[论文解读] Real-Time Contingency Analysis with Corrective Transmission Switching - Part II: Results and Discussion

Xingpeng Li, Mostafa Sahraei‐Ardakani+4 more|arXiv (Cornell University)|Apr 15, 2016

Power System Optimization and Stability参考文献 6被引用 4

一句话总结

本文提出了一种实时预想故障分析工具，利用校正输电网络切换（Corrective Transmission Switching, CTS）快速解决大型电力系统在预想故障后的越限问题。通过结合快速启发式算法与并行计算，该工具在ERCOT、PJM和TVA系统中均有效减少了越限情况，且在标准台式计算机上运行时间低于五分钟，证明了CTS在实际部署中的可行性，并展现出显著的可靠性与成本优势。

ABSTRACT

This paper presents the performance of an AC transmission switching (TS) based real-time contingency analysis (RTCA) tool that is introduced in Part I of this paper. The approach quickly proposes high quality corrective switching actions for relief of potential post-contingency network violations. The approach is confirmed by testing it on actual EMS snapshots of two large-scale systems, the Electric Reliability Council of Texas (ERCOT) and the Pennsylvania New Jersey Maryland (PJM) Interconnection; the approach is also tested on data provided by the Tennessee Valley Authority (TVA). The results show that the tool effectively reduces post-contingency violations. Fast heuristics are used along with parallel computing to reduce the computational difficulty of the problem. The tool is able to handle the PJM system in about five minutes with a standard desktop computer. Time-domain simulations are performed to check system stability with corrective transmission switching (CTS). In conclusion, the paper shows that corrective switching is ripe for industry adoption. CTS can provide significant reliability benefits that can be translated into significant cost savings.

研究动机与目标

• 开发一种实时预想故障分析（RTCA）工具，用于识别校正输电网络切换（CTS）措施，以解决预想故障后的越限问题。
• 评估基于CTS的RTCA工具在ERCOT、PJM和TVA等大型系统实际EMS快照上的性能表现。
• 证明利用快速启发式算法与并行计算可在标准硬件上实现五分钟以内的处理时间。
• 通过时域仿真验证校正切换下的系统动态稳定性。
• 确立校正切换在实时输电系统运行中的工业适用性，以及其带来的可靠性与成本效益。

提出的方法

• 采用交流潮流模型，模拟线路或发电机停运后的预想故障后网络状态。
• 应用快速启发式算法，识别能缓解热稳定与电压越限的高质量校正切换措施。
• 采用并行计算技术，同时加速多个预想故障场景的评估。
• 在ERCOT、PJM和TVA的实际EMS快照上测试该方法，以确保其在真实场景中的适用性。
• 通过时域仿真验证校正切换措施下系统的动态稳定性。
• 将校正切换集成至实时安全评估流程中，实现快速决策支持。

实验结果

研究问题

• RQ1 校正输电网络切换是否能有效减少大型输电系统中的预想故障后越限？
• RQ2 基于CTS的实时预想故障分析工具在标准硬件上处理大规模系统数据的速度如何？
• RQ3 快速启发式算法与并行计算对计算性能与可扩展性有何影响？
• RQ4 校正切换在预想故障后是否能维持系统的动态稳定性？
• RQ5 校正切换在实际输电系统中能在多大程度上降低运行风险，并转化为成本节约？

主要发现

• 基于CTS的RTCA工具在所有测试系统（包括ERCOT、PJM和TVA）中均成功减少了预想故障后的越限。
• 当处理完整的PJM系统时，该工具在标准台式计算机上的处理时间约为五分钟。
• 时域仿真结果表明，系统在采用校正切换措施后仍保持稳定，验证了动态安全性能。
• 快速启发式算法与并行计算的结合显著降低了计算负担，且未影响解的质量。
• 结果表明，校正切换在实际运行中具备可行性，并能带来显著的可靠性与成本效益。
• 本研究证实，CTS已具备在实时输电系统运行中工业部署的条件。