基于PSO的模态原子法在低频振荡模式时变特性追踪的应用

为克服传统方法不能自适应反映振荡模式时变特性的缺点,提出一种分析低频振荡模式的新方法。该方法将粒子群优化算法应用于原子分解的迭代优化过程中,通过比较粒子的最佳适应值,选取最能反映振荡模式特性的模态原子,从而实现将模态原子的选取过程转化为利用粒子群优化算法求解函数最优化问题。每1个模态原子对应于1个振荡模式,最终完成低频振荡模态参数辨识过程。该方法具有较强的抗噪性能,鲁棒性强,并能有效追踪振荡模式的时变特性,时频分辨率强。算例分析表明了该方法的有效性与实用性,优于希尔伯特–黄变换方法。

基于改进PSO算法的SSSC广域阻尼控制器设计

采用广域测量信号作为输入的静止同步串联补偿器(SSSC)附加阻尼控制(PSDC)可以有效抑制区间低频振荡。针对SSSC阻尼控制器的参数优化问题,提出了基于Prony和改进微粒群优化(PSO)算法的参数优化设计方法。通过对输出信号的Prony分析可以快速准确得出振荡模式的特征值,进而计算出阻尼比。PSO算法中惯性权重取值对算法收敛性起到了至关重要的作用,所提改进PSO算法通过T-S模糊规则自适应更新惯性权重取值,改善了算法的收敛性。仿真算例验证了所提设计方法的有效性。

基于广域测量系统的快速暂态稳定预测方法

在运用相量测量单元实测系统故障时轨线的基础上,采用一种在机器人领域广泛应用的抓球算法,对电力系统故障后预判失稳的发电机转子角进行预测。该方法分为跟踪和预测2个阶段:首先应用粒子群优化算法对跟踪阶段进行多参数优化,加快了跟踪的过程;然后利用泰勒级数展开法预测发电机的转子角。该方法无需知道系统结构的先验知识,可以提前0.5s判断各发电机的同步性,得到足够的"可用反应时间"用于在线失稳预警或就地控制。在10机39节点的新英格兰测试系统和50机145节点测试系统上的仿真结果表明了该方法的有效性。

WAMS中的PMU最优配置新方法

鉴于相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)能够实时测量母线电压和相角,在传统监控和数据采集(supervisory control and data acquisition,SCADA)量测系统的基础上,提出了一种选择PMU最优配置方案的新方法。该法在假定系统完全可观测的前提条件下,考虑不同量测噪声信号比的影响,采用直接替代(direct sub-stitution,DS)法、加权最小二乘(weighted least squares,WLS)法和扩展加权最小二乘(augmented weighted least squares,AWLS)法计算状态估计值,验证了量测噪声对选择PMU配置点没有影响这一结论,并最大限度地提高了状态估计的准确度。在IEEE9节点和IEEE14节点测试系统上验证了此方法的正确性和有效性。

基于局部量测的配网馈线广域无功优化控制方法

提出了一种基于局部量测信息的配网馈线低压无功补偿广域优化控制方法。首先采用负荷功率矩方法将馈线划分为若干无功补偿区域并规划低压无功补偿装置的位置,进而确定各补偿装置的理想注入无功;然后考虑无功分区平衡目标、配变容量约束以及电压安全约束,建立广域无功优化模型,在线优化计算并控制各无功补偿装置的最优投切量。该方法充分考虑了配网馈线无功功率的分区平衡,极大提高了低压无功补偿装置的利用率,降低了配电网的有功损耗,有显著的社会经济效益。采用某390节点实际系统验证了该方法的有效性和实用性。

特高压直流闭锁后的交直流混联受端电网最优切负荷方案

交直流混联受端电网中大容量特高压直流(UHVDC)输电线路发生直流闭锁故障后,电网会产生巨大功率缺额,引起潮流大幅度转移和频率跌落,可能会造成交流通道过载,引发连锁故障。针对这一问题提出了一种交直流混联受端电网最优切负荷方案计算方法。该方法基于广域测量技术,利用直流闭锁后瞬间量测数据,建立闭锁后稳态时交流通道传输功率和电网频率的估算模型,考虑交流通道传输功率极限、电网频率安全约束及可切负荷的重要性差异,以负荷综合损失最小为目标,建立最优切负荷方案的优化模型。通过改进的粒子群优化(PSO)算法求解得到电网最优切负荷点及其对应的最优切负荷量,保证了直流通道闭锁之后,交直流混联受端电网的安全稳定运行。最后在机电暂态软件PSS/E中以IEEE 39节点改进系统为例,通过仿真分析对所提方法进行对比验证,证明了该方法的正确性和有效性。

基于时间最优和自抗扰跟踪的广域紧急直流功率支援控制

基于广域测量全局信号、根据时间最优控制理论和自抗扰跟踪控制理论设计了交直流互联电网紧急直流功率支援控制策略,利用时间最优控制驱赶系统状态迅速趋近故障后OMIB新平衡点并对其进行镇定控制。自抗扰控制器通过控制直流功率来实现对虚拟控制量的跟踪;新平衡点基于IEEAC思想通过利用最优布点的PMU实时信号在线不断预测逼近得到。通过6机3区域2直流系统验证表明:该控制策略能最大限度地发挥HVDC联络线的快速调制和短时过载能力,在联络线发生大扰动时,实现紧急控制和对功率缺额网区进行功率支援,其综合控制效果优于传统的线性DCM调制;自抗扰跟踪控制对扰动和模型的不确定性具有强适应性和强鲁棒性;以新平衡点为控制目标的直流调制效果明显优于以初始平衡点为控制目标的调制效果。

±1100 kV特高压直流穿墙套管交、直流局部放电试验净空区域优化

为准确测量±1 100 kV特高压直流穿墙套管交、直流试验电压下的局部放电量水平,验证其绝缘设计、材料选型、制造工艺的合理性,提出了低背景干扰的局部放电试验净空区域优化方法;利用电磁屏蔽试验空间内穿墙套管试验布置的有限元仿真模型计算了交流1 273 kV和直流+1 683 kV下的空间电场分布;通过测量接地尖端电极交流局部放电量、高电位均压环直流局部放电脉冲,得到了用于±1 100 kV直流穿墙套管交、直流局部放电试验净空区域优化的基准场强;通过对比净空区域优化前后局部放电背景干扰水平,验证了所采用的交、直流局部放电试验净空区域优化方法的正确性。研究结果可为有限电磁屏蔽试验大厅内特高压直流设备交、直流局部放电试验干扰信号识别和抑制提供方法和依据。

广域电力系统整体建模的并行计算技术

在分析广域电力系统整体建模需求的基础上,提出广域电力系统整体建模并行化的方案,设计基于粒子群算法的并行优化算法,开发相关软硬件系统.通过算例系统进行测试,结果证明了广域电力系统整体建模的可行性与有效性,显示了并行化方法在整体建模计算时间上的优越性.表明该电力整体建模的并行计算技术具有较强的工程实用价值.

基于附加虚拟阻抗和蚁群优化算法的动态等效模型在线修正方法

提出基于虚拟阻抗的动态等效模型在线修正方法。首先,指出等值过程中不合理的聚类算法、对时变系统的定常化假设是误差主要来源。接着,提出通过等效模型的在线修正以克服系统时变性所导致的误差。由于等效模型可调参数过多,难以对所有参数进行调整。为此,在等效发电机、等效电动机节点引入附加虚拟阻抗,应用蚁群优化算法进行调节,以实现边界点最佳功率匹配,并利用广域测量系统(widearea measurement system,WAMS)提供的实测数据对动态等效模型进行定时修正。最后,IEEE 10机39母线系统的等值计算结果表明:算法较好地改进了动态等效模型的静态精度与暂态精度,提高了模型的强壮性。

基于改进饱和割集算法的广域测量系统通信网络架构设计

基于图论思想,从网络拓扑优化设计方面保证广域测量系统(WAMS)对信息传输的可靠性和实时性。以连通度作为抗毁性指标,以跳数作为实时性指标,建立满足性能指标要求下的成本最小化通信网络优化模型。结合WAMS通信网络的流量状况,采用改进的饱和割集算法(ICSA)对模型进行求解,在保证系统性能要求的前提下,获得网络的优化拓扑结构。算例分析表明,在相同的约束条件下,提出的结构负载均衡能力稍逊于双向环式拓扑结构,但成本可降低约40%。所述模型和算法为WAMS通信网络拓扑优化分析提供了一定的理论依据,可为同类网络的规划设计提供参考。

应用于低频振荡在线监测的并行时频原子复带通滤波方法

利用广域测量系统实测数据,提出基于并行时频原子复带通滤波的低频振荡在线监测新方法。在振荡频率区间内并行设置多个时频原子复带通滤波单元,通过并行滤波计算,能获取各模式幅值、瞬时频率和衰减系数,再利用粒子群优化算法估计相位参数。每个滤波单元时频域带宽柔性可调,能根据测量要求自适应取得较高的模式分辨率和较短的观测时窗长度。该方法对噪声鲁棒性好,能准确辨识各复合振荡模式,有助于电力系统强非线性模式分析,便于在线监测应用。仿真算例及实例分析结果均表明所提方法的正确性和有效性。

广域阻尼控制器和STATCOM控制器协调设计

为了改善互联电力系统阻尼,研究了广域阻尼控制器和静止同步补偿器(STATCOM)的控制器参数全局优化方法。首先介绍了广域阻尼控制器和STATCOM及其控制器数学模型,然后描述了改进的细菌觅食优化(BFO)算法。用Matlab编程,按BFO方法优化控制器参数以使ITSE型适应度值最小。适应度值是通过解电力系统微分-代数方程求得。10机39母线新英格兰系统被用于测试协调设计方法。仿真测试表明,广域阻尼控制器和STATCOM控制器的协调设计能增强电力系统动态稳定性。

基于广域同步测量技术的煤矿高压电网故障区段定位算法

广域同步测量技术可实现全网动态参量数据的快速共享,为解决单相接地故障的在线定位问题提供了新的契机。给出了接地故障时刻各馈线支路上零序电流的时域特征方程,分析得出健全线路与故障线路间零序电流暂态脉冲极性相反的结论,据此提出实现故障区段定位的优化矩阵算法。该算法按照电网拓扑连接关系建立网络描述矩阵,依据各开关节点的暂态脉冲极性信息构建故障特征矩阵,最终利用优化判断准则完成故障区段的准确定位,ATP-EMTP算例仿真验证了该算法的优越性和可行性。论述了基于广域同步测量技术实现煤矿高压电网单相接地故障区段定位的方案,包括分层式测控系统结构和故障在线定位的实施过程。

基于广域量测的多直流馈入/馈出电网稳态频率控制策略研究

针对多回高压直流馈入、馈出电网,提出了一种基于广域量测数据的系统扰动后稳态频率预测算法,该算法对系统发电机调速器方程、负荷静态模型方程和系统网络方程进行线性化处理,同时考虑到多回高压直流的紧急功率支援量,能快速预测出系统扰动后的稳态频率。针对预测结果,该文设计了基于多回高压直流的最优频率稳定控制策略,该策略利用非线性优化方法,考虑了本区域电网各节点电压稳定约束以及各互联电网频率波动约束,能快速得到各条直流参与系统频率稳定调节的最优紧急直流功率支援量。最后在机电暂态软件PSS/E中,以改进的IEEE 50机系统为例,通过仿真分析,对该文方法的预测结果以及优化结果进行对比验证,证明了所提出方法的正确性和有效性。

防止输电断面连锁过载的安全保护分析

介绍了一种断面潮流计算方法,总结了防止断面线路连锁过载的控制方式,提出实现在线紧急控制的有利条件和存在的问题,建立了切机组负荷的数学模型,并且对数学优化算法优缺点进行比较.

采用改进模糊C均值法的电网故障元件定位

基于WAMS的实时测量信息,提出了利用改进模糊C均值法对广域测量信息构成的样本进行最优分类,从而定位出故障元件及故障区域的方法。仿真结果表明,该算法具有更好的全局寻优能力及寻优稳定性,在相量测量单元(PMU)测量数据含有噪声的情况下,能精确、方便、迅速地定位故障元件及故障区域,而且算法运行时间能满足广域自适应后备保护的时限要求。

计及PMU最优配置的输电线路广域自适应故障定位算法

针对电网信息不全条件下的输电线路故障定位问题,提出一种计及相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)最优配置的广域自适应故障定位方法。该文在分析基于故障可观测性的故障定位原理的基础上,建立了计及零注入节点实现全网线路故障可观测性的PMU最优配置模型;提出了基于定位域的广域故障定位策略,根据系统拓扑和PMU节点划分定位域,电网拓扑结构发生变化时,只需局部更新相应定位域。线路故障后,利用PMU测量结果快速界定故障的定位域,无需线路故障信息,提高了定位算法的自适应能力。基于PSCAD/EMTDC和Matlab的仿真结果表明,该文提出的计及零注入节点的PMU优化配置方法能有效减少PMU数量,基于定位域的故障定位算法自适应能力强,定位结果精度高,对系统拓扑结构变化、各种故障类型、过渡电阻、故障位置均有较好的适用性。

广域测量系统可观性概率评估及其在PMU优化配置中的应用

针对从可靠性的角度准确快速评估广域测量系统(WAMS)的可观性问题,提出一种基于节点概率可观性的WAMS可观性评估方法。分析了影响节点可观性的因素,并提出虚拟同步相量测量单元(PMU)节点的处理方法有效计及零注入节点对可观性的影响。计及PMU及线路的可用率,计算节点失去可观性的概率。从节点概率可观性的角度评估WAMS的可观性,并分析了其在PMU优化配置中的两种典型应用:一是多组解的优化选取;二是满足WAMS可观性后进一步配置PMU提高系统的可靠性。IEEE 14节点系统及IEEE 57节点系统的仿真结果表明:所提的节点及WAMS可观性评估方法有效、可行,较现有方法具有计算准确、计算量小的优势;在PMU优化配置中应用所提的WAMS可观性评估方法,能够进一步提高WAMS可观的可靠性。

可控制动电阻控制器广域协调优化方法研究

提出一种基于广域测量系统和三级共态预估算法的可控制动电阻控制器广域协调优化方法。将多机系统中的可控制动电阻控制器分成本地控制器和协调控制器两层,采用三级共态预估算法对分散的本地控制器进行非线性协调优化,使系统获得全局最优的控制效果。所提方法计算量小,并能在本地形成闭环反馈控制,适合于在线应用。仿真结果表明所提方法可以明显提高系统的暂态稳定性,并改善系统的动态品质。