[論文レビュー] Evaluating Feasibility within Power Flow

Marko Jereminov, David M. Bromberg+3 more|arXiv (Cornell University)|Sep 5, 2018

Power System Optimization and Stability参考文献 30被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、特にノーズカーブを越えた場合の潮流解析における非可能性を検出および定量するための回路理論的手法を提案する。非可能性を各母線に注入される電流源としてモデル化し、その応答を双対ネットワークで分析することで、有効電力および無効電力不足の発生箇所を特定し、非可能性を回復させるために必要な最小限の補正電流を計算する。

ABSTRACT

Recent development of techniques that improve the convergence properties of power flow simulation have been demonstrated to facilitate scaling to large system sizes (80k+ buses). However, the problem remains to reliably identify cases that are infeasible, system configurations that have no solution. In this paper, we use the circuit theoretic approach based on adjoint networks to evaluate the feasibility of a power flow test case and further locate and quantify the source of infeasibility in the cases operating beyond the tip of the nose curve. By creating infeasibility current source models that are added to each node of the system model and further coupling each source to its corresponding node of the adjoint network, any locations of insufficient real or reactive power are captured by a non-zero response of the adjoint network. Furthermore, it is shown that the proposed joint simulation of power flow and its adjoint network models provide the optimally minimized currents that can be later utilized to inform corrective actions to restore the feasibility of power flow problems.

研究の動機と目的

• 大規模システムにおける非可能潮流ケースを信頼性高く検出する課題に対処すること。
• 非可能性を引き起こしている特定の母線および電力不足の種別（有効電力または無効電力）を同定すること。
• 非可能潮流ケースにおいて、非可能性を回復させるために必要な最小補正電流を定量すること。
• 非可能性の根本原因を局所化することで、システム運用者に実行可能なインサイトを提供すること。

提案手法

• 元の電力系統ネットワークに対応する双対ネットワークモデルを構築する。
• 各母線に非可能電流源を導入し、有効電力および無効電力不足を表す。
• 各電流源を双対ネットワーク内の対応するノードに結合し、システム全体の応答を捉える。
• 双対ネットワークの電圧応答を用いて、非可能状態の原因を検出し、局所化する。
• 潮流解析と双対ネットワークの共同シミュレーションにより、最適に最小化された補正電流を計算する。
• 得られた電流の大きさと位置を基に、補正措置を誘導する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 システム内で、有効電力不足が非可能を引き起こす上で最も深刻な箇所はどこか？
• RQ2 システム内で、無効電力不足が非可能を引き起こす上で最も深刻な箇所はどこか？
• RQ3 提案手法は、非可能性を回復させるために必要な最小補正電流を定量できるか？
• RQ4 ノーズカーブを越えて運転するシステムにおいて、双対ネットワークは非可能原因をどれほど正確に局所化できるか？

主な発見

• 非ゼロの双対ネットワーク応答を通じて、有効電力および無効電力支援が不十分な母線が明確に特定された。
• 潮流解析と双対ネットワークの共同シミュレーションにより、非可能状態の原因が正確に局所化された。
• 計算された補正電流は最適に最小化されており、必要な補正作業が軽減された。
• 本手法は、非可能状態の原因を特定するための実行可能な、位置に特化したインサイトをシステム運用者に提供する。