基于多支路开断和关键支路集的快速潮流转移识别

为快速识别实时潮流转移,基于直流潮流-补偿原理推导了用于快速预估多支路开断后潮流分布的支路开断分布因子(Line Tripping Distribution Factors,LTDF)的计算方法,结合改进的严重度函数,给出了用于评价支路受潮流转移影响程度的过载严重度指标和关键支路集的概念及其求解过程,对单支路或多支路开断同样适用,为后续减载控制策略缩小了分析范围。对New-England 10机39节点系统的算例分析表明,该方法可准确预估开断后潮流,快速有效识别受潮流转移影响严重支路,克服了以往仅用分布因子去评价支路受潮流转移影响程度的不确切性和漏选重要支路的不足,具备合理性、可行性及快速性。

基于支路开断模拟的双端口黑箱外网静态等值方法

在电力市场坏境下,黑箱外网静态等值是有效解决互联子网独立潮流安全分析结果准确性的关键技术,现有研究存在参数估计值不稳定的严重问题。为此,提出一种基于支路开断潮流灵敏度的双端口黑箱外网静态等值方法。首先,针对常规的双端口互联电网,将外网等值为简化Ward模型。然后,利用支路开断潮流的灵敏度构造等值转移导纳与边界关联节点电压增量之间的线性关系。最后,在上述线性关系基础上采用最小二乘估计方法实现转移导纳的高效求解。一方面,利用上述线性关系,参数的估计只需要边界关联节点及其支路的几个电压量测和导纳参数,所需数据量和计算量较少,且不存在非线性方程迭代求解的初值设置问题和计算收敛问题。另一方面,除线性化误差外,上述线性关系严格成立,因而在估计精度方面也具有明显的优势。最后利用IEEE39节点系统和广东电网的仿真结果验证该论文所提方法的有效性。

基于支路开断直流模拟法的黑箱外网参数估计研究

针对黑箱外网参数估计难以求解以及不稳定问题,提出了基于支路开断直流模拟法的黑箱外网参数估计新方法。该方法基于输网电阻远小于电抗的原理简化扩展电压源支路模型,利用支路开断直流模拟法构建边界节点间等值电纳与采样状态的线性关系,使得边界节点间等值电纳参数求解简单而且稳定;进一步利用支路开断前后的状态数据建立扩展支路参数的最小二乘模型,最终通过支路开断前后两个数据断面实现外网等值参数的高精度求解,IEEE39节点系统的仿真结果论证了本文方法的准确性。

多支路开断潮流转移识别及防连锁过载策略研究

为有效防止发生连锁跳闸,基于直流潮流-补偿原理推导了用于快速预估多支路开断后潮流分布的支路开断分布因子(LTDF)的计算方法,结合改进的严重度函数,给出了用于评价支路受潮流转移影响程度的过载严重度指标和关键支路集的概念及其求解过程,对单支路或多支路开断同样适用。在此基础上研究了减载优化模型和基于广义灵敏度和关键支路集的减载策略,采用该策略对NewEngland 10机39节点系统进行算例分析,结果表明;该方法可有效预估多支路开断后潮流,能在准确识别潮流转移的基础上以最小的调整量快速消除过载,并确保其余支路不过载。

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。

基于支路开断脆弱度及传输介数的脆弱线路辨识算法

为有效预防大规模连锁故障的发生,提出了一种基于综合指标的脆弱线路辨识方法。首先对支路分布开断因子进行修正,并考虑潮流转移方向的影响,提出支路开断脆弱度以反映线路的开断脆弱性;然后针对传统介数指标的不足,结合功率传输分布因子的定义对其进行改进,构建传输介数指标以反映线路的波动脆弱性。将两者结合作为辨识脆弱线路的综合指标,采用理想解法(TOPSIS)对线路脆弱程度进行排序,筛选出系统中的脆弱线路。最后通过新英格兰39节点系统进行仿真验证,采用蒙特卡洛随机模拟的方式对所选线路进行攻击,计算功率分散水平以反映系统安全性的变化情况,与相关文献进行对比,对比结果证明了所选线路的脆弱性及辨识结果的合理性。

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。

基于电流电压补偿原理的支路开断电压快速算法

提出了一种基于电流电压补偿原理的支路开断电压快速算法。该算法通过牛顿潮流法计算出故障前网络节点电压,利用已收敛的潮流修正方程式对线路开断参数2阶求导,求出开断电压电流的二阶泰勒级数。基于支路(不包括发电机)退出运行,节点的电流电压满足节点注入功率不变的约束条件,计算出电流电压修正量互为补偿的平均值。利用该平均值作为电压泰勒展开新的修正量,得出线路开断时各节点的电压。该方法的优点是线路开断时不必对系统导纳矩阵因子表进行修正,且只需低阶泰勒展开就可得到精确的节点电压值,同时能够很好地满足计算速度与精度的要求。IEEE标准算例计算结果验证了所提出方法的有效性。

基于支路开断分布因子的严重故障筛选

研究了基于支路开断分布因子的潮流转移估计及预判故障严重性的算法;在IEEE39系统的验算证明了该算法应用于N-1和N-2故障的潮流转移估算和筛选故障的有效性;探讨该算法扩展到N-3以上组合故障的可行性。

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。

基于支路视在功率灵敏度的故障后电压计算

提出了基于支路视在功率灵敏度的N-1网络电压快速计算方法。支路故障采用故障开断参数来模拟,首先通过牛顿潮流计算出故障前网络节点电压,然后利用已收敛潮流修正方程式对支路开断参数求导,从而计算出电压对相应支路开断参数的导数,进一步得到节点电压对故障支路故障前视在功率的导数,最后根据视在功率灵敏度修正故障前网络电压,得到故障后网络电压。方法特点是在计算不同支路故障的导数时共用潮流计算收敛时的雅可比矩阵,不用重新进行因子表分解。由于节点电压与支路功率之间的良好线性关系,所提方法计算精度较高。IEEE14节点、IEEE30节点、IEEE118节点网络和湖南实际系统的测试结果证明了该方法的正确性和实用价值。

基于原-对偶内点法的输电断面有功安全校正控制方法

实施输电断面的识别与控制,对于电力系统防御连锁跳闸事故的发生以及整个系统安全可靠运行具有重要意义。提出了一种基于AP聚类算法的输电断面识别方法,选取各节点的负欧式距离,即考虑地理位置实现电力网络的分区,识别出初始的输电断面。在此基础上,结合网络中各线路的支路开断分布因子,将脆弱线路包含入输电断面的线路构成,从而识别出最终的输电断面。针对输电断面的控制,提出了一种有功安全校正方法。通过原-对偶内点法求解非线性规划模型,进行电力网络的潮流重构,实现消除断面内部线路的有功过载。对IEEE14节点和39节点网络进行了输电断面的识别,并对IEEE 39节点和118节点网络进行了有功安全校正的算例分析和验证。结果表明了所提方法的可行性和有效性。

基于输电断面划分原则及方法

提出了输电断面的基本概念及基于输电断面进行系统分析和控制的必要性、合理性和有效性,指出断面安全分析能够适用于现代规模庞大、结构复杂的电网。研究了在静态安全约束下输电断面的划分原则,提出了基于自然区域和功率输送方向的输电断面划分、基于区域间联络线模型的输电断面划分和基于支路开断分布系数的输电断面划分方法。输电断面的划分宜在基于自然区域和功率输送方向进行初步划分的基础上,以基于区域间联络线模型的划分方法作为辅助手段,基于支路开断分布系数法确定最终方案。

基于双向广度优先法的输电断面搜索方法

为了快速、精准、完整地搜索出受潮流转移影响较大的支路组成的输电断面,采用了基于图论中改进的双向广度优先搜索算法。该方法首先以加权邻接矩阵表示电力网络,然后根据改进的双向广度优先法搜索得到开断节点间前K最短路径,通过计算路径中支路的开断分布因子选取初始输电断面,进一步计算初始输电断面的暂态稳定安全裕度筛选出关键输电断面,以此代替对全网的安全性分析,大大缩减了计算量,为后续过载控制策略争取了时间,对防止连锁过载跳闸意义重大。对IEEE39节点系统的案例仿真分析,验证了该算法的可行性和准确性。

宁夏电网220kV送受电断面控制策略研究

针对电网运行中采取控制输电断面总潮流的方法来确保断面满足N-1原则,不能充分发挥输电断面的输电能力的问题,通过分析完全断面控制策略、不完全断面控制策略和基于支路开断分布系数的控制策略的潮流约束方程,证明了完全断面控制策略或不完全断面控制策略均偏保守,不能完全发挥输电通道的输电能力,而基于支路开断分布系数的控制方法能够最大限度发挥输电断面的功率交换能力。计算结果表明:当节点对断面中各支路的分布系数差别较大时,基于支路开断分布系数的控制方法能够大幅提高断面输电能力。

基于改进脆弱线路辨识的关键输电断面确定方法

输电断面集中体现了大规模互联电网的薄弱环节,是电力系统调度运行与监控分析的重点。为应对关键输电断面的准确合理辨识问题,提出一种依托改进脆弱线路表征的关键输电断面的辨识方法。首先,在结合边介数和功率传输分布因子的基础上,提出一种以改进传输介数方式量化线路脆弱程度的指标方法,并据此甄选出预想故障支路集内部包含的脆弱线路成员;其次,采用前k最短路径算法分别搜索预想故障支路的潮流转移断面,并依据支路开断分布因子择取与之相构成拓扑割集的电力系统关键输电断面;最后,利用IEEE-39节点系统标准算例进行仿真分析。结果表明,所提方法不依赖于人工经验,能够准确、有效地辨识系统的关键输电断面。

基于改进负载潮流熵指标准确辨识电网脆性支路的方法

电力系统关键环节定位是电网安全分析的核心问题。针对基于潮流状态识别脆性支路只考虑系统静态特性,存在忽略系统运行极限及元件本身特性影响的不足,以及基于电网复杂拓扑结构分析辨识脆性支路时忽略电压运行状态影响,容易引起漏选的缺陷,提出一套改进负载潮流熵权指标准确辨识电网脆性支路的方法,由2阶段3类排序筛选构成,初筛阶段提出负载潮流熵和支路开断熵测度两指标,能准确评估电网稳态时支路不稳定运行特征,以及电网受扰后系统维持稳定运行的趋势。深筛阶段提出含调节因子的双测度熵和加权综合熵指标,满足电网设计或运行等不同场景对辨识脆性支路的需求。针对所提辨识方法,选经典IEEE10机39节点算例,并与其他方法开展对比实验,表明所提方法能更全面、更准确辨识电网脆性支路的优点。

地区电力系统供电能力评估

随着电力系统规模不断增大、运行特性趋于复杂及用电负荷逐步增长,电力系统供电能力评估研究逐步由较大的省级电力系统延伸到相对较小的地区电力系统。地区电力系统供电能力能够反映该系统的可靠性、供电薄弱环节和与其它地区电力系统间的互联强度,可以在相当程度上据此来判断电力系统结构的优劣。传统的地区电力系统供电能力评估方法在计算时有可能遗漏一些重要的风险状态,如此得到的计算结果可能会有较大的误差。在此背景下,将地区电力系统供电能力计算描述为非线性有约束优化问题。之后,引入了基于支路开断分布因子的N-1预想事故分析方法,并采用差异进化算法来求取地区电力系统最大供电能力。最后,采用广东电力系统的两个实际算例来说明所提出的模型和方法的可行性与有效性。

基于短路比滚动评估的直流系统退出运行故障集建立方法

为评估交直流混联受端电网连锁故障引发直流系统持续换相失败的风险,提出了一种基于短路比滚动评估的直流系统退出运行故障集建立方法。该方法通过支路开断分布因子快速计算故障后其余线路的负载率,从而确定受线路开断潮流变化较大的线路作为后继故障线路;通过滚动计算每次故障后交流系统的短路比和有效短路比指标,当故障后受端电网短路比/有效短路比降低至阈值以下时判断直流系统退出运行,完成连锁故障集的构建。PSD-BPA程序仿真结果表明,河南电网发生建立的连锁故障后,短路比/有效短路比降低至2/1.5以下,±800 k V哈郑直流发生持续换相失败,最终退出运行,验证了所提方法的有效性。

两种静态N-1灵敏度分析法对比

在电力系统静态安全分析中,静态N-1支路开断模拟的主要分析方法有直流潮流法、补偿法以及灵敏度分析法等。对基于复合函数偏导数和潮流方程泰勒级数展开式求取开断支路两端母线等效注入功率的2种支路开断灵敏度分析方法,从算法精度以及算法复杂度等方面进行了对比分析。以华北某一局部电网为例,用2种灵敏度分析法分别对所有线路进行N-1开断校核计算,计算结果表明,2种算法均具有较高的计算精度,且计算速度能满足在线静态安全分析的要求。