基于主从问题的电力系统最优主动解列

系统主动解列的完整模型为大规模非线性混合整数规划问题,大多采取完全分解方法,因而只能求得近似解,针对此问题提出了基于主从问题交替求解电力系统最优主动解列断面的新策略,从而求得更优解。该策略基于图背包理论(connected graph constrained knapsack problem,CGKP)将完整主动解列模型转化为主从问题;主问题为图的最优平衡分割问题,采用CGKP技术进行求解;从问题为基于直流最优潮流(optimal power flow,OPF)的调度问题,采用OPF技术进行求解;主从问题之间通过节点负荷的调节量实现耦合。通过主从问题之间的交替迭代获得更优的解列方案,同时也使得解列方案更接近于完整模型的最优解。算例分析表明,该算法相对于其他近似求解策略,所获得的解列方案可使系统总切机切负荷量更少,从而证明了该方法的有效性和可行性。

海上多平台互联电力系统主动解列控制方案研究

海上电力系统的多平台互联和可靠运行是系统协同工作和海洋资源开发的重要保障,与传统陆地系统相比,海上多平台互联电力系统的弱互联、大负荷冲击、复杂运行工况、孤立运行等特点,导致了其高可靠运行面临众多挑战.基于海上多平台互联电力系统运行面临的问题,首先分析了海上多平台互联电力系统大停电因素,然后基于海上多平台互联电力系统特点,研究民海上多平台互联电力系统主动解列措施,提出了基于故障事件及频率电压变化率的逐级主动解列方案,并针对海上多平台互联电力系统发生的不同严重故障,研究了快速恢复无故障区间频率和电压的稳定控制策略,以维持海上多平台互联电力系统的安全稳定运行,解决了海上多平台互联电力系统发送严重故障难以锁定故障源位置、难以确定需解列区域的问题.最后通过在海上多平台互联电力系统孤立电网中的应用进行仿真,验证了主动解?控制方案的有效性.提出的技术方案有效提高了海上多平台互联电力系统孤立电网的安全稳定运行水平及经济效益,也对其他孤立电网的运行控制具有较强的实际借鉴和参考价值.

基于凸优化理论的电力系统主动解列最优断面搜索研究

针对电力系统主动解列最优断面搜索过程中计算复杂度高与在线决策需要快速求解相矛盾的问题，该文提出基于凸优化的主动解列最优断面搜索方法。该方法以解列后系统有功不平衡功率最小为目标函数，将求解过程拆解为两阶段进行：第一阶段通过离线运算将系统解列的目标函数及约束转化为一系列满足凸优化条件的方程组；第二阶段在线将发电机及负荷的信息作为参数代入方程，采用内点法结合分支定界进行快速求解。并通过IEEE39节点算例验证方法的正确性、快速性与有效性。

考虑同调约束的电力系统主动解列断面的搜索方法

电力系统主动解列是避免发生大停电事故和系统崩溃的有效保护措施,需要及时、准确地确定解列方案。文中提出一种考虑发电机同调约束的最佳解列断面的搜索方法。首先基于故障后广域测量系统(WAMS)提供的实时动态响应信息,利用改进拉普拉斯特征映射算法在线识别同调机群,利用发电机同调虚拟节点聚合同调机群,减小解列断面的搜索空间,然后利用加权拉普拉斯分群策略得到初始的解列断面。最后考虑断面有功功率的方向,利用启发式变邻域搜索算法确定最佳的解列断面,使得解列后各孤岛的净不平衡功率最小。文中方法能充分考虑不同故障模式所带来的同调行为的差异性,使得主动解列控制具有选择性和鲁棒性。通过新英格兰39节点系统验证了所述方法的有效性和适应性。

电力系统主动解列断面的快速搜索方法

以多层图分割理论为框架提出了一种电力系统主动解列的断面搜索方法。该方法结合图论和电力系统的自身特点,通过粗化、初始分区和还原优化3个步骤实现解列断面的快速搜索。在粗化过程中,针对失步解列的特殊问题,提出一种基于同步机组群的潮流追踪方法,提高了粗化过程的效率。使用贪婪图生长算法完成初始分区,并在还原优化过程中提出一种考虑拓扑结构约束的0-1规划方法,以保证较高的划分质量和子系统的连通性。最后通过IEEE 118节点和300节点测试系统验证了所述方法的有效性。

电力系统主动解列优化断面的实用化快速搜索方法

本文提出一种电力系统主动解列断面的优化搜索方法,以多层图分割理论为框架,通过粗化、初始分区和还原优化3个阶段实现解列断面的快速搜索。结合粗化阶段信息,在还原优化阶段提出一种基于寻优和校验的优化搜索策略,依次进行寻求目标最优解和连通性校验两个过程,借此替代含复杂逻辑约束0-1规划问题的求解,在提高求解效率的同时具有更高的可靠性和可扩展性。为提高拓扑连通性校验效率,提出一种最小化校验子图的构造方法。最后通过两个算例验证了本文方法的有效性。

考虑系统一次频率响应特性与新能源不确定性的主动解列最优断面搜索方法

当发生严重故障时,电网状态急剧恶化,主动解列作为防止连锁故障和大范围停电的最重要控制措施之一,能够有效防止电网事故的扩大,而确定合理的解列断面是主动解列控制的核心。随着新能源的快速发展,需考虑其出力不确定性对电网解列后子系统频率稳定的影响。为此,提出一种考虑系统一次频率响应特性与新能源不确定性的主动解列最优断面搜索方法。首先,以总切机切负荷量和开断线路成本最小为目标,在孤岛连通性以及系统基本运行约束基础上,对解列后系统一次频率响应特性进行建模,结合频率变化率和频率最低点等频率稳定相关约束,来保证解列后系统运行的频率稳定。其次,引入负荷侧需求响应来有效减少解列后孤岛的源荷不平衡量,以支撑系统频率稳定;并且,为考虑新能源出力不确定性对解列后频率稳定的不利影响,建立了考虑新能源出力不确定性的主动解列断面搜索模型。最后,通过修改后的新英格兰39节点算例验证了所提出主动解列最优断面搜索方法的有效性。

基于改进递归融合算法的电力系统主动解列断面搜索方法

电力系统主动解列作为电力系统三道防线的最后一道防线起着至关重要的作用。提出了一种新的电力系统主动解列断面搜索算法。该方法基于图割集的搜索算法,通过"定位+搜索"的二阶段方法来求出最终的电网解列断面。相比于其他方法,该方法具有如下特点:根据电流追踪法确定了解列断面搜索区域,减小了解列断面的搜索范围;保证了非解列区域结构的合理性,减小了解列之后潮流计算不收敛的可能性;未对解列断面搜索区域内的节点进行合并,避免了合理解列断面的丢失;运用改进的递归融合算法进行断面搜索,可以搜索出区域内的全部的解列断面。通过对新英格兰系统和IEEE-118节点系统进行解列断面搜索的仿真计算,验证了该方法的有效性和准确性。

考虑频率及电压稳定约束的主动解列最优断面搜索方法

解列是避免电力系统发生连锁故障及大范围停电的最后一道防线,而解列断面的确定对于解列后孤网系统的安全稳定至关重要。针对现有解列断面分析方法未考虑潮流冲击、电压稳定约束等问题,提出了一种考虑频率及电压稳定约束的主动解列最优断面搜索模型,以系统潮流冲击最小为目标,在满足机组同调分群约束和系统连通性等约束的基础上,通过建立频率稳定约束对解列后孤岛产生的不平衡功率大小进行限制以提高解列后孤岛频率的稳定性;同时引入电压稳定指标,通过推导得到该指标与切负荷变化之间的灵敏度矩阵,得到线性化的电压稳定约束以提高孤岛电压稳定裕度。最后,通过修改后的新英格兰39节点系统进行仿真分析,验证了该文所提出的主动解列最优断面搜索方法的有效性。

基于“搜索+优化”的主动解列断面选择方法

针对大规模电力系统失稳后应及时进行解列的问题,提出一种"搜索+优化"的主动解列断面选择方法。该方法在"搜索"阶段分2个步骤进行:首先将电力系统等效为无向加权图,以Floyd算法得到节点之间的耦合程度获取公共节点,对原始网络结构进行降维;再依据失稳机组电压相角均值与负荷节点电压相角差的大小,将公共节点划分到相应的集合中,得到初始解列断面。"优化"阶段按照解列原则对初始解列断面进行调整,得到满足孤岛功率平衡约束的解列面。所提算法计算复杂度小,能快速缩减求解策略的规模,确定最终解列断面。以CEPRI 36节点系统和IEEE 118节点系统进行仿真,结果验证了所提方法的正确性与有效性。

考虑无功功率的大电网主动解列最优断面搜索策略

主动解列是指当大电网遭受大扰动失去同步时,主动断开一系列线路将电网切割为多个电力孤岛以防止事故进一步扩大的一种控制方式。本文提出一种考虑无功平衡的大电网主动解列最优断面搜索策略。该策略容许在不对电网进行化简的前提下,搜索同时满足电网有功与无功平衡的最优解列断面。并通过对华中电网算例仿真及波兰电网算例验证该策略的有效性以及正确性。

基于Dijkstra算法的最优解列断面快速搜索方法

如何快速确定合理的解列地点,是解列控制实施的关键。针对该问题,提出基于Dijkstra算法的最优解列断面搜索方法。该方法以Dijkstra算法求取节点间最小电抗累加和路径,依据各节点间的电气联系强弱程度,将节点划分为公共节点与一般节点;凭借解列断面与公共节点的联系,将解列断面的搜索转换为公共节点的处理问题,缩小了预搜索空间的规模;以解列后子系统中有功不平衡功率最小为目标函数,基于宽度优先搜索算法完成对公共节点集的搜索分配,获取最优解列断面。仿真算例表明,所提方法既能在考虑节点间电气联系的情况下缩小原始的求解空间,避免化简过程中可行解的丢失,又能适应系统运行方式的变化,满足快速性与有效性要求。

主动解列控制中电网弱连接的一种在线识别方法

电网中的弱连接是由电网的拓扑结构和实时运行状态决定的。系统发生机群失稳时,其失步断面将主要分布在这些弱连接线路上。主动解列控制需要在线识别系统的弱连接,并在弱连接上搜索解列断面。从电力系统慢同调理论出发,分析慢模式特征值对线路参数的灵敏度的特征,在此基础上提出一种实用的电力系统弱连接识别方法。推导特征值对于线路参数灵敏度的解析表达式,并基于此设计弱连接识别方法的详细步骤。4机11节点测试系统和华东电网上的仿真实验验证了该方法的有效性。同时,对所提方法在实际工程中的应用模式进行讨论。

基于慢同调的自适应主动解列控制(三):实用方案设计

介绍一种利用广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)量测信号,基于慢同调理论的自适应主动解列控制实用化技术方案,包括基于量测类噪声信号进行系统慢同调区域划分的流程;基于"角半径"和量测暂态轨迹信号的分层分区暂态稳定判别和失稳模式识别方法;解列控制策略以及孤岛功率辅助控制策略的生成方法。此方案不依赖于系统数学模型,是一种无模型化的方案。在IEEE-118节点测试系统上验证了所提方案的有效性。

一种考虑发电机同调分群的大电网快速主动解列策略

针对当前主动解列研究中的快速性难题,提出一种考虑发电机同调分群的大电网快速解列策略。该方法在构建大电网图论模型基础上,第一步采用SW(Stoer-Wagner)算法求解发电机动态连接图的最小割,获得发电机分群结果;第二步以最小潮流冲击为目标函数,通过改进的Dinic最大流算法快速搜索最优解列断面。这两个步骤的解列策略,无需对全网进行化简,能够在线获得全局最优解列断面。通过对IEEE 118节点系统和华中电网系统的仿真计算,验证了该方法的正确性、有效性和快速性。

一种考虑风电场并网的大电网快速主动解列策略

针对高风电渗透率电力系统的快速主动解列问题,提出了一种两阶段高风电渗透率下大电网全时段快速主动解列策略。在第一阶段,通过修正系统的收缩导纳矩阵将风功率进行等值,离线计算出电机耦合程度的分类结果并对其功角拉普拉斯矩阵进行在线修正,进而在线获得当前的同调分群结果;在第二阶段,以图论为基础,通过约束谱聚类算法将解列断面搜索问题转换为广义特征值求解问题,并运用改进k-means算法快速求取实时的最优解列断面。最后通过IEEE 118节点系统仿真,验证了所提策略的正确性、有效性和快速性。

基于标签传播算法的电网主动解列断面快速定位方法

传统的失步解列控制无法适应多变的运行方式和复杂的失稳模式,实现数据驱动的电网主动解列断面快速定位具有重要意义。为此,结合复杂网络社团检测理论和电气距离,提出一种基于标签传播算法的主动解列断面快速定位方法。基于等值两机系统联络断面电气距离对振荡中心位置有主要影响的机理,依据支路导纳建立图数据的相似性权重矩阵。根据同调机群在线辨识的分群结果标注同步发电机节点的类别标签。使用基于调和函数的标签传播算法对未标注节点进行半监督节点分类,不同类节点之间的边即所定位的解列断面。通过IEEE 118节点系统算例和东北电网实际系统的仿真分析,验证了所提方法的可行性和有效性。该方法的计算速度非常快,具有较好的工程实用价值。

基于潮流路径末端识别的解列面调整策略

针对解列面附近节点在解列之后出现的电压偏低,导致系统静态安全遭到破坏的问题,提出一种基于潮流路径末端识别的解列面调整策略。传统主动解列研究仅关注发电机同调性和孤网有功平衡,并未对节点电压导致的系统安全问题做针对性研究。与传统研究不同,作者在其基础上还考虑了节点电压导致的系统安全问题:一方面,通过理论推导证明该问题的根源在于解列后孤网的网络结构不合理,并总结出系统结构性变化对节点电压的影响及其规律;另一方面,结合该规律,提出了一种以潮流路径末端开断为原则的方法来调整解列面。算例结果表明:相比无功补偿方法和传统解列方法,所提出方法能够更大程度地改善解列后孤网的节点电压情况,从而提高解列后系统的静态安全性。

联合采用广域测量和组合预测的主动解列最优时机确定

主动解列是基于电力系统实时信息,主动将大系统分割成若干小系统的紧急控制手段。在恰当时刻实施主动解列可防止系统发生连锁故障,进而避免发生大面积停电事故。在此背景下,提出了基于广域测量系统(w ide area m easurem ent sy stem,W A M S)数据,利用组合预测方法确定主动解列最优时机的方法。具体地,利用W A M S实时监测和采集得到的发电机组功角和运行频率信息,采用组合线性预测算法对机组受扰轨迹进行预测,在机组运行频率越限前执行主动解列,从而避免机组紧急停机,并尽可能维持解列后各孤岛的运行稳定性。此外,以自回归滑动平均(autoreg ressiv e m o v ing-av erag e,A RM A)算法和卡尔曼滤波算法为基础提出了一种组合线性预测算法,以取得更好的预测性能。最后,以IEEE 39节点系统为例对所提方法进行了验证。

基于含连通图约束的背包问题的图分割方法

图分割技术(网络分割技术)在互联网研究、交通运输、电网故障诊断和电力系统解列等方面有着重要的意义。首次建立一个新的图分割问题——含连通图约束的背包问题(connected graph constrained knapsack problem,CGKP),并提出其有效近似算法。引入与图连通性相关的4个新节点集合,证明这些新节点集合的性质,并提出这些节点集合的搜索方法;结合新节点集合的性质及搜索算法,通过对含图约束的背包问题近似算法进行扩展,提出求解CGKP的近似算法,并讨论此算法的计算复杂性。算例结果证明了该算法的有效性。因电力系统主动最优解列问题在一定条件下可归结为一个CGKP,该研究成果为电力系统最优主动解列断面搜索问题的求解奠定了理论基础。