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。

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。

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。

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

考虑暂态稳定性约束极限传输容量的计算方法

提出了考虑暂态稳定性约束的区域间极限传输容量(TTC)的计算方法。计及稳定性约束后,TTC的计算可描述为函数空间的非线性优化问题。在算法求解上,利用约束转换技术将函数空间的优化问题转换为常规的静态优化问题,并采用广义降维梯度方法求解转换后的问题。算法运用伴随方程方法处理暂态稳定约束,有效提高了计算效率。所提出的方法较好地解决了考虑暂态稳定性约束后,优化模型规模庞大、计算负担重等问题。这种方法在一个简化系统上进行了测试,测试结果证实了所提出方法的有效性。

含大型太阳能发电系统的极限传输容量概率计算

随着太阳能发电在世界范围内的迅速发展,兆瓦级以上的大型太阳能发电系统将直接接入输电系统,其对区域间的极限传输容量(TTC)影响成为一个关键问题。针对太阳能发电系统的不确定性,提出了基于点估计法和Cornish-Fisher级数的含大型太阳能发电系统的TTC概率计算方法。文中首先采用点估计法构造随机变量估计点,用内点法求解随机变量估计点的TTC,从而得到TTC的统计特征值,并由Cornish-Fisher级数获得其概率分布特性。通过对IEEE 30节点系统的计算分析,结果表明该方法计算精度较高,且与Monte Carlo方法相比具有较小的计算量。

考虑暂态稳定约束的极限传输容量分布式并行体系结构设计

针对预想故障集下,考虑暂态稳定约束的极限传输容量(total transfer capability,TTC)评估问题,以快速、高效地得到大规模互联电网的稳定极限,实现在线应用为目的,设计了一种分布式并行计算框架。研究了暂稳约束TTC评估的基本计算流程以及系统的整体体系结构。提出了一种优化的工作站群分布式并行计算模式。研究了系统设计中的一些关键子模块。所设计的分布式并行计算平台不仅能够方便地集成到现有的动态安全评估(dynamic security assessment,DSA)系统,同时还可作为离线仿真培训工具,对电力系统的特定情况进行更为详尽地分析。

江西电网极限传输容量在线评估的网格技术实现

介绍了江西电网极限传输容量在线评估系统的网格计算实现方法。该系统基于局域网/广域网,通过异构任务调度策略,最大限度地挖掘了每个计算节点的计算能力;通过超时资源抢占的计算策略,提高并优化了系统的整体性能;通过子任务级的容错机制,有效甄别、处理了系统中的不稳定计算节点,确保了系统正常运转;通过采用商用的动态安全评估开发包,保证了计算结果的正确性。该系统具有很好的自适应动态扩展性,计算节点的增删无需人工干预。

基于BP神经网络的极限传输容量预测方法

传统断面极限传输容量计算采用线性回归的方法,将非线性电力系统转化为线性模型求解,计算过程复杂。故提出基于BP神经网络的非线性极限传输容量预测方法,把系统实际运行数据抽象转化为特征属性,采用基于K-means聚类的分组特征选择方法,降维后择优选取部分属性作为断面关键特征,再将其作为神经网络输入层向量,经过重复训练构建系统关键特征和极限传输容量的非线性对应关系。算例分析表明,基于BP神经网络的断面极限传输容量预测方法,既满足时效性要求又能提高预测的精确性。

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。

华东电网潮流转移模式及极限传输容量分析

分析了华东电网发生元件故障后典型的潮流转移模式,将大面积潮流转移的复杂问题模型化,并寻找制约电网安全的最重要的热稳定约束,以此估算关键传输通道的极限传输容量。算例表明,该方法能帮助电网运行人员掌握电网的薄弱环节,提供传输通道的传输能力,对于提高电网运行水平和事故处理能力具有辅助作用。

基于关键支路的关键断面确定方法

电网关键输电断面的研究、确定和在线监视对于系统的安全稳定运行具有重要意义。提出了一种快速确定关键断面的新方法,该方法的原理是:将电网弹性网络理论和复杂网络理论结合,提出一种衡量线路枢纽性的指标,并将该指标与线路开断后对潮流的影响程度结合,用于识别枢纽性强、对潮流影响大的关键线路,继而根据支路开断分布因子和弹性网络模型,直接在关键支路附近,确定输电断面,最后将安全裕度小的输电断面作为关键断面。该方法简化了发电机负荷节点对间输电路径的搜索方法,省略了电网分区这一步骤。电网弹性网络模型是将电网中的各条支路映射为具有弹性系数的弹性支路,该模型的应用能够实现电网稳定分析的可视化,这种可视化的特点在本文关键断面的确定方法中得以体现。以IEEE-39节点系统为算例,将确定的关键断面进行合理性验证,表明了本方法的可用性。

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。

南方电网2010年低频振荡问题

对2010年南方电网的小扰动和动态稳定性进行了频率分析和时域分析。分析结果表明,2010年南方电网存在多个地区振荡模式和云南-贵州之间的区域振荡模式。在某些极限运行方式下,区域间振荡模式甚至出现了负阻尼,并成为控制南方电网西电东送的主要因素之一。通过调节系统的参数和配置,能使云南外送极限由8 150 MW提高到8 800 MW,贵州电力外送极限由9 400 MW提高到10 GW,其表明南方电网输电极限受动态稳定限制。文章最后分析了提高南方电网阻尼措施。研究提出文山—大新线路加装50%串补,其中40%固定串补,10%可控串补,可以有效抑制低频振荡。

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。

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。

暂态稳定预警与预防控制系统的开发和应用

介绍了一套已在省级电网投入实际运行的暂态稳定预警与预防控制系统。首先,介绍了该系统的功能框架和软件模块构成。其次,分析了系统的关键技术与算法。系统实现了4种不同发电机、负荷增长方式下的传输极限算法,满足在线调度决策的需求。另外,实现了基于能量函数灵敏度的预防控制策略生成算法。结合工程实践,开发了若干实用化技术,如采用节点—开关模型以适应在线运行方式多变性的特点、孤岛稳定误判的解决方案、发电区和负荷区的自动分区方法等。

暂态稳定约束下收益最佳TTC评估方法

传统的考虑暂态稳定约束的极限传输容量(TTC)研究采用确定性分析方法。由于忽略了不同故障发生的概率,确定性方法的计算结果难以充分发挥输电网络的经济效益。基于风险决策中的期望值准则,提出了暂态稳定约束下收益最佳的TTC评估方法。该方法考虑了不同故障暂态失稳的概率和代价,避免了运行人员依靠经验指定风险门槛值的问题,因此能够使得电力系统在运行的经济性和安全性之间达到最佳平衡。10机39节点新英格兰典型系统的仿真算例表明了方法的有效性和实用性。

一种暂态稳定约束TTC评估的分布式并行计算方法

在预想故障集下,针对大规模互联电力系统的暂态稳定约束最大输电能力(TTC)评估问题,提出了一种基于任务级的分布式并行计算方法——优化的工作站群的计算方法。该分布式并行计算方法把异构分布式计算资源加以融合,实现有效的动态负载均衡,从而最大化利用系统的整体计算性能,具有良好的动态扩展性与容错性。应用所提出的方法对具有1101个母线和97台发电机的中国某实际电网进行了测试。测试结果表明,该分布式并行计算方法是实用有效的。

一种增强电网输送能力的应急调度决策模型

为保证系统安全,提出当断面输电裕度不足时,应将提高系统输电能力作为实时调度的决策目标。针对该目标,建立了相应的实时应急调度决策模型。分别针对单断面静态安全、单断面暂态安全、多断面静态安全以及综合安全模式等不同模式,采用了不同的求解算法。特别地,对于综合模式,采用排队法给出了Pareto最优解。测试和实际系统算例分析表明,所述算法可以使系统转向输电裕度更大的运行点,从而使得电网的输电能力得到充分利用,减少了预防和校正控制成本。