基于电力系统稳定边界理论的紧急控制决策方法研究

提出了一种电力系统暂态稳定控制中发电机快关/切负荷紧急控制决策的新方法。该方法应用非线性动力系统稳定边界理论,沿稳定边界上主导不稳定平衡点处的法向量在角度空间中的投影向量方向外推主导不稳定平衡点,来扩大电力系统的暂态稳定域,将电力系统经典模型下的发电机快关、切负荷紧急控制决策问题描述为一线性规划模型,大大降低了控制方案搜索过程的计算量。将这一线性规划模型应用于实际电力系统故障算例时,为了得到工程实际中便于操作的紧急控制策略表,进一步采用时域仿真的方法对线性规划模型求解得到的候选控制措施进行甄别。通过很少次数的数值积分,便可以快速准确地遴选出保持系统暂态稳定的控制方案。在New England 10机39节点系统上的仿真结果表明了该方法的有效性和实用性。     

电力系统紧急控制

电力系统是典型的非线性时变大系统,面向特定元件的继电保护装置和基于局部信息的安全自动装置,在某些情况下难以满足电力系统稳定运行的需要。有自适应能力,能从电力系统全局观点来进行有效控制决策的电力系统紧急控制成为亟待解决的问题。本文讨论了电力系统紧急控制、与其相关的计算机技术、控制措施以及控制决策方案等问题。     

基于修正暂态能量函数裕度的紧急控制算法及其在广东电网的应用

近年来随着安全稳定控制系统在电网紧急控制中发挥的作用越来越重要,快速评估、确定并优化电网紧急控制措施,对提高电网的安全运行水平、降低事故情况下系统的损失具有重大意义.为此,采用修正的暂态能量函数对电网进行安全分析,结合广东电网安全稳定控制系统的常规配置方案,针对电网暂态稳定的薄弱环节,提出了求取最优稳定控制措施的算法和流程.在广东电网的应用结果表明,该算法适合于制定大型网络的离线紧急控制决策,结果可靠,计算速度快,具有较高的理论价值和实用性.     

改善暂态稳定性的HVDC非线性控制策略

提出了一种新的高压直流输电系统的非线性紧急控制策略。首先建立包括HVDC联络线在内的交、直流互联电网的观测解耦状态空间模型，根据该模型，只需要当地信号实施控制, 驱动子系统到达局部平衡点，就能使全系统达到稳定，然后应用非线性最优变目标控制策略推导出HVDC系统的控制规律。用3机系统进行数字仿真的结果表明，该方法能够在大干扰和紧急状态下充分利用HVDC的快速响应和短时过载能力，提高交、直流互联系统的暂态稳定性和对功率突然严重缺额的地区进行紧急功率支援。     

一种基于贪心算法的紧急控制策略优化搜索方法

间歇式能源接入、全国电网互联、在线运行保护与控制需求等多重因素对电网紧急控制策略搜索提出了新的要求。为此提出了一种基于贪心算法的紧急控制策略优化搜索方法。该方法选择预想故障集中某一失稳算例进行时域仿真,再根据EEAC量化理论计算每个紧急控制措施性能指标,基于性能指标计算出紧急控制空间中各紧急控制措施性价比,其关键在于计算出采取紧急控制措施前后系统暂态稳定裕度的变化量。然后采用贪心算法在候选紧急控制空间搜索出紧急控制策略。最后通过简单电力系统和实际电网两个算例验证了该方法的正确性。     

发电机的非线性综合控制

本文在坐标变换和反馈控制理论的基础上，提出了扩展直接反馈线性化的方法。在综合考虑励磁系统和调速系统作用的同时，推导设计了一种实用的发电机非线性综合控制器。计算机仿真研究表明，该控制方式不仅可以有效地改善电力系统的动态响应，而且可以显著地提高系统的暂态稳定极限。     

基于响应信息的电压与功角稳定实时紧急控制方案

为了全面防御电力系统电压稳定与功角稳定问题,提出一种新的综合实时紧急控制方案。当局部地区发生电压失稳时,其负荷等效阻抗不断降低,这可能会降低系统消纳暂态冲击能量的能力,从而导致系统功角失稳,但本质是电压稳定问题。因此采用并行判断的方法,同时监测系统的电压与功角稳定问题,当判断出系统即将出现稳定问题时,立即采取相应失稳模式的紧急控制措施。该方案脱离了电力系统的元件模型和运行方式的影响,只利用系统的动态响应曲线,适应复杂的运行方式和故障形式,计算量小、使用方便灵活。通过新英格兰10机39节点算例验证了该方案的有效性。仿真结果表明,该方案能够准确抓住影响系统稳定的关键因素并采取相应措施,防止系统状态进一步恶化甚至造成大停电事故,具有很好的工程实用价值。     

基于Agent的电力系统紧急控制方案

在“集中管理、分区控制”的紧急控制思想指导下，作者基于Agent提出了可协作的电力系统紧急控制方案。当电力系统出现紧急情况时，控制区域中用于处理紧急故障的Lord Agent组成多代理系统，在合同网规则协调下快速动作形成紧急控制措施，并将控制措施下达到各紧急控制区域Agent，并行处理紧急故障。为验证上述控制方案在时间方面的优越性，在WSCC 4机系统上进行了仿真实验，结果表明该紧急控制方案可以对不同地点的紧急故障快速制定出控制措施并将控制指令下发到各控制区域的Lord Agent，极大地缩短了分配和执行紧急控制措施的时间。     

计及FACTS的暂态安全稳定紧急控制策略

FACTS控制与传统控制手段缺乏协调可能威胁电网安全稳定。离线控制策略表在不考虑FACTS设备条件下的断面极限过于保守，紧急控制措施较重；而考虑FACTS设备全部容量均可用于暂态过程时，又会导致断面极限过于乐观，紧急控制措施不足。提出了计及FACTS的暂态安全稳定紧急控制策略，将FACTS参与电网暂态稳定控制分为FACTS设备主动调节、紧急执行修正策略和分轮次追加控制3个阶段，将传统暂态安全稳定控制和FACTS控制有机结合，既保证了系统的安全性又提高了控制措施的经济性。以可控串补为例，通过实际电网仿真验证了所提策略，仿真结果表明，通过可控串补参与电网暂态稳定控制，降低了暂态过程中的加速能量，可减少传统暂态稳定控制的切机量，同时维持了电网的稳定运行。     

基于实用动态安全域的紧急控制策略

研究了考虑紧急控制措施的扩展实用动态安全域临界面的迁移规律,并用紧急控制措施所引起的实用动态安全域临界面沿其外法线方向的迁移距离来表示紧急控制措施的有效性,给出了切机和切负荷以及二者配合操作的控制有效性的定量表示方法.据此提出了一种新的电力系统暂态稳定紧急控制方法,该方法通过选择不同的措施控制安全域临界面的推移,使扩展后的实用动态安全域能涵盖当前系统运行点,保证系统不会发生暂态失稳现象.在此基础上,通过把控制措施量化为一成本指标,建立了暂态稳定紧急控制的数学模型,并基于控制有效性灵敏度指标给出了该问题的优化策略.在10机39节点新英格兰系统上的测试结果表明了这种方法的有效性.     

针对暂态电压稳定问题的自动电压控制系统与切负荷协调控制策略

建立了暂态电压稳定分析的微分代数方程组,并提出了应对暂态电压稳定问题的自动电压控制(automatic voltage control,AVC)体系下二级电压紧急控制与切负荷协调控制策略。该协调控制策略把低压切负荷作为与AVC体系下二级电压紧急控制并行的一种控制手段,在这种协调控制的过程中优先考虑采用二级电压紧急控制,当计算发现仅依靠二级电压紧急控制不能使系统保持暂态电压稳定的时候再采用切负荷控制。在PSAT仿真环境下建立了含AVC体系下二级电压紧急控制和切负荷控制的电力系统暂态电压稳定仿真模型,对广东电网748节点系统进行仿真,验证了所提出的控制策略和模型的正确性和有效性。     

防止电力系统电压失稳措施的研究——基于模糊推理的甩负荷方案

在综合分析电力系统电压崩溃事故的基础上,提出了一种新的避免系统电压失稳的甩负荷方案,该方案采用母线参与因子及线路参与因子作为反映母线电压稳定程度的指标来判断甩负荷的地点,并利用模糊推理方法来确定所甩的负荷量,计算速度快,适合于在线应用,文中ＮｅｗＥｎｇｌａｎｄ１０机３９节点系统进行了测试,测试结果证明了该方案的有效性。     

概率暂态稳定研究中紧急控制措施的模拟及效果分析

详细模拟了交直流系统的多种稳定控制措施 ,如快关、切机、低频减载、低压减载和直流系统内部控制 ,重点讨论了这些措施对交直流混合电力系统概率暂态稳定性的影响 ;并以修改后的EPRI 36系统为例进行了详尽的计算分析 ,对各种稳定控制措施的作用进行了统计比较 ;证实了在不同条件下 ,实施紧急控制措施对暂态稳定性可能出现的正面和负面影响 ,指出了采用控制措施时进行优化和协调的必要性。     

直流馈入受端电网暂态电压与频率稳定紧急协调控制策略

为应对多直流馈入受端电网直流闭锁故障导致的暂态电压和暂态频率稳定问题,提出一种综合考虑直流功率紧急提升、调相机紧急控制和切负荷的紧急协调控制策略。首先,采用了基于多二元表的暂态稳定裕度指标,分析了直流功率紧急提升和调相机紧急控制对受端电网暂态电压稳定的影响,提出了受端电网多控制手段紧急协调控制方案。其次,基于该控制方案,计及暂态电压和暂态频率稳定约束,以控制代价最小为目标,建立了多控制手段下受端电网紧急协调控制优化模型。然后,采用灵敏度法将模型线性化,考虑了直流功率紧急提升对暂态电压稳定的负面影响,并采用逐次线性规划方法求解。最后,通过华东电网实际案例结果验证了所提控制策略的有效性。     

基于数值积分法灵敏度的快速切负荷算法

快速切除负荷是电力系统在故障后保障稳定的一种常用措施，作者以工程上普遍采用的发电机组最大相对摇摆角小于某一给定值的暂态稳定约束函数。然后基于数值积分法给出了暂态稳定约束函数相对于切负荷控制量的灵敏度计算公式，并在基础上提出一种新的切负荷算法。由于求解1次所有控制量灵敏度的计算量只相当于计算2次暂态稳定。该算法能快速地计算出使系统保持稳定的切负荷量。此外，该算法还具有原理简单，不存在收敛性问题、控制效果好等特点。     

Adaptive load shedding and regional protection

The requirement for improved efficiency whilst maintaining system security necessitates the development of improved system analysis approaches and the development of advanced emergency control technologies. Load shedding is a type of emergency control that is designed to ensure system stability by curtailing system load to match generation supply.This paper presents a new adaptive load shedding scheme that provides emergency protection against excess frequency decline, whilst minimizing the risk of line overloading. The proposed load shedding scheme uses the local frequency rate information to adapt the load shedding behaviour to suit the size and location of the experienced disturbance. The proposed scheme is tested in simulation on a 3-region, 10-generator sample system and shows good performance.     

紧急负荷调节用于安全稳定紧急控制的研究

为了应对某些场景下紧急控制措施难以实施的问题,并尽可能提高对用户供电的友好性和安全稳定紧急控制的精准度,提出将紧急负荷调节作为安全稳定紧急控制手段。从安全稳定紧急控制的角度分析紧急负荷调节的典型特征;基于扩展等面积准则(EEAC)剖析紧急负荷调节特性影响暂态稳定控制效果的机理,并与常规紧急切负荷控制进行对比,研究紧急负荷调节特性变化对暂态稳定紧急控制效果的影响。基于实际电网,仿真分析紧急调节电解铝负荷用于安全稳定紧急控制,验证了分析结论。     

最佳切负荷时刻的计算

分析了电力系统中集中切负荷控制的时刻对系统稳定性的影响,给出了计算集中切负荷控制最佳时刻的方法。仿真结果表明,在切负荷量和切负荷地点一定的条件下,最佳时刻进行的集中切负荷控制可以使得控制结束后系统的振荡减小