电力系统恢复控制的网络重构智能优化策略

作为现代电力系统恢复控制的核心研究内容之一,该文对恢复控制中的网络重构问题进行探讨,提出最优送电路径的通用模型和相应的智能优化算法解算模式。以寻找最短的加权送电路径为优化目标,将网络重构建模为一个寻找图的局部最小树问题,并计及各种约束。利用遗传算法易于处理离散变量且具有全局收敛性的特点,对该优化问题进行求解。求解过程中,对算法寻优性能进行研究以提高求解速度、算法稳定性和寻优效率。所提方法能较好地解决解算精度与速度的矛盾。最后以IEEE30节点系统作为算例,验证所提模型和算法的有效性。

计及风电成本的电力系统动态经济调度

随着风电技术的快速发展,大规模风电场接入给传统的电力系统经济调度带来了新的问题和挑战。目前大部分含风电场的动态经济调度研究都未计及风电不确定性带来的成本。为此,提出一种计及风电随机、波动性的风电场发电成本模型,并将其引入到传统的电力系统动态经济调度模型中。首先引入冲激函数概念,考虑尾流效应后将风速的概率分布转化为风电场有功出力的概率解析模型;在此基础上,从系统旋转备用调度和地区环境效益角度出发推导出风电的成本函数,并以目标函数方式引入到传统的动态经济调度模型中。应用一种新颖的布谷鸟搜索算法对所提模型进行求解。最后,以经典10机系统为算例进行仿真研究,结果验证了所提模型及算法的正确性和有效性。

基于动态攻防博弈的电力信息物理融合系统脆弱性评估

以电力信息物理融合系统受人为因素攻击为背景,应用博弈论的相关知识对现代电网在遭受人为主观攻击威胁下的电网脆弱性评估方法进行了研究和探讨。根据兰德公司的风险评估模型建立了电力信息物理融合系统基于攻防场景的脆弱性评估框架,并基于博弈论中用于描述动态攻防博弈的多层数学规划模型,提出一种电力物理网络和电力信息网络同时遭受人为攻击场景下的电网攻防动态博弈三层数学规划模型。针对所提出的模型,给出了相应的解算方法,并在求解过程中,应用一种最优的防御资源分配策略以有效求得电网元件上需分配的资源。最后,通过简单算例系统验证了本文所提模型与方法的有效性。

电网连锁故障的事故链搜索模型及策略研究

连锁故障是导致大停电事故发生的主要原因,而少数关键线路对连锁故障的发生、发展具有推波助澜的作用。为在模拟连锁故障发展的基础上识别这些关键线路并探究其对连锁故障的影响程度,基于电力系统分析理论和复杂网络理论,提出一种新的连锁故障事故链搜索策略。该方法首先定义关键线路所应具有的特性,进而建立关键线路搜索的数学模型并给出基于遗传算法的求解策略。在此基础上,建立包括后续故障搜索模型和事故链评价指标在内的连锁故障事故链搜索框架。其中,后续故障搜索模型由线路停运模型和关键线路集合两部分组成。最后,以IEEE 10机39节点系统为算例进行仿真,结果验证了所提模型及算法的有效性。

基于惯量中心动态信号的交直流互联系统稳定控制

针对交直流互联电力系统的稳定控制问题,提出了基于系统惯量中心(center of inertia,COI)动态信号的发电机励fr磁和直流功率调制综合控制方案。该方案中各发电机功角和频率动态跟踪由广域测量系统提供的系统COI动态功角和频率轨迹。直流输电线路功率调制的目标是阻尼区域COI功角和频率间的相互振荡。考虑到模型误差和外部干扰因素,采用反步法设计了非线性鲁棒控制器。对某4机2区域系统进行仿真实验,结果表明该控制方案和控制器突破了系统只能稳定于工频下的局限,增大了系统的稳定域,显著改善了系统的功角稳定性。

电力市场条件下的发电资产评估

研究电力市场条件下电源投资评估问题。建立电源投资评估模型,提出电价的随机微分模型。模型中考虑电价的多重周期性、价格的随机漂移、发电机的强迫停运及机组的服役期等特性。依据随机微分方程理论,证明提出的价格模型满足该文描述电价的物理特征。采用期望效用法,推导电力市场条件下电源投资评估的解析公式并进行灵敏度分析算例仿真验证结论的正确性。

考虑风电不确定性及系统调频作用的电网连锁故障风险评估

连锁故障是造成电网大停电的主要诱因,而大规模新能源并网加剧了系统发生连锁故障的风险。该文提出了一种考虑风电不确定性及系统调频作用的改进随机潮流方法,并将其应用于电网连锁故障的事故链搜索及风险评估。首先,在常规随机潮流基础上,借鉴牛拉法思路,重新推导了考虑系统调频作用的随机潮流计算方法,并在输出状态变量中增加了对系统频率的观测。其次,针对线路过负荷故障,结合线路功率概率密度和线路停运函数建立了下级线路故障的停运概率模型。此外,通过在事故链搜索模型中引入频率置信度的概念,实现了在事故链搜索中高频切机和低频减载的稳控措施配置。最后,以IEEE39节点与IEEE118节点为算例进行了仿真对比分析,验证了所提出模型与方法的合理性与有效性。

大规模双馈型风电场的小扰动稳定分析

探讨了大规模双馈型风电场并网后对电力系统小扰动稳定性的影响。在双馈型风力发电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)动态建模中,建立基于定子磁链定向控制策略的双馈风机实用机电暂态模型;在转子侧换流器建模中,引入定子磁链定向控制策略实现定子有功、无功功率的解耦控制;并在此基础上推导了含大型风电场接入的电力系统小扰动稳定特征值分析的状态矩阵;最后以新英格兰10机39节点系统为算例,对大型风电场接入的电力系统小扰动稳定性的影响进行了全面的仿真分析,得出了一些初步的结论。

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。

一种多准则综合的电压脆弱性评估方法

在现有的电力系统电压脆弱性评估方法中,存在单一指标难以反映全貌、基于权重的综合指标又过于主观的问题。文中根据已有的具有代表性的电压稳定指标,并结合节点重要性的信息,提出了基于超效率数据包络分析的多准则综合电压脆弱性评估方法以及相应的综合指标——相对电压脆弱性指标,用于辨识电网中的薄弱节点。在此基础上,还考虑了离群点的检验,以完善所提出的方法。最后,以江西电网作为算例进行了仿真分析,结果证明了所提出方法和指标的全面性、有效性和客观性。

异步联网下云南电网高频切机优化配置方案

中国云南电网与中国南方电网主网实现异步联网后,外送直流线路故障引发的大量盈余功率使得系统频率稳定问题愈加突出。针对直流闭锁故障,推导了各发电机组对故障盈余功率的贡献因子,并提出了综合考虑故障严重程度和概率的切机优先度指标。随后讨论了高频切机首轮频率和末轮频率的配置原则,并采用动态交叉排序的方法满足被切机组的分散性要求。为提高仿真效率,先通过调节功率估计高频切机的近似解,再利用稳态频率约束修正该近似解,从而完成对每轮切除机组的优化配置。最后,通过应用聚类方法对生成的典型故障进行校验,结果表明所提方法不仅能提高暂态过程中最低频率并能有效降低最高频率,从而更利于系统稳定并规避低频减载动作风险,同时在保证稳态频率处于允许范围内的条件下有效减少了整体切机量。

参数动态调整的自适应布谷鸟算法

为提高布谷鸟算法的收敛速度和求解精度,提出了一种基于自适应机制的改进布谷鸟算法。该算法在迭代初期和末期分别使用两种自适应策略来动态调整步长和发现概率,提高了算法的局部和全局寻优能力。利用10个标准测试函数对基本布谷鸟算法、所提出的改进算法以及其他智能优化方法进行了仿真对比验证,结果表明所提出的改进布谷鸟算法在求解精度、稳定性以及收敛速度上都具有一定优势。