故障的脆弱线路,从事故发展的角度出发,基于自组织临界理论的幂律特性构建了电网脆弱线路辨识模型。线路因保护的隐藏故障或过载而退出运行后,利用孤岛搜索辨识引发系统解列的关键线路,并对其处理以便重新潮流计算。综合改进的潮流分布熵、灵敏度分析理论及OPF模型对负荷水平和发电机出力进行调整,构成电网停电模拟模型。通过大量的仿真与统计,利用系统负荷损失量的幂律或幂律尾特性判断系统是否达到临界状态,同时,系统负荷损失量的数学期望越高,该自组织临界状态越危险,致使连锁故障的风险越高。以IEEE 39节点系统为仿真算例,验证了方法的正确性和有效性。

基于犹豫模糊决策法的电网脆弱性综合评估

电网脆弱性评估对预防连锁故障具有重要意义。综合考虑系统潮流分布、系统电压稳定性以及电网拓扑特性等因素构建了电网脆弱性评估模型。最小奇异值可定量表示系统电压与电压静稳临界点的距离,表征节点电压稳定状态;改进潮流熵综合了网架结构完整度和系统平均负载率,提高了信息熵表征电网潮流分布的准确性;最小奇异值灵敏度熵反映了系统所面临负荷冲击的风险。综合以上因素利用犹豫模糊决策方法综合评估系统的脆弱节点。仿真算例评估了新英格兰39节点系统和河北南网实际系统的脆弱性,验证了模型的有效性。

计及相关性及改进交叉熵法的电-热互联综合能源系统风险评估

电–热互联综合能源系统负荷及风电随机性加剧,导致系统运行风险水平增加。为解决上述问题,提出了一种计及变量相关性及改进交叉熵法的电–热互联综合能源系统风险评估方法。首先,构建了电–热互联综合能源系统潮流模型,采用高斯混合模型建立风电出力不确定性场景,基于概率潮流对系统风险进行评估。接着,针对现有单峰最优抽样函数的交叉熵法在计算多边越限情况下的不足,提出了基于多峰最优抽样函数的改进交叉熵法对系统风险指标进行计算。进一步的,针对目前交叉熵法难以计及变量间的相关性,通过等价转换将相关性样本进行独立性转换,从而有效解决了这一难题。最后,在巴厘岛32节点热网和改进的IEEE-33节点配电网组成的电–热互联综合能源系统中验证了所提方法的有效性。

基于小干扰稳定约束可用传输容量的计算

小的干扰能够引发电力系统发生低频机电振荡,因此小干扰稳定是限制电力传输容量的主要因素之一。文中提出了一种基于小干扰稳定约束改进二阶连续潮流可用传输容量的计算方法,通过特征值的灵敏度指标重新调度发电出力,以改善电力系统的小干扰稳定性;针对发电机或传输线达到极限是一个非线性的现象,提出改进的二阶连续潮流可传输容量的算法,利用一阶指标中的附加信息来克服其线性不好的弱点,并通过控制变量的灵敏度计算减少了二阶连续潮流的搜索范围。新英格兰10机39节点系统的计算结果表明了用该方法计算ATC的有效性和可行性。

基于潮流转移分布熵和负荷冲击灵敏度熵的电力系统关键线路识别

从直流潮流入手,结合矩阵理论,提出一种基于网络拓扑结构确定潮流转移区域及计算潮流转移量的方法,基于此定义潮流转移分布熵和负荷冲击灵敏度熵,提出关键线路综合评价指标。该指标既能衡量线路断开后系统内潮流转移按照线路容量裕度分布的均衡程度,又能衡量线路对各负荷节点负荷变化的灵敏程度。通过对所识别的IEEE 39节点系统的关键线路进行静态攻击,证明了所提方法的有效性和可行性。

基于关键线路的输电断面识别

为提高电网实时监控水平,提出一种基于关键线路的输电断面识别方法。以功率灵敏度矩阵为基础,计算改进线路电气介数识别电网关键线路。以关键线路为主导线路,在其所属的潮流转移区域内搜索相应的输电断面。改进线路电气介数计算简单,符合实际电网潮流分布特点;将电网划分为多个潮流转移区域,并结合局部灵敏度计算法及稀疏向量技术,大幅度减少了搜索输电断面时的计算量;基于关键线路识别输电断面,避免了计算电网所有割集,同时保证了所得断面为在功率传输中起重要作用的关键断面。在IEEE39节点系统中对本文方法的正确性进行了验证。

多支路开断潮流自转移和互转移识别算法研究

针对多支路开断的潮流转移问题,给了一种分析潮流自转移和互转移的多支路开断识别新算法。当电力系统发生多支路同时开断时,分析潮流转移的折返过程,利用改进Floyd算法通过路径搜索确定潮流转移线路集合。利用直流潮流方法推导了多支路开断的支路开断分布因子,计算潮流转移危险指数识别出存在过载风险的支路构成关键支路集。文中在最短路径搜索、广义潮流转移严重区的确定方面作了重要改进,适应于多支路开断潮流转移的有效识别。IEEE 39节点算例验证了该算法对多支路开断潮流转移识别的有效性。

基于改进和声搜索算法线路过载控制策略研究

为避免因切除故障线路引起潮流转移造成其它正常线路过载的问题,提出了一种基于改进和声搜索算法的线路过载控制策略。首先,构建包含发电机组与用户负荷有功调整最小和电压偏移最低的双目标优化控制模型;然后,根据所建模型的特点引入基本和声搜索算法,为进一步提高算法收敛性和搜索速度,采用均匀分布的初始和声库及变维数和声记忆库对其进行改进,并应用于该模型的求解,得到线路过载控制策略;最后,采用陕西省实际电网作为算例验证了所提控制策略的有效性。

基于改进三点估计的概率谐波潮流计算

由于风力机组和光伏电池等分布式电源具有间歇性和不确定性等特点,提出一种改进三点估计结合最大熵理论(ITPEM&ME)的方法,用于计算配电网中的概率谐波潮流。首先,根据输入变量的不确定性构造改进三点估计的概率模型。其次,结合最大熵理论对其统计特征进行重构,得到配电网的谐波分布情况。最后,在IEEE 33节点系统上进行仿真验证,结果表明改进后三点估计法的误差低于传统的点估计法和蒙特卡洛法,且概率密度函数的拟合效果更接近工程实际,验证了所提方法在处理概率谐波潮流问题时的可行性和精确性。

基于改进功率介数的电网风险评估

针对国务院599号令《电力安全事故应急处置和调查处理条例》以及《中国南方电网有限责任公司电力事故(事件)调查规程》中强调电网发生事故后对用户侧产生的影响,提出考虑发电机和负荷的社会属性的改进功率介数。利用改进功率介数衡量线路和节点的重要度,并将改进功率介数引入到电网故障后果指标,克服传统风险评估方法对发电机和负荷社会属性及潮流流动影响考虑不足的缺陷。故障后果指标选取了考虑电网一次系统权重和二次系统权重的网络效率、电网的加权潮流熵、电压偏移严重程度以及负荷损失严重程度。针对上述故障后果指标,提出采用直觉模糊层次分析法,同时考虑决策过程中隶属度、非隶属度、犹豫度三方面信息,更为客观地评价电网故障后果的严重度。采用非序贯蒙特卡洛法计算故障概率,最终得到电网故障风险。算例结果表明,所提出的基于改进功率介数的电网风险评估方法可以在强调负荷社会属性的情况下更好评价电网风险。

基于熵理论的电力系统最优潮流均衡度分析

现代电力系统呈现出多种复杂特性,加之新形势下电网互动运行成为热点,如何提高系统在众多复杂运行特性中的安全运行水平成为研究的重点和难点。针对此问题,提出基于熵理论的电力系统潮流均衡度分析方法,通过研究潮流变化特性,探索提高系统安全运行水平的新方法。首先,从负荷变化对系统潮流变化的影响机理出发,建立基于信息熵的潮流转移熵指标,描述系统支路潮流变化的均衡程度。进一步以潮流转移熵为目标函数建立电力系统最优潮流均衡度模型,优化系统运行方式,提高系统安全负荷裕度。在IEEE 300节点系统下设置常规运行方式及源荷互动运行方式,通过算例分析验证了所述潮流转移熵指标及所建立最优潮流均衡度模型的有效性。算例同时表明,所述方法与直接以负荷裕度为目标的优化方法相比速度大为提高,为电力系统日内及日前发电计划的优化调整提供了参考。

基于加权潮流转移熵的电网脆弱线路辨识

为了辨识电力系统的脆弱线路,本文基于熵理论对现有的潮流转移熵模型做了改进,提出基于加权潮流转移熵的支路脆弱性评估指标,该指标在衡量转移潮流分布的不均衡性时综合考虑线路的负载率,克服了以往模型忽视支路本身属性差异的不足;再结合线路的电气介数,提出一种新的支路综合脆弱性评估模型。该模型从线路之间相互作用的动态过程和电网拓扑结构两个角度综合评估线路的脆弱度。通过对IEEE 39节点系统的仿真分析,可以发现本文提出的方法能够有效克服从单一角度辨识脆弱线路,验证了所提模型的正确性和合理性。

电压型直流潮流控制器优化配置方法

直流潮流控制器可提高线路潮流的可控性,针对多点电压下垂控制的直流电网,提出了一种电压型直流潮流控制器的优化配置及变比计算方法。建立了含潮流控制器的直流电网数学模型,采用灵敏度方法研究控制器对网络潮流分布的影响,从整个电网的角度得到直流潮流控制器最佳配置位置。针对加权潮流熵无法突出反映线路过负荷的情况,提出直流电网改进加权潮流熵,并将其作为目标函数,对系统潮流进行优化控制,由此得到对应的直流潮流控制器变比。以海上六端直流电网模型为例,验证了所提方法的有效性。

基于改进多点估计与最大熵的概率谐波潮流算法

随着可再生能源发电的大规模接入,电力系统中的谐波呈现出更加明显的随机性、波动性等不确定性特征。为研究电力系统的不确定性谐波水平,提出了一种基于改进多点估计与最大熵分布的概率谐波潮流算法。首先,基于离散近似理论,确定独立标准正态分布随机变量的多重采样点和权重;然后,根据随机变量空间变换,获得功率、谐波电流等任意分布随机变量的权重与采样点,并据此计算谐波电压等输出随机变量的统计特征,进而基于最大熵分布求取输出变量的概率分布。相比传统点估计结合级数展开算法,所提算法通过改进的多点估计,提升了计算效率与准确度;通过引入最大熵分布,保证了概率密度函数拟合效果。利用改进的IEEE 33节点系统验证了不同分析场景下所提方法的性能以及相比传统算法的优势,并依据该方法分析了谐波潮流计算中输入随机变量相关性对系统谐波水平的影响。