计及信息—物理连锁故障的电力信息物理系统多目标规划

传统电力系统正逐步演化为电力信息物理系统(CPPS).在CPPS中,物理系统借助信息系统的高效便利提高了运行效率与准确性,但信息系统的失效有可能通过网间的耦合关系而波及到物理系统,并导致交互传播的连锁故障.在此背景下,该文首先提出计及信息—物理连锁故障的电力信息物理系统多目标规划模型框架.其次,分别从电力信息物理系统建...     

考虑风电波动率的储能系统优化配置策略

为了减缓风电出力波动性对电网的影响,提出应用模型预测控制算法来分析不同波动率风电的储能系统的优化配置.首先,基于模型预测控制方法,研究储能平抑风电波动的控制策略,并建立优化配置模型;其次,提出风电的正负波动率和累计波动率的概念,并梯次分析了3种典型波动率下的储能系统功率和容量的配置策略;最后,基于MATLAB软件,从构建的标准正弦风电到随机选取的风电等3种典型场景进行算例分析,验证本文所提出的基于模型预测控制的风电波动平抑策略和采用累计波动率差值作为储能容量的评价指标有效性,为可再生能源的友好并网及储能优化配置提供一种参考.     

微网可转移负荷调度与储能控制策略

针对新能源发电的不确定性和随机性,以及新能源发电与用户负荷难以匹配的问题,构建了风、光、储共存的微电网系统,并提出了一种基于可转移负荷和储能系统协调控制的微网能量管理策略。首先在现有的微网模型基础上构建了集中式微网控制系统,用于对风、光、储系统进行相应的控制,同时建立了兼顾用电负荷优化调度与储能系统安全高效运行的多目标函数。然后采用改进粒子群优化算法求解目标函数,引入新的负荷调度策略降低计算复杂度和提高用户满意度,最终获得可转移负荷调度量,实现可转移负荷的调度策略。同时,充分考虑了储能系统的影响,对荷电状态(SOC)进行控制监测,控制储能系统波动情况,提高储能系统性能并延长其使用寿命。最后通过数值仿真,验证了本文提出的能量管理策略在满足用户满意度与实际储能要求的前提下,可以提高微网运行性能,实现微网能量管理和经济运行。     

500 kV变电站集中监控模式的指挥策略及系统设计

提出了基于500 kV变电站集中监控模式的指挥策略及系统设计方案。指挥策略分为正常、故障、检修和应急四种情况,可在各种情况下提高监控中心对现场作业的管控,提高应急指挥的效率,保障系统的安全稳定运行。监控中心系统采用底层平台和上层应用相对分离的模式建设,提供一体化数据采集与处理功能、公共的人机界面和灵活的系统接口;设计变电站集中电力监控系统、保护及故障信息管理系统、变电站视频及环境监控系统和现场作业移动指挥系统,从而满足监控中心的监视控制、故障分析、现场作业交互、应急指挥等需求。该指挥策略和监控系统方案可在500 kV变电站集中监控模式下,实现数据的统一高效交互和对各变电站设备的监视业务和远方控制,实现故障告警的智能分析与处理和现场作业的实时视频监控、语音交互以及应急指挥调度。     

提升源网荷储多元协同的虚拟化网格划分方法

为减少分布式源荷双侧随机性及时序不匹配对配电系统经济运行的影响，提升区域内源网荷储多元功率互补协同，促进可再生能源就地消纳能力，提出一种全面兼顾分布式电源消纳、负荷需求响应、储能支撑及网络拓扑多元协同的配电网虚拟化网格划分方法。通过图论搜索算法遍历虚拟网格内所有节点信息，充分依托负荷需求响应节点、分布式电源节点以及储能节点建立虚拟网格信息优化模型。引入二阶锥规划松弛电压、电流辅助变量，获得优化后的网络潮流分布。考虑虚拟网格通信成本，兼顾虚拟网格供电率、虚拟网格间功率交互以及虚拟网格节点控制维度，建立了虚拟网格分区划分目标函数模型，提出虚拟网格分区划分策略。以IEEE33节点系统为案例，对所提出的虚拟化网格分区划分策略进行验证，结果表明虚拟网格分区划分方法可提高源荷匹配度、虚拟网格供电率以及经济性。     

运用下垂控制的并网储能系统惯量阻尼特性分析

为了揭示并网型储能系统的惯量与阻尼特性,缓解分布式能源接入导致的电网稳定性降低的问题。本文通过构建并网型储能系统的直流电压时间尺度的动态模型,利用静止同步发电机模型分析了影响并网储能系统惯性效应、阻尼水平以及同步能力的内在机制、主要参数及其影响规律。同时,下垂控制模式的并网储能系统从物理本质上对应了原动机的下垂控制特征。研究结果表明:DC/DC变换器使用频率下垂控制策略、并网逆变器使用电压电流双闭环控制策略,则通过调节频率控制环和恒压控制环的PI参数即可等效改变储能系统的惯性效应、阻尼水平以及同步能力。本文的研究结论不但可以用于设计有效的并网储能系统控制策略,而且可以辅助提升分布式发电系统的惯性效应、阻尼水平以及同步能力。     

一种综合考虑暂稳态影响的FACTS选址方法

柔性交流输电系统(flexible AC transmission system, FACTS)的并网位置对电力系统的安全运行具有重要影响。本文综合考虑故障发生后的暂态与稳态过程,提出兼顾暂稳态判据的选址打分方法,在单机等面积定则基础上,推导出FACTS元件等值系统的暂态裕度量化积分,将暂态稳定裕度近似灵敏度和稳态母线电压越限危险度作为选址依据。基于FACTS元件与储能相结合技术,将有功死区控制、电池荷电状态限制和逆变器容量限制考虑进FACTS元件建模中,利用PSASP/UD自定义模块搭建具有储能作用的FACTS模型。通过电力系统分析软件PSASP中CEPRI-36节点系统进行仿真,在得分高的母线处采取FACTS元件以注入电流源形式并网参与系统紧急控制,验证本文所提选址方法的准确性及FACTS元件对抑制电力系统连锁故障扩散的影响。     

电力信息物理融合系统结构脆弱性分析

为了识别电力信息物理融合系统(Cyber Physical Power System,CPPS)脆弱性并制定相应脆弱性防控策略,从结构的角度,建立电力网为IEEE118节点系统、双星型信息网和网型信息网2种具有不同子网络结构的CPPS相依网络模型.提出一种相依节点对重要度综合指标,该指标可以辨识对CPPS结构脆弱性产生重大影响的相依节点对,克服单层网络指标的局限性.基于相依网络连锁故障模型,分别采用随机攻击策略和蓄意攻击策略,分析2种CPPS的结构脆弱性,并研究关键节点保护策略对2种CPPS结构脆弱性的影响.仿真结果表明,随机攻击策略下,网型信息网CPPS的结构比双星型信息网CPPS更加脆弱.蓄意攻击策略下,优先攻击相依节点对对网络连通性的破坏程度更大.合理选取关键节点保护策略的保护节点可以改善系统的结构脆弱性.     

风电场储能系统的多目标优化调度策略

为了实现风电与储能联合运行的优化调度策略,首先综合考虑风电功率预测效果、并网功率波动和储能系统的出力水平等多个目标,建立风储联合运行的多目标优化仿真模型。然后运用马尔可夫模型预测风功率,同时基于有精英策略的非支配性排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)滚动优化风储并网功率,来获得风储系统不同运行策略。并通过优选储能系统运行参数,避免储能系统的过度充放电和进入死区。最后,将决策者的偏好嵌入到多目标优化过程中,针对优化解集的分布进行了对比分析,验证了偏好情况下的储能的针对性和有效性,实现了风储系统多目标偏好下的优化调度。     

配电网故障修复策略的研究进展

针对配电网发生故障时的失电负荷恢复供电问题,总结归纳了含分布式电源、电动汽车和储能等可控负荷参与、抢修任务分配以及多代理设计等故障修复策略的研究进展,并从故障抢修、故障恢复以及故障抢修与恢复协同优化策略等3个方面的研究成果进行了论述,指出了目前在该领域的研究进展及尚且存在的问题与不足,并对今后的研究方向提出了建议。     

社团生成结构的电力信息物理系统鲁棒性分析

随着传感器技术的快速发展,信息网与电网的深度融合,电力系统的智能化水平越来越高,但也面临着安全性、脆弱性等一系列问题.结合相互依存网络与介数负荷-容量级联故障模型,提出了包含电网、信息网孤岛运行的连锁故障仿真算法,主要研究了具有社团结构的电力信息物理系统(cyber physical system,CPS)鲁棒性,修正了传统的社团结构生成算法,使其能够生成不同规模社团且社团连接概率可调的无标度网络.采用提出的算法生成信息网和电网社团内部同配耦合的电力CPS模型,使用电网剩余节点比例为评估指标.研究了调度中心处于不同社团时全局连接概率、社团连接概率以及多个调度中心对电力CPS鲁棒性的影响.     

基于复杂系统理论的电网连锁故障研究

复杂系统理论是目前研究的一个热点,也是研究复杂电网连锁故障内在机理的最有力工具;该文首先介绍了电网连锁故障的研究历程及成果,然后根据对NERC15年数据进行的分析,说明电网大停电事故的长期关联性,并在此基础上分析了电网的自组织临界性及其对连锁故障的影响,最后简要地介绍了电网的小世界特性对连锁故障的影响。     

电网连锁故障的激发因素研究

以直流潮流算法为基础,针对电网潮流转移引发连锁过载的一类连锁故障,详细分析了电网连锁故障的激发因素,指出在电源容量和负载一定的前提下,当初始开断事故发生后电网的初始潮流、电网的拓扑结构、电网的支路参数以及初始开断位置等因素是引发新的开断事件发生进而激发连锁故障事故发生的主要因素,针对引发连锁故障的极限潮流状态,提出了一种实用求解方法,并在IEEE-14系统上进行了算例分析,研究表明,激发连锁故障的极限潮流状态并不是唯一,但可以根据实际情况,求出一些合理、可信的极限潮流状态,从而对运行实践提供指导。     

用于提高电网中风电渗透率的混合储能容量优化分析

为提升电网中风电渗透率,通过提出由电池、超级电容器和抽水蓄能构成的混合储能系统,构建缓和风电并网时不稳定性的双层容量优化模型。首先,提出了风电典型场景和极端场景的提取方案,获得充分逼近原风电出力场景的场景集合。然后,使用小波包分析法,配置电池和超级电容器的容量用来平抑风电功率波动,并在电力系统中利用抽水蓄能进行削峰填谷,建立双层混合储能容量优化模型对储能容量进行优化。最后,利用某风电场一年输出功率数据,对改进的 RTS-96 系统进行仿真验证并分析。算例结果表明：建立的双层混合储能容量优化模型在确保经济性的条件下提升了风电渗透率。     

考虑供给与负荷转移的虚拟电厂调度策略

虚拟电厂是一种通过先进信息通信技术和软件系统,将分布式发电机组、储能系统、可控负荷、 电动汽车等分布式设备聚合优化并协调参与电力市场和电网运行的特殊电厂。 针对现阶段可再生能源产业的风力、光伏并网发电和优先消纳困难等问题,基于虚拟电厂强通信、高聚合的特性,提出了一种考虑供给与负荷转移的虚拟电厂调度策略,以虚拟电厂整体利润最优为目标函数,从供给侧与需求侧同时强化虚拟电厂的调度弹性。 其中供给转移通过储能设备实现,考虑蓄电池储能系统与氢能存储系统同时参与调度,发挥各自储能优势,负荷转移通过柔性负荷实现,并将所有柔性负荷分为短期、中期、长期 3 类来反映实际情况,以柔性负荷的负荷量与最晚调度时间为类别划分依据。 实验结果表明:储能设备及柔性负荷参与虚拟电厂调度,显著提高了虚拟电厂运行的强健性,增强了新能源的消纳水平,实现了“削峰填谷”的效果,并且在经济性上有着良好的表现。     

考虑风电反调峰特性的储能调峰优化策略

为解决风力发电并网的不确定性导致的电力系统调峰困难问题,提高新能源综合利用率,在深入分析储能调峰原理的基础上提出一种考虑风电调峰特性的储能调峰优化策略.首先介绍风电反调峰特性影响,根据调峰特性确定最低移峰功率和最高填谷功率,接着再综合考虑系统功率平衡约束、储能系统约束和电源测约束的基础上增加调峰可靠性约束,建立以负荷方差最小为目标的系统优化模型,最后构建计及调峰可靠性的评价指标.以某电网阶段时间内负荷数据为基础进行算例分析,对比恒功率策略,仿真结果验证本文方法调峰效果更优.     

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。     

考虑隐性故障时电网二级连锁过载的风险水平分析方法研究

针对电网的二级连锁过载现象,并结合继电保护隐性故障,提出了一种风险水平研究方法:首先结合直流潮流法定义了二级连锁过载模式下的风险指标,然后从初始故障和剩余系统受扰支路的不同角度给出了3种进行风险水平统计的模型,进一步结合IEEE39节点系统,通过模拟计算对风险的统计结果及隐性故障中的参数对风险统计的影响进行了分析。所提出的方法可为分析具有不确定因素的电网连锁过载现象提供一定的借鉴。     

具恢复机制的相依电力-信息网络连锁故障传播

为了研究具有恢复机制的电力-信息网络连锁故障传播,基于相依网络理论,建立了IEEE300节点系统电力网与双星型结构信息网的电力-信息相依网络模型.分析复杂网络统计特征参数可知,电力网和信息网均具有小世界和无标度特性.利用相依电力-信息网络的连锁故障模型,对BA,WS和ER 3种不同的相互依存网络进行鲁棒性分析,提出了一种具有恢复机制的相依网络连锁故障传播模型.仿真结果表明,与目标恢复机制和随机恢复机制相比,依赖恢复机制的恢复级别更高,而且这种优势随着故障阈值的减少而提高.