用于电网拓扑优化的输电线开断控制研究综述

作为电网拓扑优化控制的重要措施之一—输电线开断控制对于改善系统运行状态、保障电网安全稳定运行具有重要意义。近些年国内外研究成果表明,在缓解线路过载或节点电压越限时,相对于传统的调节机组、切负荷等控制措施,输电线开断控制具有响应速度快、经济特性好等优点。此外,输电线开断控制在管理输电阻塞、提高输电能力、降低系统网损、提升经济运行、提升系统可靠性等方面都取得了令人满意的效果。文中就输电线开断控制的求解方法、应用研究场景进行分类并展开综述,同时对输电线开断控制研究中亟需解决的若干关键点及发展前景展开了探讨。     

基于N-1静态安全约束的输电断面有功潮流控制

输电断面的有功潮流控制是电网运行中的重要预防控制手段，基于直流潮流研究了输电断面的N-1静态安全潮流约束，分析表明断面潮流是节点注入功率的线性组合。运用支路开断分布系数分析了断面潮流与N-1状志下线蹄潮流的关系，指出其随着系统发电模式以及负荷模式的变化而改变，并提出了采用各种运行方式下断面潮流与N-1状态下线路潮流的比值变化范围来衡量断面潮流控制的合理性。算例针对实际电网运行中的输电断面有功潮流控制问题，结果表明．采用断面潮流控制必然趋于保守．在电网实时运行数据非常可靠的前提下，运行监视及控制直接采用线路开断后的计算潮流值将会显著提高受N-1静态安全约束的断面输送能力，对提高区域间的功率交换能力具有重要意义。     

下垂控制在多端直流输电系统中的应用

多端直流输电具有控制方式灵活、可扩展性强等优势,适用于新能源接入、区域电网互联和岛屿供电等场合,因此对多端直流输电系统的控制策略展开研究具有重要意义。提出将下垂控制应用于多端直流输电系统,设计相应的控制器模型,并在PSCAD/EMTDC软件中建立多端直流输电系统,验证所设计控制器的有效性。结果表明:控制方式可以同时调节多端直流输电系统的直流电压和有功功率,在系统发生功率缺额或者某换流站退出运行时,能够及时维持系统电压稳定和功率平衡,具有重要的研究意义和应用价值。     

无线专网在宁夏330kV输电线路监控的应用

输电线在线监测是作为国家智能电网的重要组成部分,是实现输电设备状态运行检修管理、提升输电专业生产运行管理精益化水平的重要手段。利用无线专网技术将高清摄像头和传感器的数据通过5.8 G无线传输方式接入宁夏电力公司视频监控中心,在监控中心对330 kV输电线路的实时运行状态进行监控和处理。     

以断面控制为核心的电网调度运行控制体系及系统开发

输电断面是整个电网系统中的薄弱环节,输电断面的识别和控制对系统的安全稳定性具有重要意义。针对当前电网调度断面控制因缺乏顶层设计而难以整合断面辨识和传输极限计算等问题,研究了以断面控制为核心的电网调度运行控制体系及其系统开发。研究了基于二分法的数学模型,计算输电断面的极限传输功率,构建以断面控制为核心的运行体系。并重点讨论各支撑断面控制分析的关键技术。通过本系统在地区电网一年多来的应用证明了该方法的实际效果。     

宁夏电网220kV送受电断面控制策略研究

针对电网运行中采取控制输电断面总潮流的方法来确保断面满足N-1原则,不能充分发挥输电断面的输电能力的问题,通过分析完全断面控制策略、不完全断面控制策略和基于支路开断分布系数的控制策略的潮流约束方程,证明了完全断面控制策略或不完全断面控制策略均偏保守,不能完全发挥输电通道的输电能力,而基于支路开断分布系数的控制方法能够最大限度发挥输电断面的功率交换能力。计算结果表明:当节点对断面中各支路的分布系数差别较大时,基于支路开断分布系数的控制方法能够大幅提高断面输电能力。     

智能电网输电线路运行监控平台系统设计

智能电网输电线路运行监控平台是实现输电设备状态运行、检修管理,提升输电线路运行管理精益化水平的重要手段。监控平台系统通过采用多种传感器技术、广域通信技术和信息处理技术实现输电设备运行状态的实时感知、监视预警、分析诊断和评估预测,其建设和推广应用对提升电网智能化水平,实现输电设备状态运行管理具有重要意义。     

基于雷电预警的UHVDC系统主动雷击防护策略

提出了基于降压运行和直流紧急功率支援的主动防护思路,分析了在特高压直流输电系统遭受雷击故障时2种方法提高电网安全运行能力的作用。利用PSASP建立了四川电网丰大运行方式下包含特高压直流输电通道的仿真模型,基于系统稳定性判据,仿真分析了雷击造成各条特高压直流输电通道单极/双极闭锁时,降压运行控制和直流紧急功率支援控制对送端电网安全稳定性的影响。研究结果对确保含特高压直流输电系统的电网安全稳定运行具有参考价值。     

直流电网用混合式直流断路器开断参数影响因素研究

直流电网中应用的开断参数是高压直流断路器研究与设计的前提条件,其影响因素的探讨对系统与设备的协同设计有重要意义。基于功能要求提取了混合式高压直流断路器的核心开断参数,从电网运行方式、系统参数、故障特性、保护配合以及断路器参数设计等多个方面对核心开断参数的影响进行了定性和定量分析。搭建了张北四端柔直电网工程和混合式直流断路器电磁暂态仿真模型,对影响因素进行了仿真验证。结果表明系统电抗器参数、接地设计、保护出口时间和断路器重合闸动作逻辑对开断参数均有不同程度的影响,通过多参数优化可有效提升系统和断路器技术经济性能。所提分析方法和分析结果为直流电网用混合式直流断路器开发和设计提供了借鉴。     

VSC-MTDC输电系统的直流侧运行特性分析与稳态工作点计算

由于换流站数目、控制模式以及指令值的不同,电压源换流器型多端直流(voltage source converter based multi terminal dc,VSC-MTDC)输电系统在实际运行中具有多种运行方式,并且随着电网运行条件的变化,VSC-MTDC输电系统的运行方式也随之改变。因此,直流运行中心需要根据换流站运行特性、电网条件和系统参数等快速确定VSCMTDC输电系统运行控制模式与系统状态量,这对系统调控和安全运行具有重要意义。基于此,分析主导换流站、辅助换流站、定有功功率控制换流站和风电场换流站的直流电压–电流运行特性,推导各换流站在不同控制模式下的特性方程,给出各换流站不同控制模式下的电气量范围。接着,提出VSC-MTDC输电系统稳态工作点的计算方法,完善换流站的控制模式修正方法。最后,以典型的五端直流输电系统为例,Matlab编程验证了直流运行特性分析方法和稳态工作点计算方法的准确性;计算结果表明,该稳态分析方法能够快速准确地计算出VSC-MTDC输电系统的稳态工作点。     

灾害性气候对电网的影响及设计思考

灾害性气候对电网安全运行构成潜在的威胁,2008年初我国南方大范围雨雪冰冻灾害给电网造成严重破坏。如何提高电网抵御自然灾害能力、提高电网安全运行可靠性,将成为电网以及输电线设计、建设共同面对的重要课题。文章通过对输电线路设计标准的分析,比较了国内外输电线路的设计标准,对提高电网抵御自然灾害的能力提出了建议。     

特高压直流输电系统规划设计

特高压直流输电系统具有电压等级高、输送容量大、输电距离远、运行控制灵活等特点。数量众多的±800k V直流输电工程相继建成投运和持续安全稳定运行,标志着特高压直流输电技术已经成熟,具备大规模应用的条件。针对特高压直流输电系统对环境以及电网安全的影响等焦点问题,在总结国内外特高压直流输电技术特点的基础上,阐述了特高压直流输电系统规划设计中应关注的站址选择、环境影响、技术方案、安全稳定等方面的关键问题和解决思路,以提高工程的经济性和电网运行的可靠性。研究表明,伴随着电力电子技术的快速发展,特高压直流输电作为一种成熟适用技术,其电压等级、输电规模将进一步提升,新型换流技术的应用也将成为可能。     

高压直流断路器系统开断条件仿真研究

为分析高压直流断路器在实际高压直流输电系统中的各种故障情况及其开断条件,笔者利用PSCAD/EMTDC仿真软件,根据高压直流输电系统的结构和控制方式,搭建了背靠背高压直流输电系统仿真模型。仿真研究了单端高压直流输电系统不同位置发生单相、异相、三相及直流母线短路等故障情况下的暂态特性。仿真结果表明,该仿真模型有很好的动态响应特性,能够有效模拟单端高压直流输电系统的各种短路情况。同时,结合高压直流系统的控制方式对各种短路情况进行了研究分析,找出了在系统中对高压直流断路器的开断较为苛刻的情况。经过参数分析得到了各种不同故障情况下对直流断路器的开断影响较大的故障电流峰值、最大故障电流上升率等系统参数。从而为多端高压直流输电网络建模分析、高压直流断路器型式试验及其标准的制定、高压直流断路器的发展提供借鉴。     

计及抗毁性的输电线路关键性综合评价

有效识别关键输电线路对预防大面积停电事故具有重要的意义。综合元件个体的抗毁性和对系统整体运行安全的重要性,提出了一种输电线路关键性的评估方法。从输电线路在系统正常状态下对负荷波动的承载力和在系统事故状态下对N-1开断的抗扰力2个方面综合衡量输电线路元件个体的抗毁能力;从输电线路对连锁故障产生和扩散所起的作用,来综合量化输电线路对系统整体运行安全的重要性;从输电线路的抗毁性和重要性来综合评价输电线路的关键性。IEEE 39节点系统算例和某实际电网算例验证了所提指标与方法的合理性和有效性。     

基于补偿法的电网图形化开断分析

电网开断分析在整定计算及运行方式设定具有重要意义,该文通过电网图形局部拓扑分析,采用后补偿模式只对部分支路进行修正,大大提高了整定效率,并根据此原理在整定计算程序中对各种电网开断方式进行了研究。     

基于补偿法的电网图形化开断分析

电网开断分析在整定计算及运行方式设定具有重要意义,该文通过电网图形局部拓扑分析,采用后补偿模式只对部分支路进行修正,大大提高了整定效率,并根据此原理在整定计算程序中对各种电网开断方式进行了研究.     

直流调制对南方电网交直流混联输电系统暂态稳定裕度的影响

交直流混联输电系统中,直流系统的控制及调制措施对系统的暂态稳定具有重要影响。以南方电网2005年丰大运行方式下,贵广直流单极运行、天广直流双极运行为例,当北通道交流输电系统发生扰动时,研究了直流系统在一定的控制方式下,调制增益的变化对系统暂态稳定裕度及直流系统的影响;分别取北通道功率变化率及南通道功率变化率为调制信号对系统暂态稳定裕度及直流系统的影响;考察了直流系统运行在不同控制方式下时,大方式调制和双侧频率调制等措施对混联系统暂态稳定裕度、送端电网机组及直流系统的影响,研究结果对实际电网运行中直流调制措施的制定具有一定的参考价值。     

限制短路电流的线路开断全方案搜索方法

开断部分输电线路是限制电网短路电流水平的常用措施,由于单一的开断方案可能不能满足电网日益灵活多变的运行要求,为此提出了满足短路电流限制要求的线路开断全方案搜索方法。首先证明了节点短路电流与线路投切存在着单调关系;然后将开断方案表示为所开断线路的集合,进一步推导了开断方案的超标节点集与开断方案的子集方案(或超集方案)存在单调关系;利用这一关系得到了快速筛选开断方案的策略,避免了穷举所有线路开断方案。通过对IEEE 9节点系统和河北南部电网某分区220 kV层网络的算例分析,验证了基于上述原理的搜索方法的有效性。     

直流断路器的研发现状及展望

可靠有效的电力供应以及开发利用可再生资源对于改进电力传输模式提出了巨大的挑战。基于低损耗、远距离、大功率输电以及更有效地连接可再生能源入网和便于灵活操作的优点,高压直流输电(HVDC) 得到了新的重视。特别是电压源换流器(VSC)技术的出现使得多端高压直流(MTHVDC)电网的筹建发展成为可能并越来越具吸引力。目前,多端高压直流电网技术上的主要挑战,如网络结构的拓扑设计、大容量电缆、保护和开断短路电流的直流断路器等成为热门话题。对于多端高压直流电网,具有快速开断直流故障电流和隔离故障功能的直流断路器是必不可少和至关重要的。只有应用高压直流断路器,才有可能采用多端高压直流实现多个节点连接的可再生能源入网或退网、及时快速分离故障并可保证系统的安全可靠运行。 虽然目前市场已有高压直流断路器,且有一些已在超高电压系统运行,但它们直接开断短路故障电流的开断能力较低,且都是作为转换开关将故障电流从一个电路转换到另一电路,最后由交流断路器完成开断,其开断时间较长,系统欠稳定。故具有高开断能力的高压直流断路器仍然是MTHVDC的发展的一个瓶颈,限制着MTHVDC的发展。因此,一场研发高压直流断路器的激烈竞争在ABB、西门子和阿尔斯通等国际电力设备制造商之间正在悄然进行。本文着重介绍了高压直流断路器的发展及其研发的必要性和迫切性,介绍了目前高压直流断路器的最新发展状况、现存的挑战和未来展望。     

无线专网在输电线路视频监控的应用探讨

输电线路在线监测是实现输电设备状态运行检修管理、提升输电专业生产运行管理精益化水平的重要手段。本项目利用无线专网技术将高清摄像头和传感器的数据通过5.8 G无线传输方式接入宁夏电力公司网省的视频监控中心,在监控中心对输电线路的实时运行状态进行监控和处理,视频信号可以达到以往输电线监测系统无法达到的高清视频效果,更清晰、准确、稳定地实现输电线路在线视频监测,更好地支持输电线路运行状态的感知、预警、分析、评估等工作。