基于多种指标优化的连锁故障预防策略研究

为了预防连锁故障的发生,兼顾电网运行时的安全裕度和电压稳定情况,将电网当前运行与临界状态的节点注入功率之间的差值转化为安全裕度指标;分别将衡量电网整体和某节点电压稳定的雅可比矩阵最小特征值指标和电压稳定的L指标相结合,给出了电压稳定的综合指标;结合电网实际情况给出了各种约束条件,由此确定了完整的预防连锁故障模型;提出了监控优化过程中电网切除初始故障后的剩余支路所受潮流转移的影响程度是否在降低,从侧面证明了文中提出的预防连锁故障模型能够达到预防连锁故障的目的;通过对IEEE39节点系统进行算例仿真,验证了所构建的预防连锁故障模型的可行性和有效性．      

ESA对DFIG风电场并网系统静态电压稳定性影响

针对双馈式风电场接入电网影响原有电力系统静态电压稳定的问题.采用潮流方程雅可比矩阵的特征结构分析法(ESA),结合相关节点的参与程度和系统的静态电压稳定裕度,给出了正常负荷下的弱稳定区和极限负荷下的失稳区.风电场并网的简化模型在标准IEEE39节点测试系统进行仿真分析.研究结果表明:接入风电场后系统的静态稳定裕度降低,弱稳定区域扩大;风电场的接入使得系统的负荷裕度降低,但不影响失稳区和失稳模式;随着风电场有功出力的减小,风电场所在节点的参与因子逐渐增大,系统的静态稳定裕度逐渐减小,风电场所在节点逐渐成为影响系统电压稳定的关键节点.     

并网运行风电机组电压稳定性分析

分析了并网运行的风电机组对电力系统电压稳定性的影响。从静态电压稳定性角度,将风电机组等效成随风速变化的有功和无功电源,分析了风电机组的控制方式、无功功率出力对电压稳定性的影响。动态稳定性的研究中,采用IEEE39节点标准测试系统,仿真结果表明:在提高电压稳定性方面,恒电压控制比恒功率控制具有明显的优越性。     

含电压稳定裕度约束的模型预测电压控制器设计

本文提出一种基于模型预测控制的新型电压控制器设计方案,当系统发生扰动导致电压下降时,该控制器通过调节发电机参考电压设定值和无功补偿点的电容器投切量,使故障后系统电压恢复并满足给定的电压稳定裕度。该滚动优化模型中,目标函数综合考虑了电压偏移和控制成本,其等式约束为系统微分代数方程式,并将电压稳定裕度约束引入到不等式约束条件中。为了提高求解效率,采用直接动态优化方法将该动态优化模型转化为非线性规划问题,并采用AMPL优化建模软件提供的内点算法求解。以新英格兰39节点系统为基础构造的算例表明了所提方法的有效性。     

在线电压静态稳定分析的快速连续潮流法

基于连续方法的基本原理及其在电压静态稳定性中的分析需求,推导负荷型、故障型、支路型连续潮流的应用模型,探讨参数选择、步长确定、负荷变化方式、临界点识别等关键技术的实现方法．通过研究负荷、发电机、线路等参数改变下电压的变化轨迹,准确地刻画了系统的稳定裕度及其临界点．IEEE-300节点标准测试系统的仿真结果表明,所采用的分析方法可以有效地协助调度员实时评估电压状况,为EMS的在线电压稳定分析与监控提供了技术支持．     

暂态电压稳定薄弱区的厂站稳态无功协调方法

考虑协调发电机和变电站电容器稳态无功出力占比对系统暂态电压稳定性的影响,以及无功优化和电压稳定的区域调控特点,研究了基于厂站稳态无功协调提高系统暂态电压稳定裕度的预防控制方案决策方法。该方法在利用AP聚类算法和综合暂态电压稳定裕度确定稳定裕度薄弱区域的基础上,基于发电机无功调节对薄弱母线电压作用的加权平均灵敏度进行灵敏调节发电机选择。接着以薄弱区并联无功补偿和灵敏发电机无功出力作为控制变量,建立兼顾暂态电压稳定裕度和母线电压额定值偏移的厂站无功协调多目标优化模型,并结合暂态稳定计算,利用MOEA/D算法和TOPSIS方法求解系统对严重预想故障的多目标稳态无功协调方案。江西电网实际算例的仿真研究验证了该决策方法的有效性。     

两种计算静态电压稳定裕度方法的比较

对计算静态电压稳定裕度的连续潮流法和最优潮流法进行比较和分析.针对两种方法求得的静态电压稳定裕度存在差异性的问题,在定义两种方法识别电压稳定临界点类型的等价性基础上,指出它们之间存在差异的原因在于描述潮流的方程不一致.在计算稳定裕度的最优潮流新模型中,引入描述发电机无功出力与其机端电压的互补约束条件,并采用与连续潮流法相同的发电机有功增长方向.分别对IEEE 9节点、IEEE 39节点和某省级748节点系统进行静态电压稳定裕度计算,结果表明由新的最优潮流模型获得的稳定裕度和分岔点类型均与由连续潮流模型获得的一致.     

基于突变理论指标的微电网静态电压稳定在线评估方法

针对微电网静态电压稳定问题,结合低压微电网功率传输特性,改进了基于突变理论的静态电压稳定指标.仿真结果表明,该指标可直观利用微电网系统的运行参数进行计算,且能够有效评估负荷增长下系统电压稳定的水平,并可判别电压稳定薄弱节点.分析微电网轻、重负荷两种情况下薄弱节点的电压稳定指标变化情况,依据微电网的负荷水平对所设计的电压稳定指标进行分区设置,并在此基础上提出了微电网电压稳定在线评估模型,可显著提高系统的电压稳定评估与控制效果.     

计及电压稳定的电力系统无功规划优化

提出了一种考虑电压稳定的多目标无功规划优化的模型，并用模糊方法和遗传算法对其进行了求解。在无功优化的多目标中，包括了电压稳定性的静态指标一系统的静态稳定裕度λmin，约束条件中考虑了发电机的无功备用约束。无功优化前，首先用特征结构分析法确定当前运行方式下的系统薄弱节点作为候选补偿点，然后用无功优化模型决定候选补偿点应加装的无功补偿容量。     

计及静态电压稳定的变尺度混沌无功优化

选择系统有功网损作为目标函数，同时考虑满足电压水平和电压稳定性两个约束条件来探讨无功优化问题,介绍了变尺度混沌优化算法，该算法不断缩小优化变量的搜索空间并不断提高搜索精度，从而有较高的搜索效率，将该算法应用于计及静态电压稳定的电力系统无功优化问题，并对IEEE14节点系统进行了仿真计算，计算结果验证了算法的有效性．     

电力系统多目标无功优化研究

在传统无功优化模型的基础上,引入了静态电压稳定性指标,建立了综合考虑系统有功网损最小、静态电压稳定裕度最大和电压水平最好的多目标无功优化模型.基于Pareto最优概念的改进多目标粒子群算法应用到多目标无功优化的求解中,对IEEE30节点统进行了仿真计算.优化结果表明,该模型在实现系统经济运行的同时也增强了电网的电压稳定同时求得的一组最优解能够为优化方法的决策提供更多的有效参考,具有实际意义.     

暂态稳定约束下的负荷经济分配

针对电力系统中存在的暂态稳定问题,提出了一种不受系统模型限制的电力系统动态安全调度的算法.该算法基于关键线路有功潮流对其临界切除时间的线性和二次函数拟合,把临界切除时间表示的暂态稳定性约束转化为关键线路有功潮流表示的暂态稳定性约束,并把此约束作为增广约束加入到传统的最优潮流模型中,采用传统求解方法直接进行求解.该方法能够同时处理多个故障,避免了在解除某些故障情况下的稳定裕度约束之后,又会出现其他故障情况下稳定裕度不足甚至失去稳定的循环调整情况,并满足一定的经济性.新英格兰测试系统的分析结果表明,在系统总发电成本增加最小的情况下,系统的稳定程度已提高到设定的目标,证明了该算法的有效性.     

在线电压静态稳定综合预警及预防控制决策

基于现代电网电压稳定性机理及工程实用化要求,设计一个在线电压静态稳定综合预警及预防控制决策(VSAC系统,由基态电压稳定分析(BVSA)、事故态电压稳定分析(CVSA)及电压稳定预防控制(VSC)三大主要功能模块组成,根据在线应用的有效性与快速性需求,分析连续潮流、灵敏度分析、奇异值分析及模态分析等关键技术的特点,并提出相应的实现方法.采用SOA面向服务架构的设计理念,将VSAC作为一个应用无缝嵌入EMS平台系统,满足了新一代调度自动化系统的新要求,该VSAC系统的投运,既可以有效地帮助运行人员实时评估和监视电网的电压状况,并提供有效的控制决策措施来提高电压静态稳定性,又可以为EMS的其它应用提供技术支持,     

含风电场并考虑风速随机性的电力系统电压控制区域划分

提出了一种含风电场并考虑风速随机性的电力系统电压控制区域划分方法．根据风速的威布尔分布,推导出风力机的平均机械功率．考虑风力发电机滑差为状态量、风力发电机平均机械功率与电磁功率平衡,建立含风电场的潮流方程．基于系统的雅可比矩阵中有功和无功对电压幅值偏导数的子矩阵之和进行电压控制区域划分．采用最小特征值的方法计算节点的参与因子,从而判断出电压容易失稳的区域．最后以新英格兰10机39节点为例进行仿真,证明了本文方法的有效性和可行性．     

电力系统电压薄弱点的快速寻求法

讨论了电力系统潮流雅可比矩阵最小模特征值与系统电压静态稳定性的关系,将最小模特征值定义为电压稳定裕度,在此基础上定义了电压稳定裕度对控制变量的灵敏度和PQ节点负荷灵敏度,用以找出对系统电压稳定性造成影响的因素和寻找系统电压薄弱点,同时给出了它们的算法。最后通过WSCC 9节点系统仿真计算验证其有效性。     

基于综合关键度的电网关键线路辨识

关键线路辨识对预防连锁故障及大停电具有重要意义。为提高电网关键线路辨识的有效性和准确性,在N-1故障条件下,综合分析了线路断开对电网运行状态、系统负载率、线路过载、母线电压波动、系统无功潮流转移和停电事故损失负荷等造成的影响。根据电网的整体和局部特性、有功和无功潮流、母线电压和负载率等变化情况,构建了综合关键度指标,提出了一种基于综合关键度指标的电网关键线路辨识方法。以IEEE39节点系统为算例,将辨识结果与现有研究方法进行比较,验证了方法的有效性和准确性。研究可为电网规划和调度提供参考,对关键线路进行重点监控,提前制定防御措施,可减少连锁故障发生和提高电力系统稳定性。     

静止无功补偿器建模及其在电压稳定研究中的应用

实现了一个新颖的静止无功补偿器(SVC)静态模型并将其用于电压稳定分析.将SVC基频等值电抗及电纳表达为其控制角的显函数,推导了SVC线性化牛顿潮流方程;为了正确表达SVC的运行极限,引入一个增广的母线类型PQV.基于IEEE-300及IEEE-30母线系统,首先验证了模型的收敛性及求解效率,然后用最小奇异值及条件数指标分析了SVC对电力系统静态电压稳定性的影响.     

基于机器学习优化换流站调相机稳态无功的方法

提高换流母线电压的暂态稳定对保障直流输电安全运行具有重要作用。在研究调相机与交流滤波器稳态输出无功协调对换流母线电压暂态稳定性影响的基础上,采用基于多二元表描述的电压暂态稳定裕度指标和支持向量机,提出了基于换流站母线电压和稳态无功协调状态预测母线电压暂态稳定裕度的回归建模方法,进一步利用回归模型,提出了提高换流母线电压暂态稳定裕度和降低系统网损的调相机与交流滤波器稳态无功协调优化方法。最后,利用雅中直流馈入江西电网的电力系统分析综合程序PSASP(power system analysis software package, PSASP)计算分析模型,验证了所提无功协调优化方法提升南昌换流站母线电压暂态稳定性的有效性。仿真结果表明优化方法能够充分挖掘调相机基于动态无功支撑提高换流母线电压对严重故障扰动保持暂态稳定的能力,同时减少交流滤波器的投运数量。