基于深度强化学习的电网自主控制与决策技术

高比例可再生能源和电力电子设备渗透率的不断增加给电力系统运行与调控带来诸多挑战。本文基于深度强化学习技术（深度确定策略梯度, DDPG）提出了具有在线学习功能的电网自主优化控制与决策框架，即“电网脑”系统；通过不断的学习和经验累积，AI智能体可以在亚秒级时间内根据实时量测数据给出调控指令及预期效果。该系统近期可用于辅助调度员决策，远期可为自动调度提供技术手段。本文以电网电压和联络线潮流控制为例，从多方面详细介绍了自主调控的方法，包括问题描述、控制目标和样本设定、奖惩机制定义、状态空间和控制动作集定义、算法实现流程等。大量的数值仿真实验验证了所提方法强大的学习能力以及应用于电力系统自主控制与决策的可行性。     

UPFC在线运行优化辅助决策应用功能设计

由于缺乏UPFC实时运行优化指导工具,UPFC强大的潮流控制能力无法灵活发挥。基于智能电网调度控制系统设计了UPFC运行优化辅助决策应用功能,根据实际UPFC工程限额工作模式下潮流计算特点,求解UPFC控制措施灵敏度,利用在线丰富的计算资源,进行UPFC多控制目标集群并行计算,获取UPFC静态安全控制措施和潮流优化控制措施。该应用功能可利用UPFC控制能力提高电网运行的灵活性,为调度运行人员提供辅助决策。苏州南部电网500 kV UPFC工程算例分析说明了UPFC在线运行优化辅助决策计算流程,结果显示所提方法可有效解决UPFC近区静态安全问题,并优化近区网络损耗。     

基于智能电网调度技术支持系统的电网运行安全风险在线防控

在国家电网公司范围内省级及以上调度中心,建设了智能电网调度技术支持系统,实现了基于确定性的电网安全稳定分析。研究基于智能电网调度技术支持系统进行电网运行安全风险在线防控的相关问题。分析了电网运行安全风险在线防控对基础信息和分析决策功能的要求;分析了智能电网调度技术支持系统为实现电网运行安全风险在线防控提供的基础,包括基础平台、基础信息和分析决策支持等方面;提出了电网运行安全风险在线防控在智能电网调度技术支持系统中的定位,分析研究了基于智能电网调度技术支持系统实现电网运行安全风险在线防控的技术方案,提出了电网故障概率在线评估、电网运行安全风险在线评估和电网运行安全风险在线控制辅助决策的功能要求、输入输出信息和关键技术。     

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。     

地区电网潮流越限处理的研究

在地区电网运行方式工作中,经常遇到制定检修或者事故运行方式后出现设备潮流越限的情况。对于实际运行中处理潮流越限的两种策略进行研究,并在地区电网运行方式平台下开发出越限处理模块,给出的越限处理方案,经过潮流校验符合调度规程,可以成为运行方式的辅助决策工具。     

动态安全评估系统在北京电网调度系统中的应用

确保大电网在各种运行方式、负荷水平下均能安全稳定运行,并有足够的安全稳定裕度是电网调度机构的工作重点之一.通过动态安全评估系统(Dynamic Security Assessment System,DSAS)对电网实时数据的分析、计算,从电网潮流和电压安全的角度,给出了电网的安全运行水平及稳定域度,对调度运行给予辅助参考,为电网稳定提供辅助决策.北京电力调度通信中心将DSAS运用到计划校核、方式分析及事故处理中,有效地提高了工作效率及电网安全稳定水平.     

吉林电网在线静态安全辅助决策实用化方案

在线静态安全辅助决策是智能电网调度技术支持系统重要组成部分,旨在提高调度人员对于电网运行风险的预控能力。针对目前在线静态安全辅助决策计算模型存在的不足,结合吉林电网网架及电源结构特点,提出了一种多条件约束的静态安全辅助决策实用化建模方案。该方案在考虑潮流安全约束及控制变量约束的基础上,充分考虑机组供热出力限值、低压小电源功率及联络线潮流值对控制策略的影响,确保辅助决策给出的控制策略符合调度运行人员的操作习惯。吉林电网算例计算结果表明,采用该实用化方案的辅助决策更符合调度实际,实用性、可操作性更强。     

安全稳定预警与辅助决策系统在宁夏电网中的应用

宁夏电网安全稳定预警与辅助决策系统充分考虑宁夏电网特性,通过对电网静态、暂态、动态稳定性的分析计算,提供最优预防控制及辅助决策,使得电网调度运行从传统的"离线预案"到"在线协调控制",全面提升了掌控宁夏电网安全稳定运行的能力.     

分布式潮流控制器实时控制优化应用功能研究

基于高弹性电网智能调度控制系统设计了DPFC(分布式潮流控制器)实时控制优化应用功能,根据区域电网的实时运行状态及系统内可调节资源情况,实时评估各关联潮流断面的运行裕度,在确保电网安全的运行区间内,给出DPFC控制的最优运行方式与电网安全提升建议措施,为电网调度人员提供辅助决策,提升电网的安全性与运行效能,最大限度的挖掘电网潜力。并以某电网GXⅠ线、GXⅡ线DPFC装置为例,分析说明了DPFC实时控制的具体优化流程,结果表明该应用功能可有效优化DPFC运行状态,提升区域电网的安全性与经济性。     

输电设备过载与断面功率越限在线控制决策

为解决电网实际工况或预想故障下存在的输电设备过载、断面功率越稳定限额问题,提出一种针对输电设备过载与断面功率越稳定限额问题的校正控制与预防控制的在线辅助决策算法。考虑频率安全、控制优先级、调整代价等条件,以直流潮流计算措施、交流潮流校核修正的方式,协调控制直流功率、发电机出力和负荷调整。对于输电设备接近过载或断面潮流接近稳定限额的情况,也可以给出提升安全稳定性的控制措施。测试结果表明,采用并行计算方式计算快速高效。目前,该算法已在智能电网调度技术支持系统投入实际应用。     

城市高压配电网负荷转供辅助决策关键技术与系统

城市电网灵活性不足是造成系统调峰与输电阻塞问题的根本原因,为解决这一问题,提出了一种考虑城市高压配电网负荷转供及储能充放电策略的协同优化策略,并开发了一套可实现高压配电网灵活运行调度的在线辅助决策系统。通过分析城市高压配电网的拓扑特点,在其变电单元简化拓扑建模的基础上,分别以最小化220 kV输电网运行成本和110 kV高压配电网负荷削减成本为上、下层目标,建立时序双层优化模型,通过上下层模型的不断交替迭代,实现对高压配电网拓扑状态及储能运行状态的求解;基于高压配电网标准化站内接线的电气拓扑聚合通用方法,开发了一套可满足高压配电网灵活调度的运行控制与决策支持系统,以实现城市高压配电系统分布式新能源和储能广泛发展的运行方式优化以及调峰与负荷转供策略制定。最后,以某地区电网为例进行方法建模和实用性分析,测试并验证了所提方法的可行性与应用前景。     

政平换流站的无功功率控制

龙泉-政平±500kV直流输电系统自2003年6月正式投运,起着联系华中和华东两大区域电网的重要作用,研究其无功功率控制软件RPC的功能、结构和控制方法对其安全可靠运行和其他直流输电工程建设有着重要意义。为此介绍了政平换流站绝对最少滤波器等控制功能的控制模式。并简要说明了该站无功功率控制系统运行情况,指出需注意的问题以供同行业参考。     

典型高比例新能源地区电网采用柔性直流技术进行加强的方案设计方法

本文提出了典型高比例新能源地区电网采用柔性直流输电(VSC-HVDC)技术进行加强的方案设计方法和流程。结合高比例新能源地区电网的特征,首先分析了制约其安全稳定运行的3个主要因素;然后从加强电网安全稳定性的角度,以云南楚雄电网为例设计了采用VSC-HVDC的两种加强方案,进一步提炼出了高比例新能源地区电网采用VSC-HVDC进行加强的选址和定容方法,并且归纳了3个衡量VSC-HVDC加强方案优劣的技术性指标,分别是线路负载率、电压水平以及VSC接入点强度。计算结果表明,按照所提的方案设计方法,两种VSC-HVDC加强方案均能将过载严重的线路负载率降低至90%以下,很好地解决了新能源大发方式下电磁环网的线路过载问题;此外,采用VSC-HVDC技术对地区电网进行加强后,故障期间楚雄地区关键节点的电压水平提升了10%~19%,有效地提升了系统的电压水平。     

考虑控制模式影响的多电压等级直流电网潮流计算方法

多电压等级直流电网可满足不同地区接入各类能源和负荷的电压等级需求,是未来电网建设的发展方向。直流电网潮流分析是电网规划设计、运行控制的基础,而相比于传统电网潮流分析,多电压等级直流电网控制方式灵活、运行方式多样,使得潮流分析更加复杂。计及换流站的控制方式,首先,对多电压等级直流电网进行分区处理,建立了多电压等级直流电网稳态等值模型;然后,基于牛顿迭代法建立节点导纳矩阵及潮流方程,推导了直流电网潮流计算方法;最后,基于PSCAD搭建了多端直流电网模型,验证了所提计算方法的有效性和正确性。     

110kV电网在线理论线损计算系统开发与应用

在分析采用实时数据的可能性与必要性的基础上,提出了一种利用实时数据进行110kV电网理论电能损耗率计算的思路,即根据电网线损理论计算软件的计算原理,设计开发"理论线损在线计算分析软件系统",通过与SCADA等其他电力自动化系统接口,进行数据获取、转化和计算分析,以达到实时了解和控制系统真实运行情况的目的。本系统为电网网架结构优化、经济运行调度、高损设备维修改造提供了可靠的数据支持。     

新能源直流汇集分群综合协调控制策略

提出了新能源直流汇集系统分群综合协调控制策略,该策略分为功率控制和电压控制两部分.功率控制包括系统各分群内的计划功率及分群间的联络线功率控制,分群内的计划功率考虑了电网分时电价及储能的运行状态,可提高系统运行的经济性;分群间的联络线功率控制采用基于直流分群控制误差(DC group control error,DGCE...     

考虑自动装置控制策略的故障后潮流快速计算方法

大电网交直流故障引发的不平衡功率可能导致局部电网超出稳定极限或中枢母线电压越限,严重情况下会诱发连锁故障或大停电,为了准确模拟故障发生后电网过渡到稳态时的潮流分布情况,确定事故处置策略的有效性,本文提出了一种考虑自动装置控制策略的故障后潮流快速计算方法。根据安控系统、系统保护装置、发电机一次调频、自动发电控制和自动电压控制等自动装置在不同时间尺度上对交直流故障后电网节点有功功率注入量和无功功率注入量的影响,模拟各类自动装置的动作时机和动作策略,形成从故障发生到稳态过程的系统潮流,从而确定过载设备、潮流越限稳定断面和电压越限关键母线,为大电网在线控制决策提供依据。通过对实际电网在线数据的案例分析验证了该方法的有效性和实用性。     

基于新型统一电能质量控制器的光伏电站故障穿越技术

近年来,光伏电站低电压穿越技术得到了快速发展,但受限于光伏并网系统电压检测速度影响,光伏电站故障穿越的快速性等问题亟需解决。文中提出一种适用于光伏电站故障穿越的的新型统一电能质量控制器(UPQC)接入结构及控制方法。该型UPQC能够在高电压故障时,通过补偿使光伏电站出口电压稳定在额定值,系统具备高电压穿越的能力,并兼有谐波补偿功能,有助于光伏电站快速响应电网电压波动情况,提升光伏电站故障穿越能力。UPQC可以配合光伏电站在低电压故障时输出无功功率,帮助光伏电站在指定的时间内发出电网需要的无功功率,并且能够在高电压故障时吸收电网无功功率,加速电网电压恢复过程,综合提升光伏电站穿越能力。最后,文中给出100 MW光伏电站运行仿真结果,验证了所提电力电子补偿系统的有效性和可行性。     

Integration of PV system with SMES based on model predictive control for utility grid reliability improvement.

This paper describes the integration of a photovoltaic (PV) renewable energy source with a superconducting magnetic energy storage (SMES) system. The integrated system can improve the voltage stability of the utility grid and achieve power leveling. The control schemes employ model predictive control (MPC), which has gained significant attention in recent years because of its advantages such as fast response and simple implementation. The PV system provides maximum power at various irradiation levels using the incremental conductance technique (INC). The interfaced grid side converter of the SMES can control the grid voltage by regulating its injected reactive power to the grid, while the charge and discharge operation of the SMES coil can be managed by the system operator to inject/absorb active power to/from the grid to achieve the power leveling strategy. Simulation results based on MATLAB/Simulink® software prove the fast response of the system control objectives in tracking the setpoints at different loading scenarios and PV irradiance levels, while the SMES injects/absorbs active and reactive power to/from the grid during various events to improve the voltage response and achieve power leveling strategy.     

智能AVC系统（S10）在泸州电网应用

作为智能电网建设的内容之一,智能自动电压控制（smart AVC）面临着同样的建设需要。电网智能AVC系统（S10）在对电压安全、经济和优质的多目标协调控制下,用于在线电压无功优化分析计算与闭环控制。S10系统已在泸州电网投入使用。该系统通过对电网的数据采集分析,智能生成并执行相应的控制策略,满足泸州地区电压无功在线实时控制的需要。S10系统提高了电压合格率又降低网损,大幅度减少有载调压变压器的分接头调节次数,在电网的无功潮流优化、数据信息配置、故障智能分析等方面均取得了很好的效果。