基于BPA数据的交流系统谐波阻抗等值方法研究与应用

换流站母线处谐波阻抗值可为直流输电系统中滤波器的设计提供参数依据,对抑制系统谐波至关重要。在完善发电机、变压器、线路、母线负荷等电气元件谐波阻抗模型的基础上,研究基于中国版BPA数据的系统谐波阻抗等值计算方法。提出基于半动态-遗传算法的节点编号优化方法,利用连线矩阵改进节点导纳矩阵的形成,采用稀疏矩阵技术中的排零存储和排零运算提高程序的运行效率。用PSCAD对标准的IEEE 9节点系统进行仿真,验证了所提方法的正确性和有效性。根据电网BPA数据,对某特高压直流输电工程的谐波阻抗进行阻抗扫描,在N-0、N-1及N-2开断方式下分别对丰大、丰小、枯大、枯小运行方式进行谐波阻抗计算,得到了阻抗随频率变化的阻抗图及扇形包络图,为该地区特高压直流输电系统的交流滤波器参数设计提供了依据。     

输电线路单端故障定位的阻抗-行波组合算法

为了提高输电线路单端故障定位的可靠性和精确性,提出了集测量阻抗法与行波法于一体的阻抗-行波组合算法.由测量阻抗法粗略地计算故障点位置,由该距离分别确定故障点反射波和对端母线反射波到达观测母线时刻的区域,分别在相应的区域内检测故障点反射波和对端母线反射波到达观测母线的准确时刻,并根据检测结果进行故障定位.该算法中测量阻抗法保证可靠性,行波法提高精确性,两者具有优势互补性.仿真试验验证了所提出的组合算法的正确性.     

一种新的高压线路保护稳定破坏检测元件

提出了一种新的线路保护稳定破坏检测元件.利用保护安装处的电压、电流和线路阻抗参数,计算出线路对侧母线处的电压.根据保护安装处的电压和计算的线路对侧母线电压之间的相角差,来判断系统是否失去稳定.该元件反映线路两侧电源之间的电势角差,能够准确判断系统是否失稳,及时闭锁距离保护.该元件较直观,实现简单,可以与振荡周期自适应.动模数据仿真验证了新原理的有效性.     

变压器低压侧故障远后备保护分析及解决方案

对于线路一变压器接线形式的110 kV线路保护的远后备保护,保护的范围为变压器低压侧母线处故障情况下,须考虑到由于变压器的接线组别、变压器的阻抗值等情况对线路保护元件的影响.针对变压器低压侧母线处故障时进行了详细的分析,根据故障时的正、负序电压和电流等分析,采用了不反应负荷阻抗、三相短路、系统振荡的多相补偿阻抗继电器和仅反应三相短路的上抛圆特性阻抗继电器相结合的解决方案,并进行了完整的变压器远后备保护方案的分析和Hypersim验证,不论从软件算法上、可靠性上都给予肯定,而且整定简单.便于现场运行实施.     

基于改进蚁群优化限制短路电流的网架调整措施

通过开断部分指定电压等级输电线路调整电网网架,可增加相应节点与电源间电气距离,是简单易行、经济有效、应用普遍的限流方法。根据电网中调整网架结构时线路开断组合的应用特点,考虑限流需求及保持电网安全性的关系,提出一种基于转移阻抗灵敏度加权和的适应函数作为全局限流效果及其均衡度的衡量指标。在此基础上提出线路开断组合的网架调整数学模型,并从路径选择策略、信息素更新方式和调节因子取值等方面改进蚁群优化,形成一种快速计算的网架调整全局优化算法。通过对广东电网的测试验证了该算法的可行性和有效性。     

基于系统阻抗自适应的行波固有频率测距方法

文章研究了在故障线路本端系统阻抗未知或变化情况下的输电线路单端行波固有频率测距方法。该算法通过研究已有的单端固有频率测距算法中系统阻抗的影响机理,假设本端电阻和电感为待识别参数,利用故障行波多次固有频率信息构造非线性目标函数,用Nelder-Mead搜索算法求解局部最优值,得到满足要求的计算阻抗,尽管该计算阻抗不代表实际阻抗值,但由此能得到对应频率下正确的本端反射角,最终得到准确的故障距离。该方法的可靠性及适应性由基于PSCAD/EMTDC的仿真试验验证。大量的仿真表明该算法能在不增加电气量的条件下实现系统阻抗不确定时的精确故障测距,结果不受故障距离、故障类型和过渡电阻的影响,同时计算过程中能实现对测距结果准确度的评价,相比以往方法显著增加了可靠性,具有较好的适应性和实用价值。     

基于解耦后输电线路纵向阻抗的改进型纵联保护

基于单相模型的纵向阻抗特性,在三相模型上建立一种纵向阻抗的精确解耦算法,从理论上确保了纵向阻抗计算的可靠性,由此提出一种运用故障分量纵向阻抗的改进型输电线路纵联保护。对于外部故障,纵向阻抗等于线路的正序阻抗;对于内部故障,纵向阻抗等于等效系统正序阻抗负的相量和。纵向阻抗不需考虑线路各端电气量的同步采样,所提保护方案具有动作灵敏和性能可靠的优点。分析了系统阻抗和线路电容对纵向阻抗的综合影响,增加了辅助判据,使所提保护方案可以适用于不同的运行环境。仿真结果验证了所提保护原理的正确性。     

基于电流波形匹配的高压直流输电线路纵联保护

在分析直流线路两端特定频率电流波形特征的基础上,提出了一种新的直流输电线路纵联保护方案。对直流滤波器进行阻抗–频率特性分析,发现滤波器在特定频率点阻抗值接近于零,即滤波器对该频率电流具有良好的滤波效果,正常运行时直流线路两端特定频率电流几乎为零。故障时,由于系统阻抗特性改变,线路两端特定频率电流显著增加。通过对直流线路谐波等值网络进行分析,发现区内故障时,线路两端特定频率电流都由直流母线流向线路;整流侧区外故障时,直流线路整流端的特定频率电流由直流母线流向线路,而逆变端则由线路流向直流母线;逆变侧区外故障时,与整流侧区外故障情形相反。特定频率电流方向一致时波形匹配程度高,而当方向相反时,波形匹配程度低,利用该特征构成直流线路区内、外故障判据。针对现行直流线路电流差动保护的缺陷,提出了一种改进的直流线路后备保护方案。大量仿真结果表明,该保护方案原理简单,能可靠、准确识别直流线路区内、外故障,且具有较高的过渡电阻能力。     

基于综合等效灵敏度的短路电流抑制措施确定方法

随着电网规模的不断增大,短路电流超标已成为电力系统安全运行所面临的重大问题。文中提出了一种限制电网短路电流的综合等效灵敏度法,将限制短路电流问题分为限制短路电流和电气安全校核2个子问题。在限制短路电流子问题中,统一了线路开断、发电机停运、线路出串、线路装设串联阻抗、更换高阻抗变压器、母线分裂等限流措施的模拟,进而利用支路阻抗追加法计算上述措施实施后的节点阻抗参数和元件开断的短路电流综合等效灵敏度。在电气安全校核子问题中,对电网进行潮流和稳定校核,实现短路电流限制。青海电网的实际算例验证了文中方法的有效性,研究成果可为青海电网限制短路电流提供借鉴。     

输电线路单端故障定位的阻抗-行波组合算法

为了提高输电线路单端故障定位的可靠性和精确性,提出了集测量阻抗法与行波法于一体的阻抗-行波组合算法。由测量阻抗法粗略地计算故障点位置,由该距离分别确定故障点反射波和对端母线反射波到达观测母线时刻的区域,分别在相应的区域内检测故障点反射波和对端母线反射波到达观测母线的准确时刻,并根据检测结果进行故障定位。该算法中测量阻抗法保证可靠性,行波法提高精确性,两者具有优势互补性。仿真试验验证了所提出的组合算法的正确性。     

新息图法辨识母线拓扑错误

提出了用新息图法辨识母线拓扑错误的方法。先在网络计算模型上 ,根据支路新息找出可疑母线 ,然后对可疑母线采用物理模型表示 ,引入零阻抗支路模型 ,用新息图法辨识断路器的状态 ,确定发生母线拓扑错误的位置。文中用IEEE - 5节点系统描述了此方法 ,给出了IEEE - 30节点的实例     

方程求解法网络拓扑分析

具有多个电气岛的电力系统中,如果仅在某一个母线上加一个电源,则该母线所在电气岛内的所有母线电压都不为零,而其他电气岛中母线的电压则都为零,因此可以根据有无电压来判断电源点所在的电气岛。基于这一思想,提出了通过求解以邻接矩阵为系数矩阵的线性方程组进行网络拓扑分析的方法。该方法采用布尔运算形式的高斯消去法直接求解方程组,无需迭代。算法根据拓扑分析和布尔运算的特点简化了回代过程,并且根据消去后的系数矩阵特点设置右端向量,避免了前代过程。这些措施都有效地减少了计算量。同时可以利用各种求解稀疏方程组的技术手段有效地提高网络拓扑分析的速度。对一个实际大型电网进行了拓扑分析,计算结果表明了所提方法的正确性和有效性。     

基于背离路径的输电断面搜索新算法

针对潮流转移引起的连锁过载跳闸问题,分析了过载支路切除后的潮流转移特征,指出受潮流转移影响较大的支路都集中在与切除支路电气距离较近的范围内;给出了一种快速搜索与过载支路相关输电断面的新算法,把实时的电力网络转化成拓扑图,采用基于背离路径的前K条最短路搜索算法,快速搜索出受潮流转移影响较大的输电断面,避免了采用单一路径搜索时因搜索范围过小而使部分支路漏选的情况,保证了输电断面的完整性。当发生过载时,可通过分析过载切除对输电断面内支路的影响来快速估计整个系统安全性的影响,极大地减少了分析计算的负担,有利于防止连锁过载跳闸的发生。最后对中国电力科学研究院(CEPRI)36节点系统进行仿真分析,验证了该算法的有效性。     

An AI-based automatic power network topology processor

This paper describes a new power network topology processor which has been successfully used in two practical power system application programs. Artificial intelligence (AI) techniques have been used and this provides several advantages. AI's frame representation method is used to represent electric network configuration. This avoids manual numbering on a large amount of circuit breaker terminals/circuits. Rule-based method has been adopted for substation's bus configuration analysis instead of the search method. This makes the analysis simple and adaptable to new types of bus configurations just by adding corresponding rules. AI's search techniques have been applied for network graph search making the search algorithm simpler and easier to be programmed. Some results from the application of the proposed topology processor are also included in the paper.     

基于矢量坐标搜索法的地区电网网络拓扑方法的研究

提出了一种面向对象的抽象电力网络拓扑的模型，并用此模型实现了用系统矢量图的坐标关系自动生成原始拓扑的方法。该方法是根据设备图元对象的端点坐标位置自动搜索确定的原始拓扑关系，即设备图元的连接关系，基于连接规则和节点融合的快速拓扑分析算法，根据原始拓扑关系确定各支路与母线的连接情况，该方法可用于电网动态着色和状态估计，潮流调度，安全分析，无功优化等网络分析程序之中。     

基于支路等值的拓扑辨识方法

状态估计中拓扑辨识是一个疑难问题,很多拓扑辨识方法把开关状态作为未知量引入估计过程,对量测冗余度和精度提出了较高要求,加大了状态估计辨识可疑数据的难度,工程应用困难。通过支路关联遥测遥信互校,确定运行状态可疑的支路。状态可疑支路在状态估计中作为参数未知支路,只需要引入一个状态变量,从支路参数计算结果就可判断支路运行状态,并给出了支路电导引入信息矩阵方法。正确判断支路运行状态后,利用状态估计节点电压计算支路潮流并修正两端节点注入,就可得到完整的电网运行状态,无需重新状态估计。该方法可以辨识小潮流支路拓扑错误。测试结果表明,由于在常规PQ解耦状态估计引入未知量,只增加一维状态量,计算速度快,拓扑辨识结果准确,适合在在线系统中应用。     

点对点损耗灵敏度一致的等值辐射网输电损耗分摊

用等值辐射网络分摊输电损耗是一个全新的思路。文中分析发现已有方法没有充分利用实际输电网络的结构与潮流状态,且存在以辐射网络的支路导纳为待求量去求辐射网络不能解决发电机与负荷同节点的问题。文中方法通过引入实际输电网络发电机与负荷之间的点对点损耗灵敏度,可比较充分地利用实际网络的结构与潮流状态;以辐射网络中支路上的潮流作为待求量,可解决发电机与负荷同节点问题。一个包含4台发电机6个负荷节点系统的计算结果验证了文中方法的合理性。     

基于安全域的电力系统有功及无功优化

提出了一种同时计及电力系统有功及无功的新型优化潮流模型与算法。在构建优化潮流(OPF)的数学模型时借助了3种电力系统安全域的概念与方法,它们分别是:满足系统潮流约束(母线电压约束、支路热稳定极限以及发电机出力限制)的“静态安全域”、“静态电压稳定域”以及针对既定的网络结构和既定的网络结构变化过程的保证系统暂态稳定性的“动态安全域”。在此基础上,利用电力系统的有功功率与支路角之间、无功功率与节点电压幅值之间的仿射关系,建立了通过二次规划来求解优化潮流(OPF)的算法。文中最后在新英格兰10机39节点系统中演示了所提出算法的有效性。     

电力系统网络拓扑分析的有色Petri网模型

考虑了电力系统网络拓扑分析问题,研究了实时拓扑分析的动态特性,并提出了改进的拓扑分析算法,把整个电网拓扑分析问题分解为若干个基本分析单元,提出了基本分析单元的有色Ｐｅｔｒｉ网模型,用令牌表示母线,用令牌的颜色表示连接在同一母线上的结点,基于基本分析单元有色Ｐｅｔｒｉ网的电网拓扑分析,当某个开关改变状态时,只重新计算包含该开关两端结点的结线,基本分析单元的有色Ｐｅｔｒｉ网描述了开关状态变化引起网络拓     

考虑边界母线电压无功特性的地区电网无功优化

地区电网的电源是连接上下级电网的变电站,将REI等值用于地区电网无功优化,以解决常规模型中无法反映边界母线(即连接上下级电网的母线)间电压无功特性(边界母线电压幅值受自身以及其他边界母线下级电网无功变化的影响情况)等问题。推导了能有效反映电压无功特性的等值电抗与边界母线电压无功灵敏度矩阵的关系,分析了等值电抗的变化特性以及潮流状态在等值前后的一致性,提出首先根据等值前后电压无功特性保持一致的原则利用本地数据求取等值参数,然后在优化计算中根据优化前后电压偏差的不变性对优化电压进行修正。通过对四川某地区电网的仿真计算,验证了该方法可以有效反映边界母线间的电压无功特性,使优化潮流计算电压更加准确。