N-1静态安全潮流约束下的输电断面有功潮流控制

运用支路开断分布系数和直流潮流分析了输电断面的N-1静态安全有功潮流约束。根据断面有功潮流与N-1状态下支路潮流的关系,提出了衡量断面潮流控制合理性的原则。研究表明,断面有功潮流与N-1状态下支路潮流的关系随系统的发电模式以及负荷模式的变化而改变,从而导致了通过控制断面潮流来满足电网的N-1静态安全约束必然趋于保守,而直接运用线路开断后的计算潮流值进行N-1静态安全潮流分析将会显著提高输电断面的功率输送能力。

基于N-1静态安全约束的输电断面有功潮流控制

输电断面的有功潮流控制是电网运行中的重要预防控制手段。基于直流潮流研究了输电断面的N-1静态安全潮流约束,分析表明断面潮流是节点注入功率的线性组合。运用支路开断分布系数分析了断面潮流与N-1状态下线路潮流的关系,指出其随着系统发电模式以及负荷模式的变化而改变,并提出了采用各种运行方式下断面潮流与N-1状态下线路潮流的比值变化范围来衡量断面潮流控制的合理性。算例针对实际电网运行中的输电断面有功潮流控制问题,结果表明,采用断面潮流控制必然趋于保守,在电网实时运行数据非常可靠的前提下,运行监视及控制直接采用线路开断后的计算潮流值将会显著提高受N-1静态安全约束的断面输送能力,对提高区域间的功率交换能力具有重要意义。

考虑UPFC控制模式的N-1安全约束最优潮流及应用

统一潮流控制器(UPFC)能有效解决电网潮流分布不均引起的一系列问题,近年来受到广泛关注。为进一步挖掘UPFC控制潜力、提高电网运行的安全性,提出了一种考虑UPFC控制模式的N-1安全约束最优潮流模型。首先,建立了考虑UPFC双回线结构的等效功率注入模型;其次,结合中国苏州南部500 kV实际电网算例,分析了UPFC控制模式对静态安全性的影响,指出了在潮流优化过程中考虑UPFC控制模式的必要性;最终,构建以静态安全裕度为目标的优化模型,并在优化的过程中充分计及UPFC控制模式对系统N-1故障后潮流分布的影响,实现系统运行参数与UPFC控制模式的共同择优。基于苏州南部电网的仿真算例表明,所提的潮流优化方法能够充分挖掘UPFC的静态控制潜力,显著提高系统的静态安全水平。

考虑N-1静态安全约束的220kV自愈式环网最大供电能力计算

终端变电站在城市110 k V电网中的广泛采用使得对220 k V城市电网的供电能力进行以典型网架结构为单位的解耦分析成为可能。针对220 k V城市电网中的典型网架结构—自愈式环网的供电能力问题,提出一种考虑电力系统N-1静态安全约束的非线性优化模型,并采用改进差分进化算法进行寻优;寻优过程中,使用内嵌的牛顿—拉夫逊法进行预想事故集的潮流校核。对某市220 k V自愈式环网进行算例分析的结果表明,所提模型和算法能够准确地求解其在给定条件下的最大供电能力,同时能指出受限的约束条件,具有较强的有效性和实用性。

考虑N-1安全网络约束的输电网结构优化

输电网结构优化是控制输电阻塞的手段之一。且当负荷处于较低水平、系统裕度较高时,也可以通过结构优化提高设备的利用率。为了在开断部分线路的同时保证系统安全性,建立考虑N-1安全网络约束的输电网结构优化模型。通过对可开断线路潮流方程进行线性化,将原有模型转化成混合整数线性规划形式。为了应对负荷的短期波动及风电出力不确定性对电网结构优化结果的影响,采用吸引子传播(AP)聚类算法构建不同的运行场景。以修改的IEEE-RTS 24节点系统为例对所提模型进行验证和分析,结果表明,在满足一定的安全约束条件下,断开某些输电网线路可以减轻输电阻塞、降低系统的运行成本、提高线路的负载率水平。

高比例风电背景下计及N-1安全网络约束的发输电优化规划

高比例可再生能源接入将是未来电网发展的重要方向之一,为应对高比例风电带来的不确定性,提高规划方案对风电的消纳能力及模型求解效率,该文利用多场景技术对风电、负荷的不确定性进行建模,在此基础上建立了计及N-1安全网络约束的发输电双层随机规划模型。上层模型以年投资成本、运行成本及弃风惩罚成本之和最小为目标,考虑了发电机组的开停机和输电网拓扑结构的改变。为减少机组由于爬坡能力和容量不足而造成的弃能,约束条件中计及了机组爬坡/下坡速率和备用等。下层模型以切负荷最小为目标,进行N-1安全校核。上下层模型以N-1线路约束为纽带,通过迭代添加新的校验约束,以达到降低求解规模、加快算法收敛的目的。改进的IEEE-RTS 24节点系统验证了本文所提模型和算法的有效性。

考虑N-1安全约束的220kV片区电网最大供电能力计算

电网最大供电能力(TSC)的准确计算可有效引导电网的规划和运行。在考虑N-1静态安全约束的交流潮流非线性模型的基础上提出了一种完整电网模型与220kV片区电网模型交替迭代的方法来求解220kV片区电网的TSC,该方法在缩减计算规模、加快计算速度的同时,能有效地提高计算精度。实际电网中对负荷分配均衡性有一定的要求,因此,提出了考虑负荷均衡平衡的TSC计算模型。最后,以广州某220kV片区电网为算例分别对所提出的模型和不考虑负荷均衡平衡的模型进行了TSC计算,并对其结果进行了对比分析,验证了所述方法和模型的可行性与有效性。

考虑静态安全约束的含MMC-HVDC交直流混合系统最优潮流计算方法

提出了含模块化多电平换流器(modular multi-level converter,MMC)的柔性直流交直流混合系统最优潮流模型,考虑了换流器损耗及系统静态安全约束集,采用内点法求解电网中发电机组及柔性直流换流站的功率、电压最优控制值,从而达到整体电网优化的目的。另外,还结合实际物理电网的特点,提出了最优潮流计算过程中电网静态安全约束的实用化处理方法,并根据静态安全校核结果对优化模型约束条件进行修正。最后,通过测试算例及实际电网算例验证了上述方法的有效性。

地区电网计及备自投的N-1静态安全分析快速计算方法

地区电网由于其自身的特点在进行实时N-1分析时通常会引起大量的备自投动作,传统的方法在进行N-1分析时,先对具体的故障进行模拟,然后进行拓扑分析,再进行考虑备自投动作后的拓扑分析。整个过程涉及频繁的开关操作从而要进行大量的拓扑计算。根据地区电网的特点提出了两种考虑备自投的实时N-1计算方法,该方法分别是通过供电路径搜索或预先建立N-1故障与动作的备自投的映射关系,在潮流校核过程中通过负荷转移的方法将负荷从工作母线转移到备用母线来模拟备自投的动作。该方法不需要改变电网的基本拓扑关系,从而大大地缩短了计算时间,现场运行情况表明所提出的方法是可行的,可以更高效地对电网进行N-1分析。

考虑N-1安全约束的分布式电源出力控制可视化方法

配电网运行需满足N-1安全准则,而现有文献中的分布式电源(DG)优化运行模型均未计及N-1准则,所得出力策略未必满足系统安全要求。为解决这一基础性问题,提出了一种考虑N-1安全约束的DG出力控制可视化方法。首先,介绍了配电系统安全域理论,给出了安全域、安全边界和安全距离的概念、模型和意义。其次,利用坐标变换技术,定义了风光转换系数,以研究以风电和光伏发电为代表的DG组合的出力特性。然后,分析了考虑节点电压限制和N-1潮流约束的DG出力上限求解方法。此外,以每条馈线为研究单位,给出了DG出力控制可视化流程。最后,通过修改的IEEE RBTS-Bus4配电系统算例进行了验证,结果表明建立的DG出力控制方法具有合理性和可视化的特点,并能满足N-1安全。在保证资产效率最大化的同时,此法为含DG的配电网在线安全监视、评价提供了一定的理论和实践凭据。

双端电磁环网的N-1静态安全分析

电磁环网问题在现代电网中得到了很大缓解,因此需被重新审视。基于双端电磁环网的网络方程,用补偿法求解变动网络,形成了N?1静态安全分析模型,给出了N?1静态安全的判断依据。研究表明,双端电磁环网的N?1静态安全与转移比、通道占用比和充裕度3个因素密切相关。由于现代电网在这3个因素上容易满足N?1静态安全判据,因此双端电磁环网不一定是薄弱的电网结构。

考虑天然气N-1的多能流系统静态安全耦合分析

以综合能源系统为代表的多能流系统是推动低碳高能效能源转型的主要措施,但多种能流系统联合运行所带来的安全问题也不容忽视。该文针对多能流系统的静态安全问题,提出以天然气N?1事故作为预想事故集,研究适用于多能流系统的静态安全耦合分析理论和方法。提出考虑天然气管道N?1开断的预想事故集,并结合牛顿拉夫逊算法对开断事故进行模拟;利用标准矩阵模型分析能量枢纽在故障跨能流传播中起到的耦合机理;在静态安全耦合分析中以状态转移过程描述天然气管网的动态特性,评价故障的严重性,实现对关键事故和脆弱部位的识别。算例结果验证了所提理论和方法是正确有效的。

银川电网潮流计算及N-1静态安全分析

在宁夏中调提供的2008年度4种典型运行方式的系统参数基础上嵌入银川地区电网数据。结合银川电网负荷变化情况选择四种典型方式,进行电网潮流、受电能力、容载比及N-1静态安全分析。

基于静态安全域的含新能源输电网随机最优潮流

为应对新能源发电出力随机性对输电网最优潮流造成的显著影响,本文基于静态安全域构建一种便于处理的随机最优潮流模型。首先,本文基于交流潮流模型和灵敏度法推导出静态安全域的超平面表达式;其次,结合Cornish-Fisher级数构建随机最优潮流的机会约束模型;再次,提出一种启发式算法进行求解;最后,针对改进IEEE39输电网的仿真结果验证了所提方法能够在保证安全性的前提下快速处理功率不确定性。

基于机会约束及N-1安全约束的风光联合储能系统选址定容优化

为了解决风光联合储能系统选址定容的难题,提出了一种考虑机会约束及N-1安全约束的风光联合储能系统规划方法,该方法可以求解风光联合储能系统的安装位置、额定功率与容量,在保证电网可靠运行的条件下,增加可再生能源消纳比例。利用测试系统IEEERTS-96构建了仿真算例,使用改进广义Benders分解法进行计算,同时利用灵敏度法对求解结果进行比较。算例结果验证所提方法能够确保电网N-1状态下运行的可靠性,与不考虑N-1安全约束进行对比,该结果尽管经济效益略有下降,然而安全指标都取得显著提升。该方法保证了电网N-1状态下安全性的经济效益最大,以期为可靠性需求较高的储能系统规划提供参考。

考虑N-1故障的安全约束机组组合模型及约束削减方法

考虑N-1故障的安全约束机组组合问题规模庞大,对其进行数值求解十分困难。为此,基于直流潮流和线路开断分布因子,建立混合整数线性规划模型并提出约束削减方法。约束削减方法包括两步:根据并联支路潮流之间的关系选出需要监视的支路,以减少并联支路的安全约束;推导故障态潮流的上界,将其与故障态支路容量进行比较,以消除冗余的故障态安全约束。该约束削减方法可以在不改变最优解的前提下,大幅缩减安全约束机组组合问题的规模以及求解时间。IEEE 30和IEEE 118节点测试系统的仿真分析结果验证了所提模型及约束削减方法的有效性。

高维模型表达技术在N-1有功响应静态安全域中的应用

高维模型表达(HDMR)技术在描述系统输出量与多输入量之间关系方面具有独特性能,而电网潮流状态量与网络多个节点注入量间正好符合相关属性。基于此,将HDMR技术应用于N-1有功响应静态安全域问题:通过典型样本辨识关键支路潮流与电源和负荷功率间的HDMR关系,并在其他支路发生断线时,结合灵敏度和补偿法对已辨识HDMR关系进行修正,以避免针对新的拓扑耗费大量时间进行模型重建;针对直流潮流应用于静态安全域分析精度不高的问题,用支路潮流HDMR关系替代常规潮流方程,以提高分析效率和精度。在已知部分发电机有功功率变化范围的情况下,提出一种计算其他关注节点子集功率变化安全域的方法,可重点监视其功率变化后系统是否仍处于安全状态。算例表明,HDMR模型可以拟合潮流关系,并能够应用于静态安全域问题。

计及N-1安全约束和系统恢复能力的发输电拓展规划

发输电规划是在满足负荷增长需求的前提下,保障电力系统长期安全经济运行的基础。随着社会经济的发展和电网规模的不断扩大,负荷波动的不确定性显著增大,影响着电力系统的安全稳定运行。而近年来停电事故频发,在制定发输电规划策略时兼顾黑启动机组的规划对提高电力系统恢复能力具有重要意义。在此背景下,提出计及N-1安全约束和系统恢复能力的发输电拓展规划策略。首先,为了有效应对负荷的不确定性,提出基于机会约束的发输电拓展规划模型。然后,分别构建N-1安全校核子问题模型和基于大停电事故的输电系统恢复能力校验子问题模型。通过迭代求解基于机会约束的发输电拓展规划模型和2个子问题模型,使得该发输电规划方案既能有效应对负荷波动的不确定性,又能提高电力系统运行的安全性和恢复能力。最后,采用Garver 6节点系统和IEEE 57节点系统验证了所提模型和算法的可行性和有效性。

基于抽样盲数的线路N-1静态安全评估

为了研究负荷和新能源出力不确定性对线路静态安全分析结果的影响,提出了一种基于抽样盲数的线路静态安全评估方法。首先介绍了将持续负荷曲线和新能源持续出力曲线抽象成为抽样盲数的抽样方法,并将负荷抽样盲数和新能源出力抽样盲数的样本进行相互组合得到多个待分析场景。在此基础上,分析每个场景下发生线路N-1时是否有其余线路或元件过载,计算发生过载情况的场景概率之和便可得到所研究网络不满足N-1准则的概率。最后,对这些存在不满足N-1准则风险的线路依据风险概率进行排序得到所研究电网薄弱环节。结合7节点交直流电网算例对所提出的方法进行了详细说明,计算结果表明抽样盲数方法可用于线路N-1静态安全评估,从而实现对电网的多维度评价。

考虑N-1安全约束的风—火—蓄联合优化调度模型及仿真

为缓解风电随机性对系统安全运行的影响,引入风电惩罚成本,建立了风电与抽水蓄能电站联合调度优化模型,模型以总发电成本最小为目标函数,考虑了N-1条件下的网络安全约束及风电、火电、抽水蓄能等一系列约束条件,并采用简化N-1安全验证的方法,提高了求解效率。以改进的IEEE30节点系统作为仿真系统,分析了不同情景下系统调度结果。结果表明,所提模型可防止因机组出力调节不及时带来的线路越限问题,并在满足相应的安全约束条件下,可有效降低系统运行成本,减少弃风。