基于知识图谱的交直流大电网断面越限处置策略快速生成方法

为快速有效地消除断面越限,保障大电网安全稳定运行,提出了基于知识图谱的交直流大电网断面越限处置策略快速生成方法。首先,分析了调度领域知识的特点及知识图谱技术的适用性,明确了面向电网异常与故障处置的调度知识来源,提出了调度领域知识属性图模型构建方法及基本原则。然后,以功率灵敏度为基础,综合考虑重载线路运行风险,推导了输电断面传输功率与节点注入功率之间的综合功率灵敏度计算方法,提出了基于反向等量配对调整法的断面越限处置策略计算方法,设计了基于知识图谱的交直流大电网断面越限处置策略快速生成实现流程。最后,以某实际电网为算例,验证了该方法的正确性和有效性。     

考虑设备运行状态的频率和电压紧急调控在线预决策

常规机组被特高压直流和大规模新能源替代导致电网面临严重的频率和电压安全稳定风险,而及时有效的故障后紧急调控可以有效阻止大停电事故的发生。文中提出考虑设备实际运行状态的频率和电压紧急调控在线预决策方法,考虑故障后系统保护、机组一次调频、自动发电控制和自动电压控制等装置动作对节点注入的影响,自动识别故障后准稳态方式,构建以综合控制代价最小为目标的频率和电压预决策模型;通过措施枚举组合形成校核方案,并基于措施调整量快速估算实现校核方案筛选;兼顾频率和电压安全问题进行预决策策略迭代搜索,给出具体设备和控制量,实际故障发生后通过匹配故障和故障后问题进行紧急控制,降低电网事故风险,采用实际电网算例验证了该方法的有效性。     

电网系统保护在线监视研究及典型应用

为应对复杂交直流大电网出现的新型安全稳定问题,我国正在积极开展系统保护建设,由于其覆盖范围广泛、控制资源众多、控制策略复杂、动作影响巨大,因此实时调度运行中须全面掌握系统保护运行状态并动态优化动作策略。文中首先提出了大电网系统保护在线监视及策略优化的总体框架,主要包括状态监视、仿真建模、在线校核、策略优化等主要环节。随后,探讨了各环节中关键技术的基本思路,重点论述了策略优化辅助决策的具体方法,主要探讨了频率越限辅助决策和断面潮流越限辅助决策。最后,给出了在华东电网频率协控系统、华中电网天中直流受端协控系统中的典型应用,验证了文中方法的有效性。     

基于电压灵敏度的交直流电力系统静态电压安全域评估方法

特高压直流可能导致近区电网潮流分布不合理,造成电压越限。针对这一问题,提出了一种基于灵敏度分析的交直流混联系统静态电压安全域的快速评估方法。首先结合直流系统准稳态模型得到交直流系统潮流方程,通过对系统功率方程求偏导数得到节点注入功率和支路导纳对电压的灵敏度,进一步给出基于灵敏度的节点电压变化量计算方法。然后设置预想故障集,并将其中的事故等值为节点功率扰动与支路导纳的变化,计算出各种事故后节点电压的变化量。最后基于电压变化量最大值和最小值评估静态电压安全域,给出具体的节点电压安全运行范围。通过对四机两区域的交直流系统及江西500 kV电网的仿真,验证了所提出的评估方法的可行性。     

新能源汇集直流闭锁故障后无功紧急控制研究

以集中式新能源为主要配套电源的直流发生闭锁故障后,稳控系统集中切除大量新能源,可能导致事故后系统稳态电压越限,严重威胁电网设备安全。分析了事故后系统电压的计算方法,针对现有直流闭锁故障后无功紧急控制的缺失,提出了综合事件与响应驱动的事故后无功紧急控制方法。基于灵敏度技术确定无功控制地点优先级排序与控制措施量,设计了控制系统动作逻辑与整体架构。基于西北实际电网仿真结果验证了所提控制方法的有效性。     

基于CNN-LSTM网络的电网电压稳定紧急控制策略

运行方式的复杂多变性、扰动故障的不确定性、电力电子设备的弱抗扰性为交直流混联电网的安全稳定运行带来了巨大挑战。为保证大扰动故障后电网电压的稳定，提出一种基于卷积神经网络(CNN)和长短期记忆(LSTM)网络的响应驱动紧急控制策略。首先，分析关键母线节点电压时序值和电压稳定水平的映射关系，离线建立基于CNN-LSTM网络的大干扰电压稳定评估模型。然后，采用评估模型预测备选切机、切负荷点控制措施动作后电网电压稳定水平的提升量，确定响应驱动紧急控制措施灵敏度。最后，考虑紧急控制措施灵敏度，建立计及电网实际运行约束的紧急控制优化问题，求解得到最优紧急控制策略。面向存在电压失稳问题的交直流混联电网实际场景，仿真结果验证了所提响应驱动控制灵敏度预测方法的准确性，电压稳定紧急控制措施优化协调策略可以保证大扰动故障后电网的安全稳定运行。     

计及自动装置模拟的连锁过载跳闸静态安全分析方法

提出一种连锁过载跳闸的静态安全分析方法.该方法以预想故障后的潮流分析为基础,分析每次设备跳闸后的潮流,如果潮流转移引发支路过载,则断开过载元件,继续进行潮流分析,直到系统过载消除;如果设备跳闸导致系统解列、输电断面越限或者潮流不收敛,则认为故障导致了严重的后果,分析终止.通过评估每次设备过载跳闸引发的后果,能够发现故障传播路径,有助于找到预防措施以及切断故障路径的最佳控制手段.计算过程考虑输电断面功率限值的自动匹配和安全自动装置的模拟,保证了分析结果的准确性.通过对广东电网的实际系统仿真分析,证明了该方法的有效性和实用性.     

特高压直流故障的快速精细化静态安全分析

特高压直流相关的单回或多回直流闭锁故障可能存在严重静态安全问题,需要进行在线分析计算。目前采用动态潮流方法难以快速准确模拟故障后安控装置动作,文中按照安控先动作、发电机一次调频随后动作的时序,通过估算最低频率采用准静态方法模拟安控装置动作,进而计及一次调频特性获得预想故障下节点有功注入变化;针对直流控保无功电压控制模拟结果不准确问题,在计算中考虑换流站交流母线节点类型的转换逻辑,避免节点类型转换振荡,同时分析了无功电压控制模拟对潮流收敛性的改进,并通过某实际电网的算例验证了方法的有效性。     

特高压直流故障的快速精细化静态安全分析

特高压直流相关的单回或多回直流闭锁故障可能存在严重静态安全问题,需要进行在线分析计算。目前采用动态潮流方法难以快速准确模拟故障后安控装置动作,文中按照安控先动作、发电机一次调频随后动作的时序,通过估算最低频率采用准静态方法模拟安控装置动作,进而计及一次调频特性获得预想故障下节点有功注入变化;针对直流控保无功电压控制模拟结果不准确问题,在计算中考虑换流站交流母线节点类型的转换逻辑,避免节点类型转换振荡,同时分析了无功电压控制模拟对潮流收敛性的改进,并通过某实际电网的算例验证了方法的有效性。     

DG出力不确定性对交直流混合系统潮流影响的量化分析方法

交直流混合系统可以有效接纳多种分布式电源（distributed generation,DG）,为研究DG出力不确定性对交直流混合潮流的影响,提出了基于齐诺多面体和线性化潮流的量化分析方法。首先采用齐诺多面体建立DG功率注入的不确定集合,随后通过线性化交直流统一潮流模型,得到了状态量的不确定集合,其包含电压、相角等状态量所有可能的取值,从而分析系统在不确定条件下的运行安全性。文章将所提方法运用在含不同控制方式的交直流混合电网算例中,验证了所提方法的有效性和实用性。     

交直流电力外送通道的协调控制分析

针对高压直流大功率运行时发生换相失败、再启动等故障可能引起大量不平衡功率在送端交流电网涌动甚至造成交流电网解列的问题,对比了受端故障引起的直流故障与人工设置直流故障的影响,发现用人工设置直流两次同时换相失败代替扫描受端交流故障可兼顾安全性和可操作性。比较了定功率总和情况下直流不同功率组合故障时对送端交流断面的功率冲击,提出了用直流功率之和作为分档标准。分析了送端电网开机位置及容量对直流冲击的支持作用,提出了送端交流电网开机容量分档控制策略。应用PSASP软件分析了满足直流满功率运行对交流外送断面的约束以及保证交流外送断面能力对直流功率的需求。提出了交流断面的预控策略,在保证电网安全的基础上可提高交直流协调外送能力。     

一种多功能模块化直流故障限流器拓扑及控制策略

直流故障限流器(FCL)作为是抑制限制直流短路故障电流的关键重要设备之一,在交直流混合电网输电系统中应用中作用十分重要。得到广泛应用,在故障发生时能有效限制故障电流的激增。针对传统直流限流器仅具备限流功能且故障电流无法被完全限制的问题,本文提出一种多功能模块化直流故障限流器拓扑,在分析其工作机理的基础上,分别针对故障限流、能耗泄放和直流网压支撑三种功能,完成了相应及其控制策略开发。,实现了多种故障情况下采用对应故障限制功能,有效抑制故障电流,稳定直流侧电压。为验证拓扑结构及控制策略的有效性,在Matlab/Simulink中搭建构建交直流混合输电极间短路故障及模块化限流器系统多工况模型,仿真结果表明所提出的模块化直流限流器拓扑及控制策略,满足交直流混合电网多种故障情况下的故障限流需求,可维持直流网压的稳定。能有效限制直流短路故障。     

基于最优潮流理论的MMC-MTDC直接功率控制策略

为了降低多端直流输电系统中电网三相不平衡故障对系统直流电压、功率调节的准确性和快速性的不良影响,基于最优潮流控制理论提出一种直接功率控制策略。首先分析系统损耗对网络潮流的影响,提出无需知道网络参数的最优潮流优化方法,得出期望功率参考指令;然后在对模块化多电平换流器瞬时功率特性分析的基础上,以消除电网不平衡时直流电压波动为目标设计直接功率控制器,针对故障电压降落和交流侧负序电流对功率参考指令进行修正,并采用前馈解耦控制直接建立功率与电压的关系。最后在PSCAD仿真平台上搭建四端直流输电系统,结果表明该控制策略在稳态和暂态故障情况下都可实现系统潮流最优分配和直流电压稳定的目的。     

直流电网暂态过电压机理与抑制策略

在柔性直流输电系统受扰后,当直流电网存在盈余不平衡功率时,将导致直流过电压问题,进而对IGBT、电容器等器件造成不可逆的损坏。针对直流电网故障下的直流过电压问题,首先分析了不平衡功率导致直流过电压的机理,得到了直流电压与直流电网内不平衡功率的定量关系;然后提出一种抑制直流电压上升的虚拟调制控制策略,并针对单极和双极2种故障类型采取2种不同控制策略;最后,基于PSCAD/EMTDC搭建了四端柔性直流电网仿真模型,验证发生受端短路故障、受端单站闭锁故障和受端单极闭锁故障3种典型故障时所提控制策略的有效性。仿真结果表明,虚拟调制控制策略能有效地延缓直流电压上升速度,与耗能装置配合可以显著降低耗能装置的投入容量。     

基于谐波注入信息传递的海上风电柔直并网故障穿越方法

海上风电柔直送出系统在交流电网发生故障时应该具备故障穿越能力.然而,风电场和柔直系统中的多类型换流设备在没有高速通信的情况下,很难协同控制实现系统低电压穿越过程中的直流电压稳定.因此,提出基于谐波注入信息传递的海上风电柔直送出系统故障穿越协调控制方法.在故障期间,风电场侧换流器检测到直流电压超过阈值后降低风电场交流电压幅值,并向系统注入谐波,使得风电机组换流器根据不同谐波阈值协同限制注入电网的功率,实现无通信条件下系统多换流设备协同的故障穿越.通过与常规的只由风电场侧换流器单独降功率的方法进行比较,在电网的各种故障类型下,所提方法可以更快速地将柔直直流电压限定在允许范围之内,系统可实现安全、可靠的故障穿越.     

风电经混合型MMC外送的暂态能量转移机理与限流耗散策略

混合型模块化多电平换流器(MMC)具有交直流解耦控制、抑制故障电流、维持并网电压等独特优势,在基于模块化多电平换流器的风电并网系统中具有广阔的应用前景。已有基于混合型MMC的交直流故障穿越策略大多仅考虑直流电网本体,并未结合风电并网考虑暂态能量转移与耗散的问题。首先,研究了基于混合型MMC的风电并网系统在交直流故障期间的暂态发展过程,归纳出能量转移机理,分析了不同故障阶段的关键因素。然后,提出了一种具备故障识别能力的自动限流耗散方法,研究了加入限流耗散措施后的暂态能量转移变化。最后,在四端风电直流电网下验证了自动限流控制及耗散方法的有效性。     

多端口电感耦合型直流限流断路器快速重合闸策略

高压直流（high voltage DC,HVDC）电网是连接可再生能源与交流主网的主要载体,直流故障后的恢复速度对整个交直流电网的稳定性有重要影响。基于多端口电感耦合型高压直流限流断路器,提出一种与直流电网换流器控制策略相配合的快速重合闸策略。介绍了多端口限流断路器的拓扑结构,分析了换流器控制策略对故障隔离后直流电压的影响,并对限流断路器的重合闸时序进行了选择,形成了与风电场等弱交流系统连接的换流器-断路器协调配合重合闸的控制策略及逻辑流程。在4端双极直流电网仿真模型中,验证了所提重合闸策略具有冲击电流较低,故障恢复时间较短的优势。     

特高压混合级联多端直流输电系统的协调控制策略研究

逆变侧采用电网换相换流器(LCC)和模块化多电平换流器(MMC)串联组成的特高压混合级联多端直流输电系统,为特高压直流输电提供了一种更为经济、灵活、快捷的输电方式。基于现有直流电网的协调控制策略,文中对受端MMC阀组之间的协调控制策略进行了深入的分析研究,并考虑了5种协调控制策略。然后,在PSCAD/EMTDC中,对上述5种策略遭受不同故障的响应特性分别进行仿真,故障包括送端交流故障、直流线路故障、受端LCC交流故障、受端MMC1交流故障及MMC1紧急闭锁退出。最后,基于仿真结果,对上述5种协调控制策略的适用性进行了对比分析。仿真结果表明:策略1和策略3遭受各种故障均能有效穿越;策略2、策略4和策略5在遭受直流线路故障时均发生不同程度的功率倒转,需要采取措施抑制。     

基于直流断路器的柔性直流电网架空线路故障隔离策略研究

柔性直流输电技术未来将向大规模柔性直流电网发展,从经济性和通用性来看使用架空线路的柔性直流电网最具发展前景,然而架空线路故障率较高,如何实现直流线路故障的快速隔离和系统恢复成为制约柔性直流电网发展的关键因素。针对该问题,文中基于张北柔性直流电网示范工程,以半桥结构的模块化多电平换流器进行了研究,提出了适用于工程应用的直流架空线路故障隔离措施和线路故障恢复策略,并基于RT-LAB实时仿真平台搭建了张北工程四端直流电网系统,对相应的隔离方法及故障恢复策略进行了仿真验证,结果表明,可降低直流线路故障对交流系统的影响,降低直流限流切除对系统稳定性和安全性的影响,为柔直电网工程的实际应用提供了依据。     

计及电压弹性力的多动态无功装置优化运行

为提升受端电网电压支撑能力和减少直流连续换相失败风险,文中提出一种多动态无功装置运行优化方法。首先,考虑故障后电网电压恢复速度和直流熄弧角变化关键特征,提出适用于受端电网的电压弹性评估指标,精确衡量受端电网故障后的电压恢复能力;然后,以电压弹性最大为优化目标,多动态无功补偿装置无功出力为优化变量,考虑受端电网潮流平衡、节点电压上下限等稳态约束和暂态约束条件,建立多维非线性含微分方程的数学优化模型;最后,采用粒子群算法对上述模型进行优化求解,以实际苏州南部电网为例进行仿真验证,结果表明文中方法可有效提升短路故障后电网电压恢复速度,并减少直流连续换相失败次数。