基于功率灵敏度和机组再调度的割集断面潮流定向控制

为提高电网的输电能力和系统稳定性,提出一种基于功率灵敏度和机组再调度的割集断面潮流定向控制方法。以电流相关度系数矩阵为基础,推导出线路功率变量与节点注入功率变量之间的功率灵敏度矩阵,计算出平衡机对各线路的功率灵敏度,使平衡机参与到断面潮流定向控制中。以功率灵敏度矩阵为基础,根据断面潮流定向控制目标,在满足发电机可调量约束及线路冗余量约束的条件下,利用非线性优化得到断面潮流定向控制方案,对断面总潮流及断面各支路潮流实现定向控制。该方法克服了直流潮流法无法计算平衡机灵敏度的缺点,考虑了断面总潮流不变、断面支路潮流变化时的定向控制情况,在断面潮流控制精度及控制能力上有很大提高。在IEEE 39节点系统中对所提方法的正确性和优越性进行了验证。     

基于功率灵敏度的线路过载划区域紧急控制策略

为避免切除因潮流转移导致过载的线路,提出一种基于功率灵敏度的线路过载划区域紧急控制策略。以电流相关度系数矩阵为基础,推导出线路功率变量与节点注入功率变量之间的功率灵敏度矩阵,令平衡机参与到紧急控制中,同时将复杂的矢量运算简化为实数运算。根据电网拓扑结构划分广义潮流转移区域,证明区域外节点和区域连接割点对区域内线路有极其接近的功率灵敏度,使计算范围从全网简化到过载线路所属的广义潮流转移区域。将局部灵敏度计算法和稀疏矢量技术结合,大幅度减少了计算量和内存量。利用综合灵敏度选择控制节点组,采用反向等量调整法,并结合正常线路冗余量约束计算功率调整量,有效避免了潮流校验,提高了紧急控制速度。在IEEE39和IEEE118节点系统中验证了该方法的正确性和优越性。     

考虑平衡机参与的防连锁过载跳闸策略

为消除因潮流转移导致的线路连锁过载,提出一种考虑平衡机参与的防连锁过载跳闸策略,分析了发电转移分布因子(GSDF)的特点及其物理意义,指出了平衡机参与紧急控制时控制节点选择方法及灵敏度确定方法,利用反向等量调整法并考虑正常线路冗余量约束计算功率调整量,有效避免了潮流校验,提高了紧急控制速度。通过IEEE39节点系统仿真证明,将平衡机参与紧急控制,在调整时间、调整节点数量以及总功率调整量上有显著优势。     

基于直流潮流和虚拟母线的多控制节点防连锁过载跳闸策略

为消除因潮流转移导致的线路连锁过载,提出一种基于直流潮流和虚拟母线的多控制节点防连锁过载跳闸策略。利用直流潮流模型中的GSDF和GGDF计算平衡机的灵敏度,将平衡机参与到紧急控制中,并根据GSDF和GGDF的应用特点,对不同类型的控制节点组选择不同的灵敏度参数。利用图论将电网拓扑图划分为多个广义潮流转移区域,证明区域外节点和区域连接割点对区域内线路有相同的GSDF,将区域外节点与其相应的区域连接割点等效为虚拟母线,使计算范围从全网简化到过载线路所属的广义潮流转移区域。当利用综合灵敏度选择的控制节点组会使部分过载线路过载程度加重时,采用多控制节点法可有效避免过载线路功率增加。利用反向等量调整法和往返功率预测法,并考虑正常线路冗余量约束计算功率调整量,有效避免了潮流校验,提高了紧急控制速度。在IEEE39节点系统中对该方法的可靠性和优越性进行了验证。     

基于灵敏度和潮流熵的线路过负荷控制策略

针对电网运行中线路过负荷可能引发的连锁过载跳闸问题,提出一种基于灵敏度分析和潮流熵的紧急控制模型。基于模糊多属性决策法综合灵敏度、潮流熵和节点自身功率水平提出节点功率调整指标,能够将决策专家的定性分析与定量分析相结合。根据节点功率调整指标以及节点类型形成功率调整节点集和功率平衡节点集,并提出了兼顾电网的局部过负荷问题和全局运行水平的线路过负荷紧急控制优化模型,通过多轮次系统功率调整可高效完成线路过负荷紧急控制。对IEEE39节点系统标准算例和河北南网系统的仿真结果证明了模型的正确性和有效性。     

基于功率灵敏度的等值机出力定向调整策略

在校验动态等值前后一致性时发现等值前后由于平衡机出力变化会导致发生初始功角偏移的现象,针对该现象,分析了平衡机出力变化的原因和功角偏移的机理,提出一种基于功率灵敏度的等值机出力定向调整策略。在线路潮流控制量约束和机组出力调控量约束的基础上,确定节点的功率调整量,根据灵敏度的大小和线路潮流偏差的大小提出控制节点的选取原则。从控制节点和相应调整量的确定上保证等值前后线路潮流偏差在要求的范围内,并通过等值机出力的定向调整实现消除平衡机功角差的目的,同时给出了相应的调整步骤和实现的策略流程。以南方电网某年度方式数据为例,验证了所提调整策略的正确性和有效性。     

基于GGDF的割集断面潮流定向控制

为提高电网运行安全稳定性,提出一种基于GGDF的割集断面潮流定向控制方法。利用直流潮流模型中的GGDF得到各发电机对断面线路的灵敏度,根据断面潮流定向控制目标,在满足发电机可调量约束及线路冗余量约束的条件下,利用非线性优化得到断面潮流定向控制方案,对断面总潮流及断面各支路潮流实现定向控制。该方法克服了GSDF无法计算平衡机灵敏度的缺点,将平衡机参与到断面潮流定向控制中,提高了断面潮流控制准确度。在IEEE39节点系统中对该方法进行了验证。     

计及过载线路发热严重程度的紧急控制方法研究

现有紧急控制算法制定紧急控制方案时没有考虑发电机有功出力调整速度的限制,不能根据过载线路消除过载迫切程度的不同灵活调整紧急控制方案,可能造成紧急控制方案的实用性较差,故提出一种计及过载线路发热严重程度的紧急控制方法。首先,建立紧急控制过程中过载线路的发热模型,定义过载线路热量累积极限值来描述调度员对消除线路过载的期望。其次,在功率灵敏度矩阵的基础上建立紧急控制过程中过载线路上流通的有功功率随发电机出力调整、切机切负荷措施的函数,进而实现对紧急控制期间过载线路发热情况的定量计算。最后以经济补偿最小化为目标,建立紧急控制优化模型,以基于模拟退火的粒子群优化方法求解模型。得到的紧急控制方案能够在满足调度员对消除线路过载的期望下充分发挥调整发电机出力成本低、切机切负荷措施实施时间短的优点,实用性更强。在IEEE39节点系统中对所提方法的正确性和优越性进行了验证。     

计及线路动态电热特性的交直流混联电网过载控制策略

交直流混联电网中大容量直流闭锁或交流线路因故障切除会引发潮流大幅度转移,增加电网连锁故障风险,需及时采取安全控制措施阻断事故的扩大。为此提出一种交直流混联电网过载控制策略,该策略充分挖掘输电线路耐受过负荷的能力,引入导线动态电热特征量作为线路安全约束,协调健全直流输送功率调节、机组有功调整以及切负荷等多种手段,实现与时间关联的潮流动态优化控制。控制模型以总控制代价最小为目标函数,经过变量的优化筛选在较短时间内得到安全且经济的过载控制方案,可有效地避免混联电网连锁跳闸事故发生。最后,基于改进的IEEE39节点交直流混联系统,与采取不同线路安全约束条件、不同优化变量的控制方法相对比,验证了所提过载控制策略的有效性及优越性。     

一种基于电网WEB准实时数据的静态安全分析方法

提出一种基于补偿一灵敏度法的电网在线静态安全分析的新方法。该方法首先利用WEB技术获取电网准实时数据用于在线静态安全分析计算;其次为满足电网在线静态安全分析实时性的要求,在电网故障开断后潮流计算过程中引入补偿一灵敏度法。补偿一灵敏度法将故障前电网潮流方程线性化,可推导出支路潮流对节点注入功率的灵敏度,再依据戴维南定理,计算出支路开断后的线路关联节点的注入功率,然后利用节点问支路潮流灵敏度大小及节点注入功率变化,通过线性代数运算即可求得故障后的系统潮流,继而根据潮流结果完成线路潮流过载的筛选校验。最后采用EPRI 36节点系统验证了本文所提出方法的有效性。     

考虑暂态稳定约束的最优紧急控制策略

随着电力市场的深化,用户的可靠性得到重视,为充分体现用户对可靠性的不同要求,将用户的停电成本作为经济性指标,加入优化目标函数作统一优化的紧急控制策略,得到广泛应用。然而,这些决策模型中没有考虑系统的暂态稳定性,这就使得在执行完发电机再调度和切负荷操作后,系统可能无法再次承受故障而不发生暂态失稳。针对这种不足,提出了一种考虑暂态稳定约束的最优紧急控制决策模型,在该模型中加入了表示系统在新的运行点满足暂态稳定的相关约束,因此,发电机再调度以及切负荷等操作完成后,系统仍然能保持暂态稳定性。最后,以IEEE-RBTS的6节点系统和新英格兰39节点系统为算例,对所提出的策略作出具体阐述,并比较该方法与不考虑暂态稳定约束的算法在结果上的差别。     

考虑线路潮流波动对母线电压影响的特高压交流电网电压控制策略

为了提升特高压交流电网母线电压的控制效果,根据特高压电网建设现状,分析了线路潮流波动对母线电压的影响,提出了以削弱电网潮流波动对特高压母线电压影响程度为最终目的,以电压控制实际值与目标值之差最小和系统动态无功储备增量最大为目标函数的控制策略。针对线路无功潮流对母线电压的影响,在目标函数中引入变电站间的无功电压灵敏度系数以降低变电站间无功功率流动量。实际电网仿真结果表明:所提控制策略能有效改善电压的调节效果,降低动态无功补偿的投入容量。     

基于超级电容储能的微型燃气轮机发电系统功率平衡控制

针对传统微型燃气轮机(简称微燃机)发电系统微电网运行时存在的冲击性负载问题,从其工作机理角度分析,发现根源在于微燃机输出功率调节响应较慢。为了弥补微燃机输出瞬时功率的不足,提出了冲击补偿的瞬时功率快速控制方法。通过微燃机发电机组自身功率响应预测进行瞬时补偿功率控制,基于超级电容储能单元的高功率动态响应弥补微燃机输出功率动态响应低的问题,使系统实时处于瞬时功率平衡状态,保证直流母线电压的平稳,增强微燃机发电系统对冲击性负载的适应能力。最后在实验平台上对所提控制策略的正确性和可行性进行了验证。     

基于灵敏度分析与最优潮流的电网无功/电压考核方法

针对电网的无功/电压水平考核问题,提出了一种综合应用灵敏度分析和最优潮流的实用化考核方法.当供电公司所辖电网内有节点电压越限时,通过计算各负荷节点的注入无功功率对节点电压变化的灵敏度,可以直接根据考核点的电压偏差求得相应的无功功率偏差;当所有节点电压都在规定范围内时,以全网有功网损最小为目标函数进行最优潮流计算,求得各节点的最优无功补偿量.该方法考虑了电网运行的安全性和经济性,考核结果可以为供电公司实施关于无功/电压水平考核的奖惩提供科学的决策依据,同时也可以对供电公司合理进行无功补偿起到指导作用.     

基于模拟植物生长算法的电力系统无功优化

将模拟植物生长算法应用于电力系统无功优化。提出了将无功补偿容量、变压器主变抽头和发电机节点电压3种类型的控制变量采用统一模式转化成整型变量的方法。对Ward-Hale 6节点、IEEE 30节点系统的计算分析及连续型发电机节点电压的离散点个数对计算结果影响的探讨表明:兼具随机性和方向性搜索机制的模拟植物生长算法具有较强的全局搜索能力,且使用方便,为解决电力系统无功优化问题提供了一种新途径。     

永磁直驱风电系统双PWM变换器前馈补偿控制

永磁直驱风电系统双PWM变换器在常规控制策略下当风速变化时,直流母线电压波动幅度较大、控制系统的响应速度较慢,这将不利于系统的安全、稳定运行。为此,根据瞬时有功功率平衡关系,提出有功功率前馈补偿协调控制策略。将发电机侧瞬时有功功率直接前馈于网侧双闭环瞬时有功功率内环给定,避开了电压控制外环对功率的间接调节,加快了控制系统的响应速度,协调两侧变换器瞬时有功功率及时平衡,有效抑制了直流母线电压的波动。为加强前馈控制对扰动的抵消作用,在前馈控制通道中加入补偿环节,进一步提高前馈控制效果。对比仿真结果验证了控制策略的正确性和有效性。     

N+1混合无功补偿系统的研究

提出了一种采用N组电容器和1台静止无功补偿器构成的N+1混合无功补偿系统,电容器组采用2进制编码。给出了2进编码电容器组的投切策略和基于瞬时无功功率理论的静止无功补偿器的控制方法。与传统的电容器无功补偿结构相比,该混合补偿结构可实现连续无功补偿;与单独的静止无功补偿器相比,可大大降低成本。无功补偿案例的仿真结果验证了上述系统和方案的正确性和有效性。     

基于发电单元整体模型的改进能量平衡控制方法

分析了在电力系统紧急状态下,基于发电单元整体模型设计锅炉主汽压力控制器的必要性,并提出了基于该模型的改进能量平衡控制方法.指出与锅炉汽包一样,发电机转子也具有储能特性;和传统发电单元简化模型(机炉模型)相比,在电力系统紧急状态下,考虑发电机转子动态特性的发电单元整体模型,更能够精确描述复杂运行工况下发电单元能量转化过程中的能量平衡状况.基于发电单元整体模型,从能量输入和输出之间平衡状况的角度,提出了改进能量平衡控制方法.仿真结果表明,和基于传统发电单元简化模型(机炉模型)的直接能量控制方法相比,所提出的基于发电单元整体模型的改进能量平衡控制方法,更加具体反映了发电单元内部元件之间能量供求的动态平衡状况,有效加快了锅炉动态响应速度,改善了锅炉主汽压力的动态性能.     

基于SVG的双馈风电场电压稳定控制策略研究

双馈异步发电机(DFIG)在大规模风电并网环境下提供的无功功率无法满足并网需求。虽然引入固定电容器能够提供无功补偿,但系统受功率耦合的影响无法有效实时维持电压稳定。提出了一种静止无功发生器(SVG)与DFIG协调补偿无功的控制策略,同时引入电力系统稳定器(PSS)抑制系统的低频振荡,充分利用DFIG风电机组自身发出无功的能力,减少了SVG的配置容量。在MATLAB/Simulink软件仿真平台建立DFIG风电机组并网模型,仿真结果证实了此控制策略能够完成连续无功补偿,有效维持并网点电压稳定,增强系统输电能力。     

Fuel-efficient Induction Generator Based Diesel Generator Set for Stand-alone Supply Systems

This article proposes a fuel-efficient, diesel engine driven, self-excited induction generator based diesel generator set for stand-alone supply systems. The system uses a static compensator along with a battery energy storage system. The static compensator with a battery energy storage system provides the voltage control, load compensation, harmonics elimination, load balancing, and reactive power compensation. The fuel efficiency of the generator is improved by loading the generator continuously between 80% and 100% of its rated capacity. The battery energy storage system takes the power from the generator during light load periods and supplies the power to the load during overloads. In addition, a continuous loading of the generator eliminates the problem of frequency variation of the induction generator under varying loads. The proposed system is designed to feed both three-phase as well as single-phase loads. A zigzag transformer is used for neutral current compensation. A power balance theory based control algorithm has been used to estimate the reference source currents.