基于可解释机制的极限传输能力计算知识表达模型

极限传输能力(TTC)受到运行点、潮流调整方式、极限边界的综合影响,故计算呈现多因素影响下的高维状态空间复杂性,传统方法难以在复杂环境中建模并快速计算。文中将TTC计算看作人工智能模型的知识学习问题,提出了一种基于可解释机制的TTC计算知识表达模型。首先,从安全域角度分析TTC影响因素。其次,构造由初始运行点、潮流调整方式、极限状态组成的样本集,训练XGBoost模型完成计算,并提取影响模型建立的关键特征作为全局知识。然后,引入沙普利加和解释机制完善单一状态下的结果分析和计算结果的可信度。最后,以IEEE 9节点系统和WECC 240节点系统进行算例验证,对比其他模型,所提方法具有较好的计算效果和一定的可信度。

面向变化场景的输电断面极限评估主动迁移学习方法

深度学习由于其强大的非线性建模能力,在输电断面极限传输容量(total transfer capability,TTC)评估问题中具有良好的应用前景。然而,由于电力系统的时变性和不确定性,需要快速更新数据和模型以满足在线应用需求。为充分利用历史场景数据并减少在线更新的计算代价,提出一种基于主动迁移深度学习的输电断面TTC评估方法。该方法包括两个阶段:第一阶段引入迁移学习预训练,推导了迁移泛化误差界以及最优经验误差组合权重,用于指导预训练阶段得到具有最小泛化误差的新场景模型;第二阶段引入主动学习和模型微调,基于TTC评估网络灵敏度进行重要样本主动查询,显著降低了模型更新所需的新样本标注时间,并利用模型微调进一步提升了新场景模型的性能。算例分析表明,所提方法与传统的深度模型训练方法相比,大幅降低了将模型应用于新场景的标注样本需求与时间成本,提升了模型迁移的效率。

电力系统精细规则的研究

在分析传统运行规则的基本形式和弊端的基础上,进一步阐述精细规则的概念。针对系统输电断面,提出建立精细规则的方法:针对静态安全,精细规则的建立基于灵敏度技术;针对暂态安全,精细规则的建立采用数据挖掘技术,由建立训练集、特征选择、知识表示等步骤组成,其中训练集采用基于连续潮流的极限传输容量计算方法,特征选择采用一种新的基于信息理论的方法,知识表示采用最小二乘拟合。对四机双区域测试系统和某省级电网分别进行精细规则的算例研究,结果表明,精细规则考虑了更精细的电网特征状态,对在线运行方式的适应能力更强,可在保证系统安全的前提下有效挖掘输电走廊的输电潜力,提供的灵敏度还有助于控制决策。

含大型风电场的电力系统概率最大输电能力快速计算

针对含大型风电场的电力系统概率最大输电能力(total transfer capability,TTC)展开研究,建立了加入异步风力发电机模型的含参潮流模型,推导了含风电场注入功率项的全注入空间静态电压稳定域边界局部切平面解析式,在此基础上提出了将MonteCarlo仿真和电压稳定域方法相结合的综合考虑风电场风速、负荷、发电机出力和设备故障不确定性因素的概率TTC分层快速计算方法。利用该方法进一步分析了风速概率分布参数对TTC的影响,结果表明,准确获取风电场风速分布参数是准确计算概率TTC的前提。

基于供电能力的配电网联络有效性评价与化简方法

最大供电能力(TSC)是衡量配电网建设水平的一个新指标,而网络联络是影响TSC的一个关键因素。针对网络联络对TSC的贡献程度进行了研究,提出了基于TSC的配电网联络有效性定义,并由网络转移能力的灵敏度给出了单个联络有效度和联络组合有效度的计算公式。针对配电网联络日益复杂的现实情况,从满足N-1安全约束下发挥配电网TSC的角度出发,提出了基于联络有效性的配电网联络化简方法。最后,通过实际配电网算例验证了所述方法的有效性,并归纳出配电网联络有效性的一些重要规律。

运用连续二次规划法计算区域间极限传输容量

区域间功率交换的极限传输容量 (TTC)是互联系统电力市场中的一个重要指标。文中运用连续二次规划法进行最优潮流计算 ,取得相应的 TTC。其目标函数是在满足潮流方程和系统运行约束条件下寻求特定发电机群和负荷群之间的传输功率最大值。文中将无功功率作为 OPF的控制变量 ,故节点电压也被优化以得到最大传输容量。采用最优潮流方法可以避免用连续潮流方法计算TTC而较为保守的缺点。给出了有关的数学模型和计算方法及流程。IEEE— 30节点系统的计算结果表明了用该方法计算

应急电力物资综合调配方案模型设计

电力物资的及时有效供应是灾变后电网能快速恢复供电的基本保障,科学合理的电力物资调配能够极大的缩短事故恢复的时间、提高电网运行的安全性及事故的处理效率。根据事故后电力物资需求的特点,利用对称三角模糊数模拟应急活动中的不确定性因素,引入物资供给时间的保障率指标,确定有物资调配时限的最优路径。在此基础上,以最大程度地恢复电网输电能力为目标建立多物资储备点、多物资需求点的电力物资调配方案的数学模型,并用算例验证了方法的有效性及正确性。

一种线路极限传输容量的在线计算方法

提出了一种电力系统在线极限传输容量的计算模型和实用化算法。这一模型基于发电计划和短期负荷预测来定义负荷发电增长方向,全面地考虑了系统在一个预想故障集下的暂态稳定约束、静态稳定约束、电压和支路潮流等静态运行约束。文中采用了一种考虑暂态稳定约束的连续潮流算法来求解,在充分利用连续潮流可以有效地计及静态稳定和安全约束的同时,采用快速时域仿真技术来处理暂态稳定约束。对一个300节点的实际系统和50个故障组成的故障集的应用表明,文中所提模型和算法是有效实用的。

小水电与大中型水电分区输电限制优化调度模型

针对小水电大规模接入条件下与大中型水电的协调调度问题,在小水电负荷率与大中型水电区间流量相关分析基础上,以可消纳电量最大为优化目标,考虑输电能力限制条件,建立小水电与大中型水电分区输电限制优化调度模型,并提出基于优化模型的可识别输电瓶颈的水电消纳量随输电能力提高增长率的指标分析方法。云南德宏地区的实例研究表明,所提方法能充分考虑输电能力对水电消纳的限制,有效提高水电消纳电量,提高大小水电协调调度效益。同时有效利用大水电调节能力和小水电长期发电能力特性,为输电线路扩容的效益分析提供指导。

应用于在线调度决策的极限传输容量计算方法

提出一种适用于在线调度决策的极限传输容量(TTC)计算方法,同时计算出保守和乐观发电负荷增长模式下的TTC。算法采用连续潮流(CPF)技术并考虑了系统的静态安全约束和暂态稳定约束。采用基于潮流和暂态能量函数的灵敏度技术来确定TTC计算过程中的极端发电负荷增长模式,从而得到了保守和乐观情况下的TTC结果,形成保守和乐观TTC的区间。这种TTC区间可以帮助调度员正确把握系统关键断面的安全水平;另外,保守和乐观TTC结果对应的发电负荷增长模式的差异,为调度员进行合理的调度操作提供了有益的决策信息。测试系统和实际电网的应用效果证明了该算法的有效性和实用性。

智能控制中心二级精细化规则生成方法

为了提高电网调度的智能化水平,针对输电断面,提出了智能控制中心二级精细化规则生成方法,含以下3个阶段:数据生成阶段,提出了包含初始属性集、样本空间和仿真模式等内容的主题定义方法;特征选择阶段,提出了适用于连续属性的启发式回归特征选择(HRFS)方法;规则表示阶段,提出了基于线性回归树的二级精细化的知识表示方法,在初级精细规则基础上利用二级精细规则进行进一步修正。对4机双区域测试系统和某省级电网分别进行精细规则算例研究,结果表明:由于挑选了能表征系统状态的特征属性,同时在运行状态子空间分段生成规则,二级精细化方法生成的规则进一步提高了精度和适用性,可以在保证系统安全的前提下进一步挖掘输电走廊的潜力,并提供了可用于控制决策的更精细的灵敏度信息。

电力市场中最大输电能力的研究

在电力市场及转运出现后,输电能力作为技术指标和市场信号是一个越来越重要的参数。首先讨论最大输电能力(TotalTransferCapability,TTC)的概念,并用图解方法分析了相关的制约因素,然后综述TTC的计算方法及研究现状,对基于直流潮流的电力传输分布因子法(PTDF)、连续潮流法(CPF)和最优潮流法(OPF)等进行了述评,最后展望了TTC的求解思路和发展方向。

静态安全约束下基于分解最优潮流的最大输电能力计算方法

在正常情况下,最大输电能力(totaltransfercapability,TTC)主要取决于电压相位的变化;而损耗减小主要取决于无功的分布,损耗最小与输电能力最大化相一致。基于此,将TTC计算分成2个子问题:①增量TTC预测,可简化为无损的线性等值电路进行计算;②随着TTC的不断变化,建立一定运行模式下损耗最小的非线性优化模型,以校正无功分布对TTC的影响。由此形成2个子问题交替计算的算法,通过合理的步长控制,最终实现与完整优化(optimalpowerflow,OPF)一样的效果。算例分析结果表明,该模型及算法是有效的。

基于改进多中心—校正内点法的可用输电能力计算

针对采用预测—校正内点法求解可用输电能力时可能出现的校正方向错误的缺点,提出基于改进多中心—校正内点法的可用输电能力计算方法。该方法保留了多中心—校正内点法的校正步,解决了计算过程中因校正方向错误而产生的迭代发散问题。选择以预测校正方向作为预测步的仿射方向,并通过预设逻辑判断,有选择地对预测校正过程中校正方向进行加权优化,进一步提高了计算的收敛性。通过对IEEE标准测试系统和某省电网实际系统的仿真计算,验证了该算法的可行性。

含大型风电场的电力系统最大输电能力计算

随着风力发电在世界范围内的迅速发展,越来越多的兆瓦级以上的大型风电场直接接入输电系统。在传统风电潮流计算RX模型的基础上,文中使用异步风力发电机π型等值电路建立了含异步风电机组的连续潮流计算模型。利用这一模型,针对含有大型风电场的输电系统,对其静态电压稳定约束条件下的最大输电能力(TTC)展开研究。计算结果表明:风速的变化将对系统TTC产生较大影响,并且随着风电穿透功率的增大,风速对系统TTC的影响更加显著。

一种新的配电网联络线瓶颈分析与改造方法

提出了一种新的基于最大供电能力的配电网联络线瓶颈分析与改造方法。在日益庞大的互联配电网中,联络线瓶颈的存在限制了故障条件下的负荷转移。基于N-1准则下的配电网供电能力模型,从发挥最大供电能力的角度自动诊断发现现状网络中的瓶颈联络线。分别建立瓶颈通道组和瓶颈支路的改造模型,并通过灵敏度方法得到改造优先次序。该方法能够同时计及变电站容量和下级配电网络对供电能力的作用,计算结果在有限电网改造的情况下带来整个区域配电网供电能力更大的提升。通过IEEE算例对所提方法进行了验证。

基于最优潮流方法的传输容量计算研究

可用传输容量计算已成为电力市场研究的一个重要部分,而总传输容量又是可用传输容量计算的基础。该文在介绍可用传输容量计算的基本概念、计算原则的基础上,建立了基于最优潮流(OPF)的总传输容量计算模型,提出了6种区域间传输容量计算目标函数,并通过定理证明了在一定条件下这六种目标函数计算的等价性。文中通过对IEEE-30节点系统进行的仿真计算,验证了基于OFP计算总传输容量的可行性,同时也通过实际算例验证了所提出定理的正确性。

考虑静态电压稳定约束并计及负荷和发电机出力不确定性因素的概率最大输电能力快速计算

针对电压稳定约束条件下的概率最大输电能力(TTC)进行了研究,考虑了负荷和发电机出力分配不确定性因素对TTC的影响,提出了一种将MonteCarlo仿真和静态电压稳定域方法相结合的概率TTC快速计算方法。文中推导出全注入空间中静态电压稳定域边界的局部切平面表达式,结合聚类分析,采用多个切平面描述静态电压稳定域边界,经验证,该方法计算速度远远快于传统方法,并且具有较高精度,能够满足工程上概率ATC在线计算的需要。

基于电压崩溃指数的极限传输容量实用计算方法

提出了一种基于电压崩溃指数的极限传输容量计算模型和实用化算法。该方法与传统连续性方法相比具有如下四个特点:以原始牛顿法为潮流计算核心,不会出现连续潮流扩展雅可比矩阵奇异的现象;根据雅可比矩阵信息计算相应的电压崩溃指数,该参数可以引导整个状态推演过程,将系统负荷(或发电)状态准确定位至功率极限点;利用雅可比矩阵信息自动选取合适的状态推演步长,确保全网负荷(或发电)变化能够准确地向系统临界点逼近;整个推演过程以雅可比矩阵为计算核心,不需要每步状态推演都有完整的牛顿迭代过程,从而使计算速度大幅提升。对诸多系统的数值分析表明,该方法在保证计算结果准确性的前提下具有较高的计算效率。

分布式潮流控制器提升最大输电能力期望和供电可靠性的效能研究

由于统一潮流控制器的广泛应用受制其可靠性及成本高昂等不足,分布式潮流控制器（unified power flow controller,DPFC）应运而生。为分析DPFC提升最大输电能力期望和供电可靠性的效能,需要将该装置纳入大电网可靠性评估中。针对其分布式串联侧进行结构解析,从而确定DPFC的运行状态及空间转移模型,通过马尔科夫过程可求解出DPFC各状态平稳概率与故障/修复率。基于此,建立含DPFC的系统潮流计算模型,并提出从断面最大输电能力期望和供电可靠性两大角度来综合评价DPFC效能的研究方法。经IEEE-RTS79算例分析表明：所述方法能够有效评价DPFC在电网可靠性方面的改善能力,可以从可靠性角度来确定DPFC最优配置方案,从而为实际工程提供一定指导意义。